自动化专业概论与职业发展——第6章

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1、第六章控制和自动化的展望自动化技术的发展水平是一个国家在高技术领域发展水平的重要标志之一，它涉及到工农业生产、国防建设、商业、家用电器、个人生活诸多方面。本章将通过几个当前发展较快的领域来讨论自动化技术以及控制科学与工程学科未来的发展趋势。6.1计算机集成制造系统6.1.1计算机集成制造系统（CIMS）的产生和发展计算机集成制造（ComputerIntegratedManufacture,简称CIM）是随着计算机和自动化技术在制造领域中广泛应用而产生的一种生产模式。式,而计算机集成制造系统(ComputerIntegrated

2、Manufacturingsystem,简称CIMS)则是在计算机集成制造思想指导下，逐步实现企业生产经营全过程计算机化的综合自动化系统。将计算机集成制造的概念和技术加以发展，并不断付诸实践，期望获得重大效益。这些期望的效益包括：⑴降低生产成本；⑵提高生产效率；⑶提高生产的柔性；⑷增强产品对市场的适应性；⑸提高产品质量；⑹减少生产准备时间和库存；⑺增加企业员工对企业的满足感；⑻增加用户满意度。6.1.2计算机集成制造系统所涉及的自动化技术计算机集成制造系统是多学科的交叉，涉及到许多不同的技术领域。现在仅就涉及的自动化技术加以说

3、明。⑴数控技术制造业的基本工具是各种类型的机器，而现代机器则以数控（NC--NumericalControl）技术为基本的控制操作手段。⑵计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM)等借助于计算机进行零部件设计和加工的自动化系统，可以大大提高效率。⑶立体仓库与自动化物料运输系统计算机集成制造系统中一项重要技术就是物料的自动化管理和配送。立体仓库就是实现物料管理的全部自动化，由仓储单元、机器人和相应的管理软件等构成，可以实现物料的自动存取。⑷自动化装配与工业机器人这是实现制造业自动化的关键技术之一，用机器进行零部件的自动装

4、配，其中关键的是各种装配机器人，需要快速性与精确性的高度结合。⑸计算机辅助生产计划制定制造业的理想状况就是完全根据用户需求和企业生产资源配置最优地制定生产计划，即达到最大限度地提高经济效益。⑹计算机辅助生产作业调度制造业中一个很复杂的问题是生产作业调度，即被加工的各种工件在资源（机床、输送线、机器人等）中的路径选择和时序安排的问题。⑺质量监测与故障诊断系统产品制造的质量对企业经营至关重要，而利用各种方法对产品和零部件进行在线质量监测，则是保证产品质量的重要手段。⑻办公自动化与经营辅助决策现代企业的重要标志之一就是信息化与自动化

5、水平。6.1.3我国发展计算机集成制造系统技术的前景为跟踪国外计算机集成制造系统这一先进技术，我国在1987年开始实施“863高技术计划”的CIMS主题，这一时期国外正强调计算机集成制造系统的核心是“集成系统体系结构”。6.2机器人应用于生产和社会生活的各方面6.2.1机器人发展概况机器人作为人类20世纪最伟大的发明之一，在短短40年内发生了日新月异的变化。机器人主要分为两大类：用于制造环境下的工业机器人（如焊接、装配、喷涂、搬运等机器人），和用于非制造环境下的特种机器人（如水下机器人、农业机器人、微操作机器人、医疗机器人、军

6、用机器人、娱乐机器人等）。6.2.2机器人涉及的自动化技术机器人是多学科技术合成的产物。但是，自动化仍然是机器人的核心技术，对机器人的研究和发展起着举足轻重的作用。⑴变结构控制与学习控制对于固定位置的机器人，无论是简单的机械手，或者是复杂的多机器人协调运动，其运动控制由于固有的非线性和结构的柔性而变得非常复杂。多关节机械手是一个典型的非线性对象，传统的反馈控制很难保证其控制精度。⑵机器视觉与机器智能在所有机器人传感器，包括机器听觉、机器视觉和机器触觉等研究中，机器视觉是最有挑战性的。如何获取场景和目标的图像信息，并把其处理成机

7、器能够理解的特征或模式，是机器智能中非常困难的研究课题。⑶智能控制与信息融合移动机器人是机器人研究中的热点之一，分为室外智能移动机器人和室内移动机器人两大类。室外智能移动机器人所涉及的关键技术包括移动机器人的控制体系结构、机器人视觉信息的实时处理、车体的定位系统、多传感器信息融合技术，以及路径规划技术与车体控制技术等。所谓路径规划导航与控制，就是根据运动目标以及传感器对周围环境的检测信息，对移动机器人的运动路径进行规划，并按规划的路径进行导航与控制。所谓多传感器信息融合，就是对于各种（同类或异类）传感器获取的不同信息进行联合处

8、理，以获得准确性更高、更具有利用价值的综合信息。6.2.3迈向21世纪的中国机器人1986年我国把智能机器人列为高技术发展计划，研究目标是跟踪世界先进水平，工作内容主要是围绕特种机器人进行攻关。我国在完成了1000m水下无缆自主机器人的研制后，又开展国际合作，成功地研制了60