柔性自动化制造技术与装备

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1、第4章柔性自动化制造技术与装备4.1概述4.1.1制造自动化技术的内涵1）在形式上a代替人的体力劳动b代替或辅助人的脑力劳动c实现制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控制和优化。2）在功能上用TQCSE模型描述柔性自动化制造技术的目标，分别为Time、Quality、Cost、Service、Environment.3)在范围方面，柔性自动化涉及到产品的全生命周期的所有过程。4.1.2柔性自动化制造技术发展历程及现状1.发展历程1）第一阶段（1913年－）：刚性自动化，包括刚性自动化和自动单机。2

2、）第二阶段（1930年－）：数控加工，包括数控和计算机数控。3）第三阶段（1965年－）：柔性制造4）第四阶段（1973年－）:计算机集成制造系统5）第五阶段（1991年－）：智能制造系统2.柔性自动化制造技术的研究现状1）集成技术与系统技术2）人机一体化系统3）单元系统及其技术4）制造过程计划和调度5）柔性自动化制造技术的深度与广度6）适应现代生产模式的制造环境7）加工系统的复合化和智能化3.柔性自动化制造技术的发展趋势1）制造全球化2）制造敏捷化3）制造网络化4）制造虚拟化5）制造智能化6）制造绿

3、色化4.3工业机器人1.工业机器人的定义是一种能够自动控制、可以重复编程、多功能、多自由度的操作机、能够搬运材料、工件或操持工具。操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可以在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置”在现代制造业的发展中，工业机器人的作用及其重要性体现在三个方面：①机器人化的工序设备和系统(喷漆、焊装)；②机器人装配设备和系统(汽车装配线)；③机器人搬运设备和系统(自动上下料机械手、加工中心自动换刀系统)。2．工业机器人的基本组成工业机器人一般由操作机、驱动单元、控制系统三部分组成3.

4、工业机器人的分类工业机器人可按坐标形式、控制方式、驱动方式和用途等进行分类。4.3.2工业机器人的驱动系统与控制系统1．工业机器人的驱动系统工业机器人的驱动系统按动力源可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动三种基本类型。选用工业机器人驱动系统应根据工业机器人的性能要求、控制功能、运行的功耗、应用环境及作业要求、性能价格比以及其他因素进行综合考虑。在充分考虑各种驱动系统特点的基础上，保证工业机器人的性能规范、可行性和可靠性。2．工业机器人的控制系统(1)控制系统的基本功能控制系统是工业机器人的大脑，其基本功

5、能包括：1)记忆功能2)示教功能3)与外围设备联系功能4)坐标设置功能5)人机接口6)传感器接口7)位置伺服功能8)故障诊断与安全保护功能(2)机器人控制系统的组成(3)机器人控制系统的分类机器人控制系统有五种不同的分类方式。1)按控制方式可分为顺序控制、程序控制、自适应控制和人工智能控制系统。2)按驱动方式可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动控制系统。3)按运动方式可分为点位控制、轨迹控制系统。4)按控制总线标准可分为国际标准总线控制、自定义总线控制系统。5)按编程方式可分为物理设置编程、在线编程以及

6、离线编程控制系统。(4)机器人控制系统的结构按机器人控制方式可将其系统结构分为三类。1)集中控制方式：采用一台计算机实现全部控制功能，结构简单，成本低，但实时性差，难以扩展。2)主从控制方式：采用主从两级处理器实现系统的全部控制功能，主CPU实现管理、坐标变换、轨迹生成和系统自诊断等；从CPU实现所有关节的动作控制。3)分散控制方式：按系统的性质和方式将系统控制分成几个模块，每一个模块各有不同的控制任务和控制策略，各模块之间可以是主从关系，也是平等关系。这种方式实时性好，易于实现高速、高精度控制，易于

7、扩展，实现智能控制，是目前流行的方式，4.3.3工业机器人的应用案例1．弧焊机器人2．装配机器人3．搬运机器人工业机器人一汽——大众公司焊装车间的机器人5.其他用途机器人娱乐机器人：机器人演奏家娱乐机器人世界上两个赛事：微机器人世界杯和机器人世界杯1999年11月举行首届中国机器人足球锦标赛服务机器人：清扫机器人保姆机器人军用机器人：机器人战车军用侦察机器人世界上最轻的机器人1997年的NASA第一个成功登陆火星的Sojourney实验机人形机器人仿人型机器人壁虎机器人世界上最灵巧的机械手4．5柔性制

8、造系统(FMS)4.5.1概述1．FMS的定义美国制造工程师协会的计算机辅助统和应用协会把柔性制造系统定义为:使用计算机控制柔性工作站和物料运储装置来完成零件族中某一工序或一系列工序的一种集成制造统。“中华人民共和国国家军用标准”有关“武器装备柔性制造系统术语”的定义是：FMS是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统。FMS包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中等批量生产。2．FMS的基