工业机器人技术概论.doc

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1、工业机器人技术概论制造是现代人类所有经济活动的基石,是人类历史发展和文明进步的动力。机器人的诞生,就如同人类直立行走一样代表着人类社会的进步,工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业,将人们从这些繁重的工作中解脱出来,这是人类文明的又一次飞跃。随着人类工业文明的不断进步,科学技术的迅猛发展,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。一、工业机器人的发展史“机器人”一词出自捷克文,意为劳役或苦工。1920年,捷克斯洛伐克小说家、剧作家卡雷尔·查

2、培克在他写的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中,根据Robota(捷克文,原意为“劳役、苦工”和Robotnik(波兰文,原意为“工人”,创造出“机器人”这个词。此后被欧洲各国语言所吸收而成为专门名词。机器人首先是被工厂所使用的。工业机器人的使用可以追溯到20世纪50年代末。在第二次世界大战中,武器专家发明了武器瞄准用的司服系统,直到这个时候,人们才拥有制造机器人所需的技术。二战结束后不久,发明家约瑟夫·恩格尔贝格(JosephF.Englberger意识到这种技术能应用于机器人的研制,于是,他与另一位发

3、明家乔治·德沃尔(GeorgeDevol共同开发了的一台工业机器人——“尤尼梅特”(Unimate,并于1961年在通用汽车公司的工厂里启用。它的构造相当的简单,功能也只是把零件拿起来,然后放到传送带上,不能对它所处的环境做出反应,只能按预先设定的程序精确的重复同一动作。但是,“尤尼梅特”的应用向人们预示了工业机械化的美好前景,具有十分重要的意义。机器人在许多工厂出现后,不但没有遭到拒绝,而且许多脏活、累活都由机器人来干,受到了工人们的欢迎。20世纪60年代可谓是工业机器人的黎明期,机器人的许多功能得到了进

4、一步的发展。像传感器的应用提高了机器人的可操作性,人们试着在机器人上安装各种各样的传感器,包括恩斯特采用的触觉传感器,托莫维奇和博尼在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器,而麦卡锡则开始在机器人中加入视觉传感系统,并帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器,能识别并定位积木的机器人系统;声纳系统、光电管等技术的应用,使机器人可以根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始,美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人,并向人工

5、智能进发。20世纪70年代,随着计算机和人工智能技术的发展,机器人进入了实用化时代。像日立公司推出的具有触觉、压力传感器,7轴交流电动机驱动的机器人;美国Milacron公司推出的世界第一台小型计算机控制的机器人,由电液司服驱动,可跟踪移动物体,用于装配和多功能作业;适用于装配作业的机器人还有像日本山梨大学发明的SCARA平面关节型机器人等;70年代末期,由美国Unimation公司推出的PUMA系列机器人,为多关节、多CPU二级计算机控制,全电动,有专用VAL语言和视觉、力觉传感器,这标志着工业机器人技术

6、已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。20世纪80年代,机器人进入了普及期,随着制造业和的发展,使工业机器人在发达国家走向普及,并向高速、高精度、轻量化、成套系列化和智能化发展,以满足多品种、少批量的需要。到了90年代,随着计算机技术、智能技术的进步和发展,第二代具有一定感觉功能的机器人已经实用化并开始推广,具有视觉、触觉、高灵巧手指、能行走的第三代智能机器人相继出现并开始走向应用。机器人是人类20世纪的重大发明之一。据国外专家预测,2l世纪将是机器人技术革命的世纪,机器人作为全面延伸和扩展人的体

7、力和智力的手段将实现“当代最高意义上的自动化”。机器人的应用和普及正在改变人类的生产方式、生活方式和作战方式。在非常规和极端制造过程中,工业机器人是不可缺少的自动化装备。二、工业机器人的发展现状,应用领域及发展趋势(一、工业机器人的发展现状机器人是最典型的机电一体化数字化装备,技术附加值很高,应用范围很广,作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。工业机器人从70年代初的第一台诞生开始,至今已经走过了30多年的历程。至今,全世界每年都有近十万台新机器人投入运行

8、。现在使用最广的工业机器人,是6自由度垂直多关节机器人。世界上的不同机器人厂家都各自有自己的设计标准和结构特点,但主要的机械结构和控制功能都大同小异,并趋于技术的稳定成熟。主流的新机型,其主要性能的改进,体现在机构的进一步紧凑,速度和范围等指标也有所提高,通信功能更加强大,应用工艺能力更加丰富和便利,控制的轴数也越来越多。作为世界上最先进的机器人之一的MOTOMAN机器人,升级换代周期大致为5年左右。最新一代MO