工业机器人及其应用

工业机器人及其应用一、工业机器人的定义二、工业机器人的特征三、工业机器人的组成四、工业机器人的分类五、工业机器人的应用六、工业机器人国内现状提纲工业机器人(IndustrialRobot)是工业生产中使用的机器人。1987年ISO对工业机器人进行的定义是：“工业机器人是一种具有自动操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机”。我国国家标准GB/112643-90将工业机器人定义为“是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业”。而将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。一、工业机器人的定义工业机器人(通用及专用)一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、舰船制造，某些家电产品(电视机、电冰箱、洗衣机)、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配，以及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。一、工业机器人的定义一、工业机器人的定义二、工业机器人的特征仿生特征：模仿人的肢体动作柔性特征：对作业具有广泛适应性智能特征：具有对外界的感知能力自动特征：自动完成作业任务工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动系统以及位置检测机构等几个部分组成。三、工业机器人的组成执行机构是一种具有和人手相似的动作功能，可在空间抓放物体或执行其它操作的机械装置，通常包括如下一些部件：手部：又称抓取机构或夹持器，用于直接抓取工件或工具。此外，在手部安装的某些专用工具，如焊枪、喷枪、电钻、螺钉螺帽拧紧器等，可视为专用的特殊手部。三、工业机器人的组成1、执行机构腕部：是连接手部和手臂的部件，用以调整手部的姿态和方位。手臂：是支承手腕和手部的部件，由动力关节和连杆组成，用以承受工件或工具的负荷，改变工件或工具的空间位置，并将它们送至预定的位置。机座：包括立柱，是整个工业机器人的基础部件，起着支承和连接的作用。三、工业机器人的组成2、控制系统控制系统是机器人的大脑，支配着机器人按规定的程序运动，并记忆人们给予的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度等)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出执行指令。3、驱动系统驱动系统是按照控制系统发来的控制指令进行信息放大，驱动执行机构运动的传动装置，常用的有液压、气压、电气和机械等四种传动形式。三、工业机器人的组成4、位置检测装置位置检测装置通过力、位置、触觉、视觉等传感器检测机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制系统，以便使执行机构以一定的精度达到设定的位置。三、工业机器人的组成1、按系统功能分类(1)专用机器人：在固定地点以固定程序工作的机器人。其结构简单，无独立控制系统，造价低廉，如附设在加工中心机床上的自动换刀机械手。四、工业机器人的分类1、按系统功能分类（续）(2)通用机器人：具有独立控制系统，通过改变控制程序能完成多种作业的机器人。其结构复杂，工作范围大，定位精度高，通用性强，适用于不断变换生产品种的柔性制造系统。四、工业机器人的分类(3)示教再现式机器人：具有记忆功能，在操作者的示教操作后，能按示教的顺序、位置、条件与其他信息反复重现示教作业。1、按系统功能分类（续）四、工业机器人的分类(4)智能机器人：采用计算机控制，具有视觉、听觉、触觉等多种感觉功能和识别功能机器人，通过比较和识别，能自主作出决策和规划，自动进行信息反馈，完成预定的动作。1、按系统功能分类（续）四、工业机器人的分类2、按驱动方式分类(1)气压传动机器人：以压缩空气作为动力源驱动执行机构运动的机器人，具有动作迅速、结构简单、成本低廉的特点，适用于高速轻载、高温和粉尘大的作业环境。(2)液压传动机器人：采用液压元器件驱动，具有负载能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏的特点，适用于重载或低速驱动场合。(3)电气传动机器人：用交流或直流伺服电动机驱动的机器人，不需要中间转换机构，机械结构简单，响应速度快，控制精度高，是近年来常用的机器人传动方式。四、工业机器人的分类直角坐标机器人（如桁架机器人）结构简单；定位精度高；空间因数低；用于印刷电路基板的元件插入、紧固螺丝、搬卸工件等。3、按操作机的位置机构形式分类：四、工业机器人的分类结构简单；刚性好；空间利用率低；用于重物的装卸和搬运，例如Versatran机器人圆柱坐标型3、按操作机的位置机构形式分类（续）四、工业机器人的分类极坐标、球坐标型结构紧凑，所占空间较小。3、按操作机的位置机构形式分类（续）四、工业机器人的分类水平多关节型垂直方向上的刚性好，适于装配工作3、按操作机的位置机构形式分类（续）四、工业机器人的分类垂直多关节型如关节机器人动作范围宽；结构刚度低；精度较低；装配、搬运、弧焊、喷涂、点焊等3、按操作机的位置机构形式分类（续）四、工业机器人的分类1、弧焊机器人弧焊过程中，焊枪运动速度的稳定性和轨迹是两项重要的指标。五、工业机器人的应用2、点焊机器人1)安装面积小，工件空间大；2)快速完成小节距的多点定位；3)定位精度高，以确保焊接质量；4)持重大(490-980N)，以便携带内装变压器的焊钳；5)示教简单，节省工时；6)安全可靠性好。五、工业机器人的应用一汽红旗轿车机器人焊接线五、工业机器人的应用汽车装配机器人3、装配机器人五、工业机器人的应用汽车装配机器人五、工业机器人的应用储料系统-跺料仓五、工业机器人的应用4、码垛机器人六、工业机器人的国内现状1、主要生产厂家国内主要工业机器人生产企业有沈阳新松机器人自动化股份有限公司、哈尔滨博实自动化设备有限责任公司、一汽集团涂装技术开发中心、国家机械局北京自动化所工业机器人与应用技术工程研究中心、大连贤科机器人技术有限公司、天津市南开太阳高技术有限公司、上海机电一体工程有限公司、上海交大海泰科技发展有限公司、四川绵阳四维焊接自动化设备有限公司、大连组合机床所、上海富安工厂自动化公司、国家机械局机械研究院及北京机电研究所、东风汽车公司、济南第二机床厂、济南铸锻研究所、昆明船舶公司、哈尔滨焊接研究所、北京精艺公司、哈尔滨风华机器厂、航天测控公司、首钢莫托曼公司、安川北科公司等多家企业，主要单位具体情况见下表。六、工业机器人的国内现状1、主要生产厂家单位名称主要产品系列研发、生产、应用情况备注国家机械局北京机械工业自动化研究所机器人中心•PG系列喷涂机器人•PM系列自动喷涂机•龙门仿形自动喷涂机•弧焊、搬运、码垛、装箱、装配、水切割等多种机器人产品系列•完成喷涂、包装码垛、焊接、涂胶、上下料、水切割、装配等共26条线•用于汽车、陶瓷、医药、电器、木业、航空、石化、铁路车辆等行业26家用户•共装备70多条自动生产线和工作站，含170多台工业机器人，95%以上整机自主开发•工业机器人行业归口单位，“863”产业化基地沈阳新松机器人自动化股份有限公司•弧焊、水切割、等离子切割、注塑、浇铸等工业机器人系列•特种机器人（水下有缆、无缆等）•物流与仓储自动化，自动化生产线，AGV小车•弧焊、冲压、AGV运输、点焊、装配、浇铸、注塑等共41条线（站），含114台工业机器人及机械手、AGV小车•用于汽车、摩托车、航空、机械、教育、电器、科研等行业，共39家用户已完成100余项机器人应用工程和自动化生产线项目•机器人技术国家工程研究中心，“863”产业化基地我国主要工业机器人研发生产单位相关情况六、工业机器人的国内现状1、主要生产厂家单位名称主要产品系列研发、生产、应用情况备注哈尔滨博实自动化设备有限责任公司•自动包装码垛生产线•点、弧焊机器人•管道、爬壁机器人•涤纶长丝饼、化肥等自动称重、包装码垛生产线共16条线，含机器人16台，机械手16台•用于石油、化工、化纤、化肥等行业9家用户•共装备30多条生产线，含各类机器人数十台•“863”产业化基地上海机电一体工程有限公司•搬运、上下料移载等各类工业机器人•自动化立体仓库•机器人焊接单元、自动化生产线及装配线•玻璃生产线用移载机器人、钣材FMS、弧焊工作站、装配线等5条线（站），含40台机器人•用于机械、汽车、电器等行业5家用户•累计完成100多项工程项目，提供80余台套机电一体化产品，60余台工业机器人•“863”产业化基地我国主要工业机器人研发生产单位相关情况六、工业机器人的国内现状1、主要生产厂家我国主要工业机器人研发生产单位相关情况单位名称主要产品系列研发、生产、应用情况备注上海富安工厂自动化有限公司•工厂自动化成套设备•专用工业机器人成套设备•工业机器人应用工程•弧焊、焊装、装配及专用机器人13条线（站），含42台机器人，7台机械手•用于汽车、交通、玻璃等行业5家用户中国华录大连贤科机器人技术有限公司•HLRQ，D系列装配机器人•A系列AGV小车•自动供料装置•装配生产线、自动生产线共6条，含7台机器人，数台AGV，3台供料装置•用于电器、教育行业7家用户•华录自动进口机器人384台•“863”产业化基地四川绵阳四维焊接自动化设备有限公司•TF系列弧焊机器人、点焊机器人•焊接机器人应用工程•弧焊生产线（工作站）6条（站），含14台机器人•用于汽车、摩托车、电器开关等行业6家用户•“863”产业化基地六、工业机器人的国内现状2、国内工业机器人产业目前存在的问题1）基础零部件制造能力差。我国工业机器人从质量、产品系列方面，还是批量化供给方面都与国外的产品有较大的差距，特别是在高性能交流伺服电机和高精密减速器方面的差距尤为明显，大部分依然需要进口。2）中国的工业机器人没有形成自己的品牌。目前，尽管已经有一批企业在从事工业机器人技术的开发，但是都没有形成较大的规模，缺乏市场品牌的认知度，在机器人的市场方面一直面临国外品牌的竞争压力。市场占有率很低。2、国内工业机器人产业目前存在的问题（续）3）需要开展关键技术研究。工业机器人技术尽管发展得相对成熟，但是工业机器人技术也在不断的发展，需满足不同产品需求的新的机器人构型，如具有力觉、机器视觉及多种传感器的机器人运动控制技术等。工业机器人市场竞争越来越激烈,中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战,需加快工业机器人技术的研究开发与生产，利用机器人技术提升我国工业发展水平、从制造业大国变成制造业强国，从而成为全球第一工业机器人大国。六、工业机器人的国内现状