工业机器人的分类及应用

1.1什么是工业机器人机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。所处位置————一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。【课堂一种带有存储器件和末端操作器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。认知】返回目录4/28一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。中国1.1什么是工业机器人所处位置————广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。它具有四个基本特征：【课堂认知①特定的机械机构】②通用性③不同程度的智能④独立性返回目录5/282020/4/1进口部分（22000）我国2012年工业机器人数据进口：22,000台富士康：10,000台本土：1,000台补充：机器人的发展概况国产机器人与进口机器人尚存一定差距，具体现状如下：第一，低端技术水平有待改善。第二，产业链条亟待充实与规范。4/1/2020工业机器人核心技术谐波减速器国产精度不够高精度机器人减速机：基本依赖进口伺服电机和驱动器：大多需要进口。机器人控制器：性能与国外较大差距。工业机器人核心技术工业机器人核心技术•工业机器人核心部件与技术未端执行器与本体-----基本自主研制谐波减速器-----依赖进口控制系统-----进口占80%伺服系统-----进口占80%耗能耗材最大核心软件技术1.4工业机器人的分类及应用1.4.1工业机器人的分类所处位关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准，可按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等划分。置————1、按机器人的技术等级划分【课（1）示教再现机器人第一代工业机器人能够按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业，示教可由操作员手把手进行或通过示教器完成。堂认知】返回示教器示教手把手示教目录13/281.4工业机器人的分类及应用所处位（2）感知机器人第二代工业机器人程具有环境感知装置，能在一定度上适应环境的变化，目前已经进入应用阶段。置————【课堂认知】配备视觉系统的工业机器人返回目录14/28配备感觉系统的工业机器人（3）智能机器人第三代工业机器人具有发现问题，并且能自主地解决问题的能力，尚处于实验研究阶段。到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。智能机器人根据其智能程度的不同，又可分为三种：一、传感型机器人又称外部受控机器人。机器人的本体上没有智能单元只有执行机构和感应机构，它具有利用传感信息（包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等）进行传感信息处理、实现控制与操作的能力。受控于外部计算机，在外部计算机上具有智能处理单元，处理由受控机器人采集的各种信息以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息，然后发出控制指令指挥机器人的动作。目前机器人世界杯的小型组比赛使用的机器人就属于这样的类型。二、交互型机器人机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人－机对话，实现对机器人的控制与操作。虽然具有了部分处理和决策功能，能够独立地实现一些诸如轨迹规划、简单的避障等功能，但是还要受到外部的控制。三、自主型机器人在设计制作之后，机器人无需人的干预，能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。自主型机器人的本体上具有感知、处理、决策、执行等模块，可以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题。机器人世界杯的中型组比赛中使用的机器人就属于这一类型。全自主移动机器人的最重要的特点在于它的自主性和适应性，自主性是指它可以在一定的环境中，不依赖任何外部控制，完全自主地执行一定的任务。适应性是指它可以实时识别和测量周围的物体，根据环境的变化，调节自身的参数，调整动作策略以及处理紧急情况。由于全自主移动机器人涉及诸如驱动器控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等许多方面的研究，所以能够综合反映一个国家在制造业和人工智能等方面的水平。1.4工业机器人的分类及应用所处位置————2、按机器人的机构特征划分【课堂工业机器人的结构形式认知】直角坐标系柱面坐标系球面坐标系多关节坐标系返回目录15/28按机器人结构坐标系特点方式分类1）直角坐标型机器人2）圆柱坐标型机器人3）极坐标型机器人4）关节型机器人通过沿三个互相垂直的轴线的移动来实现机器人手部空间位置的改变通过两个移动和一个转动实现位置的改变运动由一个直线运动和两个转动组成运动由前后的俯仰及立柱的回转组成1.4工业机器人的分类及应用1.4.1工业机器人的分类所处位y置工业机器人的结构形式z【直角坐标系课x堂认知柱面坐标系】球面坐标系多关节坐标系直角坐标机器人具有空间上相互垂直的多个直线移动轴，通过直角坐标方向的3个独立自由度确定其手部的空间位置，其动作空间为一长方体。返回目录16/281.4工业机器人的分类及应用1.4.1工业机器人的分类所θ处位置————r工业机器人的结构形式x【直角坐标系课堂认知柱面坐标系】球面坐标系多关节坐标系柱面坐标机器人主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由度，其动作空间呈圆柱形。17/281.4工业机器人的分类及应用1.4.1工业机器人的分类所处位β置————工业机器人的结构形式rθ【直角坐标系课堂认柱面坐标系知】球面坐标系多关节坐标系球面坐标机器人空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自由度确定，动作空间形成球面的一部分。18/281.4工业机器人的分类及应用1.4.1工业机器人的分类所α处位置————工业机器人的结构形式φ【直角坐标系课堂θ认柱面坐标系知】球面坐标系多关节坐标系垂直多关节机器人模拟人手臂功能，由垂直于地面的腰部旋转轴、带动小臂旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等组成，手腕通常有2~3个自由度，其动作空间近似一个球体。19/281.4工业机器人的分类及应用1.4.1工业机器人的分类所zω2ω1处位置————工业机器人的结构形式ω3【直角坐标系课堂认柱面坐标系知】球面坐标系多关节坐标系水平多关节机器人结构上具有串联配置的两个能够在水平面内旋转的手臂，自由度可依据用途选择2~4个，动作空间为一圆柱体。20/281.4工业机器人的分类及应用1.4.2工业机器人的应用所处按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。位置————【课堂认知机器人搬运被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。】机器人搬运返回目录21/28搬运机器人1.4工业机器人的分类及应用1.4.2工业机器人的应用所处按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。位置————【课堂认机器人码垛被广泛应用于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等生产企业，对纸箱、袋装、罐装、啤酒箱、瓶装等各种形状的包装成品都适用。知】机器人码垛返回目录22/281.4工业机器人的分类及应用1.4.2工业机器人的应用所处按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。位置————【课堂机器人焊接最早应用在装配生产线上。开拓了一种柔性自动化生产方式，实现了在一条焊接机器人生产线上同时自动生产若干种焊件。认知】机器人焊接返回目录23/281.4工业机器人的分类及应用1.4.2工业机器人的应用所处按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。位置————【课堂认知】机器人涂装被广泛应用汽车、汽车零配件、铁路、家电、建材、机械等行业。机器人涂装返回目录24/281.4工业机器人的分类及应用1.4.2工业机器人的应用所处按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。位置————【课堂认机器人装配被广泛应用于各种电器的制造行业及流水线产品的组装作业，具有高效，精确，不间断工作的特点。知】机器人装配返回目录25/28本章小结所工业机器人是一种能自动定位控制并可重新编程予以变处位动的多功能机器。它有多个自由度，可用来搬运材料、零件置————和握持工具，以完成各种不同的作业。【工业机器人的发展过程可分为三代：第一代为示教-再现型机器人，它可以按照预先设定的程序，自主完成规定动作或操作，当前工业中应用最多。第二代为感觉型机器人，如有力觉、触觉和视觉等，它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力，目前已进入应用阶段。第三代为智能型机器人，其尚处于实验研究阶段。本章结】返回目录26/28思考练习1、填空所处（1）国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：一是模仿人位的_______，实现多维运动，在应用上比较典型的是点焊、弧焊机器人；二是模置————仿人的_______，实现物料输送、传递等搬运功能，例如搬运机器人。（2）按照机器人的技术发展水平，可以将工业机器人分为三代_______机器【人、_______机器人和_______机器人。思（3）目前在我国应用的工业机器人主要分_______、_______和国产三种。考练习2、选择】（1）工业机器人一般具有的基本特征是（）。①拟人性；②特定的机械机构；③不同程度的智能；④独立性；⑤通用性A.①②③④B.①②③⑤C.①③④⑤D.②③④⑤（2）按基本动作机构，工业机器人通常可分为（）。①直角坐标机器人；②柱面坐标机器人；③球面坐标机器人；④关节型机器人A.①②B.①②③C.①③D.①②③④（3）机器人行业所说的四巨头指的是（）。①PANASONIC；②FANUC；③KUKA；④OTC；⑤YASKAWA；⑥FANUC；⑦NACHI；⑧ABBA.①②③④B.①②③⑧C.②③⑤⑧D.①③⑤⑧返回目录27/28思考练习3、判断所处（1）工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作位置机。（）————（2）发展工业机器人的主要目的是在不违背“机器人三原则”前提下，用机器人协助或替代人类从事一些不适合人类甚至超越人类的工作，把人类从大量的、【烦琐的、重复的、危险的岗位中解放出来，实现生产自动化、柔性化，避免工伤思考事故和提高生产效率。（）练（3）直角坐标机器人具有结构紧凑、灵活、占地空间小等优点，是目前工业习】机器人大多采用的结构形式。（）返回目录28/28返回返回返回返回