工業(yè)機器人技術論文(2)
工業(yè)機器人技術論文篇二
探討工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢
摘 要 隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，機器人開始被廣泛應用于各行各業(yè)中，替工人進行一些復雜、繁重的體力勞動。目前，機器人是一種制造業(yè)與自動化設備中的典型代表，這將會是人造機器的“終極”版。它的應用已經(jīng)涉及信息化、自動化、智能化、傳感器與知識化等多個學科和領域，這是目前，是我國乃至世界高新技術成果的最佳集成，因此，它的發(fā)展是與許多學科的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。以現(xiàn)在的發(fā)展趨勢來看，工業(yè)機器人的應用范圍越來越廣泛，同時在技術操作中，他也變得越來越標準化、規(guī)范化，提高工業(yè)機器人的安全性。另一方面，工業(yè)機器人發(fā)展越來越微型化、智能化，在人類生活中應用越來越廣泛。
關鍵詞 工業(yè)機器人 智能化 應用領域 安全性
中圖分類號：TP24 文獻標識碼：A
隨著社會復雜的需求，工業(yè)機器人在應用領域中越來越廣泛。一方面，工業(yè)機器人被廣泛應用于工業(yè)生產中，代替工人危險、復雜、單調的長時間的作業(yè)，例如在機械加工、壓力鑄造、塑料制品成形及金屬制品業(yè)等各種工序上，同時還應用于原子能工業(yè)等高危險的部門，這已經(jīng)在發(fā)達國家中應用比較廣泛。另一方面，工業(yè)機器人在其他的領域應用也比較多，隨著科學技術的飛速發(fā)展，提高了工業(yè)機器人的使用性能和安全性能，其應用的范圍越來越廣泛，應用的范圍已經(jīng)突破了工業(yè)，尤其在醫(yī)療業(yè)中應用比較好。
一、工業(yè)機器人的發(fā)展歷程
第一代機器人，一般指工業(yè)上大量使用的可編程機器人及遙控操作機?？删幊虣C器人可根據(jù)操作人員所編程序完成一些簡單重復性作業(yè)。遙控操作機制每一步動作都要靠操作人員發(fā)出。1982年，美國通用汽車公司在裝配線上為機器人裝備了視覺系統(tǒng)，從而宣告了第二代機器人―感知機器人的問世。這代機器人，帶有外部傳感器，可進行離線編程。能在傳感系統(tǒng)支持下，具有不同程度感知環(huán)境并自行修正程序的功能。第三代機器人為自治機器人，正在各國研制和發(fā)展。它不但具有感知功能，還具有一定決策和規(guī)劃能力。能根據(jù)人的命令或按照所處環(huán)境自行做出決策規(guī)劃動作即按任務編程。
我國機器人研究工作起步較晚，從“七五”開始國家投入資金，對工業(yè)機器及其零部件進行攻關，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術的開發(fā)和研制。1986 年國家高技術研究發(fā)展計劃開始實施，智能機器人主題跟蹤世界機器人技術的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機器人。
我國工業(yè)機器人起步于70年代初期，經(jīng)過30多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。
上世紀70年代是世界科技發(fā)展的一個里程碑：人類登上了月球，實現(xiàn)了金星、火星的軟著陸。我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星。世界上工業(yè)機器人應用掀起一個高潮，尤其在日本發(fā)展更為迅猛，它補充了日益短缺的勞動力。在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機器人。
進入80年代后，在高技術浪潮的沖擊下，隨著改革開放的不斷深入，我國機器人技術的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持。“七五”期間，國家投入資金，對工業(yè)機器人及其零部件進行攻關，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運機器人。1986年國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)開始實施，智能機器人主題跟蹤世界機器人技術的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機器人。
從90年代初期起，中國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉變時期，掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術進步熱潮，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進一大步，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批機器人產業(yè)化基地，為我國機器人產業(yè)的騰飛奠定了基礎。
我國工業(yè)機器人經(jīng)過“七五”攻關計劃、“九五”攻關計劃和863計劃的支持已經(jīng)取得了較大進展，工業(yè)機器人市場也已經(jīng)成熟，應用上已經(jīng)遍及各行各業(yè)。
我國未來工業(yè)機器人技術發(fā)展的重點有：第一，危險、惡劣環(huán)境作業(yè)機器人：主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機器人;第二，醫(yī)用機器人：主要有腦外科手術輔助機器人，遙控操作輔助正骨等;第三，仿生機器人：主要有移動機器人，網(wǎng)絡遙控操作機器人等。其發(fā)展趨勢是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。
二、工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢
機器人是先進制造技術和自動化裝備的典型代表，是人造機器的“終極”形式。它涉及到機械、電子、自動控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡等多個學科和領域，是多種高新技術發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學科發(fā)展密切相關。當今工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢主要有：一是工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。二是機械結構向模塊化可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化;有關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人。三是工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于 PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化，網(wǎng)絡化;器件集成度提高，控制柜日漸小巧，采用模塊化結構，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。四是機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、力覺、聲覺、觸覺等多傳感器的融合技術在產品化系統(tǒng)中已有成熟應用。五是機器人化機械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應用的領域。
總體趨勢是，從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術概念轉移，從工業(yè)機器人產業(yè)向解決方案業(yè)務的機器人技術產業(yè)發(fā)展。機器人技術的內涵已變?yōu)?靈活應用機器人技術的、具有實際動作功能的智能化系統(tǒng)。機器人結構越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。
三、我國工業(yè)機器人發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與前景
我國工業(yè)底子薄，工業(yè)機器人發(fā)展一直處于一個初步發(fā)展階段，雖然我國從上個世紀70年代開始研發(fā)工業(yè)機器人，但是技術力量不足與西方國家的技術封鎖，對此，在發(fā)展過程中，存在著比較多的問題。細分起來，有如下幾點：
首先，我國基礎零部件制造能力差。雖然我國在相關零部件方面有了一定的基礎，但是無論從質量、產品系列全面，還是批量化供給方面都與國外存在較大的差距。特別是在高性能交流伺服電機和精密減速器方面的差距尤其明顯，因此造成關鍵零部件的進口，影響了我國機器人的價格競爭力。
第二，我國的機器人還沒有形成自己的品牌。雖然已經(jīng)擁有一批企業(yè)從事機器人的開發(fā)，但是都沒有形成較大的規(guī)模，缺乏市場的品牌認知度，在機器人市場方面一直面臨國外機器人品牌的打壓。國外機器人作為成熟的產業(yè)采用整機降價，吸引國內企業(yè)購買，而在后續(xù)的維護備件費用很高的策略，逐步占領中國市場。
第三，認識不到位，在鼓勵工業(yè)機器人產品方面的政策少。工業(yè)機器人的制造及應用水平，代表了一個國家的制造業(yè)水平，我們必須從國家高度認識發(fā)展中國工業(yè)機器人產業(yè)的重要性，這是我國從制造大國向制造強國轉變的重要手段和途徑?！?/p>
(作者：華中科技大學文華學院機電學部09級機械設計制造及其自動化專業(yè)2班學生)
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