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工業(yè)機器人技術
發(fā)布時間：2021-09-02
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我國工業(yè)機器人的發(fā)展起步較晚，但從 20 世紀 80 年代以來進展較快， 1985 年研制成功華字型弧焊機器人， 1987 年研制成功上海 1 號、 2 號弧焊機器人， 1987 年又研制成功華字型點焊機器人，都已初步商品化，可小批量生產(chǎn)。1989 年，我國以國產(chǎn)機器人為主的汽車焊接生產(chǎn)線的投入生產(chǎn)，標志著我國工業(yè)機器人實用階段的開始。
焊接機器人是應用非常廣的一類工業(yè)機器人，焊接機器人的分類包括4軸機器人，3軸機器人等。2017年4軸機器人的生產(chǎn)比例約為62%，隨著技術的成熟，該比例在2013年至2017年呈增長趨勢。焊接機器人應用于消費電子，電器電子，汽車電子等。焊接機器人的比例非常大的是消費電子和消費電子也是焊接機器人的非常大驅動因素。
隨著技術的快速發(fā)展，中國已成為焊接機器人的大供應商。日本是焊接機器人的第二大供應商，并且它具有很大的產(chǎn)值市場份額作為更高的價格。
根據(jù)國際機器人聯(lián)合會公布的結構占比(據(jù)國際機器人聯(lián)合會稱，世界上50%的機器人都用于焊接。具體而言，33%用于點焊，16%用于電弧焊，1%用于其他類型的焊接操作).
采用機器人焊接是焊接自動化的革命性進步，它突破了傳統(tǒng)的焊接剛性自動化方式，開拓了一種柔性自動化新方式。剛性自動化焊接設備一般都是專門使用的，通常用于中、大批量焊接產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)，因而在中、小批量產(chǎn)品焊接生產(chǎn)中，焊條電弧焊仍是主要焊接方式，焊接機器人使小批量產(chǎn)品的自動化焊接生產(chǎn)成為可能。就目前的示教再現(xiàn)型焊接機器人而言，焊接機器人完成一項焊接任務，只需人給它做一次示教，它即可精確地再現(xiàn)示教的每一步操作，如要機器人去做另一項工作，無須改變任何硬件，只要對它再做一次示教即可。因此，在一條焊接機器人生產(chǎn)線上，可同時自動生產(chǎn)若干種焊件。
焊接機器人的主要優(yōu)點如下：
1) 易于實現(xiàn)焊接產(chǎn)品質量的穩(wěn)定和提高，保證其均一性；
2) 提高生產(chǎn)率，可24h 連續(xù)生產(chǎn)；
3) 改善工人勞動條件，可在有害環(huán)境下長期工作：
4) 降低對工人操作技術難度的要求；
5) 縮短產(chǎn)品改型換代的準備周期，減少相應的設備投資；
6) 可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動化；
7) 為焊接柔性生產(chǎn)線提供技術基礎。
2 工業(yè)機器人定義和分代概念
關于工業(yè)機器人的定義尚未統(tǒng)一，目前標準化組織采用的美國機器人協(xié)會的定義如下：工業(yè)機器人是一種可重復編程和多功能的、用來搬運物料、零件、工具的機械手，或能執(zhí)行不同任務而具有可改變的和可編程動作的專門系統(tǒng)，這個定義不能概括工業(yè)機器人的今后發(fā)展，但可說明目前工業(yè)機器人的主要特點。
工業(yè)機器人的發(fā)展大致可分為三代。
一代機器人，即目前使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人，這類機器人對環(huán)境的變化沒有應變或適應能力。
二代機器人，即在示教再現(xiàn)機器人上加感覺系統(tǒng)，如視覺、力覺、觸覺等。它具有對環(huán)境變化的適應能力， 目前已有部分傳感機器人投入實際應用。
三代機器人，即智能機器人，它能以一定方式理解人的命令，感知周圍的環(huán)境、識別操作的對象，并自行規(guī)劃操作順序以完成賦予的任務，這種機器人更接近人的某些智能行為。目前尚處實驗室研究階段。
3 工業(yè)機器人主要名詞術語
1) 機械手 (Manipulator) 也可稱為操作機。具有和人臂相似的功能，可在空間抓放物體或進行其他操作的機械裝置。
2) 驅動器 (Actuator) 將電能或流體能轉換成機械能的動力裝置曠
3) 末端操作器 (End Effector) 位于機器人腕部末端、直接執(zhí)行工作要求的裝置。如夾持器、焊槍、焊鉗等。
4) 位姿 (Pose) 工業(yè)機器人末端操作器在指定坐標系中的位置和姿態(tài)。
5) 工作空間 (Working Space) 工業(yè)機器人執(zhí)行任務時，其腕軸交點能在空間活動的范圍。
6) 機械原點 (MechanicalOrigin) 工業(yè)機器人各自由度共用的，機械坐標系中的基準點。
7) 工作原點 (Work Origin) 工業(yè)機器人工作空間的基準點。
8) 速度 (Velocity) 機器人在額定條件下，勻速運動過程中，機械接口中心或工具中心點在單位時間內所移動的距離或轉動的角度。
9) 額定負載 (Rated load) 工業(yè)機器人在限定的操作條件下，其機械接口處能承受的很大負載 ( 包括末端操作器 ) ，用質量或力矩表示。
10) 重復位姿精度 (PoseRepeatability) 工業(yè)機器人在同一條件下，用同一方法操作時，重復／ t 次所測得的位姿一致程度。
11) 軌跡重復精度 (PathRepeatability) 工業(yè)機器人機械接口中心沿同一軌跡跟隨／ x 次所測得的軌跡之間的一致程度。
12) 點位控制 (PointToPointContr01) 控制機器人從一個位姿到另一個位姿，其路徑不限。
13) 連續(xù)軌跡控制 (Continuous PathContr01) 控制機器人的機械接口，按編程規(guī)定的位姿和速度，在指定的軌跡上運動。
14) 存儲容量 (Memory Capacity) 計算機存儲裝置中可存儲的位置、順序、速度等信息的容量，通常用時間或位置點數(shù)來表示。
15) 外部檢測功能 (External MeasuringAbility) 機器人所具備對外界物體狀態(tài)和環(huán)境狀況等的檢測能力。
16) 內部檢測功能 (Internal MeasuringAbility) 機器人對本身的位置、速度等狀態(tài)的檢測能力。
17) 自診斷功能 (SelfDiagnosisAbility) 機器人判斷本身全部或部分狀態(tài)是否處于正常的能力。
焊接機器人是應用非常廣的一類工業(yè)機器人，焊接機器人的分類包括4軸機器人，3軸機器人等。2017年4軸機器人的生產(chǎn)比例約為62%，隨著技術的成熟，該比例在2013年至2017年呈增長趨勢。焊接機器人應用于消費電子，電器電子，汽車電子等。焊接機器人的比例非常大的是消費電子和消費電子也是焊接機器人的非常大驅動因素。
隨著技術的快速發(fā)展，中國已成為焊接機器人的大供應商。日本是焊接機器人的第二大供應商，并且它具有很大的產(chǎn)值市場份額作為更高的價格。
根據(jù)國際機器人聯(lián)合會公布的結構占比(據(jù)國際機器人聯(lián)合會稱，世界上50%的機器人都用于焊接。具體而言，33%用于點焊，16%用于電弧焊，1%用于其他類型的焊接操作).
采用機器人焊接是焊接自動化的革命性進步，它突破了傳統(tǒng)的焊接剛性自動化方式，開拓了一種柔性自動化新方式。剛性自動化焊接設備一般都是專門使用的，通常用于中、大批量焊接產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)，因而在中、小批量產(chǎn)品焊接生產(chǎn)中，焊條電弧焊仍是主要焊接方式，焊接機器人使小批量產(chǎn)品的自動化焊接生產(chǎn)成為可能。就目前的示教再現(xiàn)型焊接機器人而言，焊接機器人完成一項焊接任務，只需人給它做一次示教，它即可精確地再現(xiàn)示教的每一步操作，如要機器人去做另一項工作，無須改變任何硬件，只要對它再做一次示教即可。因此，在一條焊接機器人生產(chǎn)線上，可同時自動生產(chǎn)若干種焊件。
焊接機器人的主要優(yōu)點如下：
1) 易于實現(xiàn)焊接產(chǎn)品質量的穩(wěn)定和提高，保證其均一性；
2) 提高生產(chǎn)率，可24h 連續(xù)生產(chǎn)；
3) 改善工人勞動條件，可在有害環(huán)境下長期工作：
4) 降低對工人操作技術難度的要求；
5) 縮短產(chǎn)品改型換代的準備周期，減少相應的設備投資；
6) 可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動化；
7) 為焊接柔性生產(chǎn)線提供技術基礎。
2 工業(yè)機器人定義和分代概念
關于工業(yè)機器人的定義尚未統(tǒng)一，目前標準化組織采用的美國機器人協(xié)會的定義如下：工業(yè)機器人是一種可重復編程和多功能的、用來搬運物料、零件、工具的機械手，或能執(zhí)行不同任務而具有可改變的和可編程動作的專門系統(tǒng)，這個定義不能概括工業(yè)機器人的今后發(fā)展，但可說明目前工業(yè)機器人的主要特點。
工業(yè)機器人的發(fā)展大致可分為三代。
一代機器人，即目前使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人，這類機器人對環(huán)境的變化沒有應變或適應能力。
二代機器人，即在示教再現(xiàn)機器人上加感覺系統(tǒng)，如視覺、力覺、觸覺等。它具有對環(huán)境變化的適應能力， 目前已有部分傳感機器人投入實際應用。
三代機器人，即智能機器人，它能以一定方式理解人的命令，感知周圍的環(huán)境、識別操作的對象，并自行規(guī)劃操作順序以完成賦予的任務，這種機器人更接近人的某些智能行為。目前尚處實驗室研究階段。
3 工業(yè)機器人主要名詞術語
1) 機械手 (Manipulator) 也可稱為操作機。具有和人臂相似的功能，可在空間抓放物體或進行其他操作的機械裝置。
2) 驅動器 (Actuator) 將電能或流體能轉換成機械能的動力裝置曠
3) 末端操作器 (End Effector) 位于機器人腕部末端、直接執(zhí)行工作要求的裝置。如夾持器、焊槍、焊鉗等。
4) 位姿 (Pose) 工業(yè)機器人末端操作器在指定坐標系中的位置和姿態(tài)。
5) 工作空間 (Working Space) 工業(yè)機器人執(zhí)行任務時，其腕軸交點能在空間活動的范圍。
6) 機械原點 (MechanicalOrigin) 工業(yè)機器人各自由度共用的，機械坐標系中的基準點。
7) 工作原點 (Work Origin) 工業(yè)機器人工作空間的基準點。
8) 速度 (Velocity) 機器人在額定條件下，勻速運動過程中，機械接口中心或工具中心點在單位時間內所移動的距離或轉動的角度。
9) 額定負載 (Rated load) 工業(yè)機器人在限定的操作條件下，其機械接口處能承受的很大負載 ( 包括末端操作器 ) ，用質量或力矩表示。
10) 重復位姿精度 (PoseRepeatability) 工業(yè)機器人在同一條件下，用同一方法操作時，重復／ t 次所測得的位姿一致程度。
11) 軌跡重復精度 (PathRepeatability) 工業(yè)機器人機械接口中心沿同一軌跡跟隨／ x 次所測得的軌跡之間的一致程度。
12) 點位控制 (PointToPointContr01) 控制機器人從一個位姿到另一個位姿，其路徑不限。
13) 連續(xù)軌跡控制 (Continuous PathContr01) 控制機器人的機械接口，按編程規(guī)定的位姿和速度，在指定的軌跡上運動。
14) 存儲容量 (Memory Capacity) 計算機存儲裝置中可存儲的位置、順序、速度等信息的容量，通常用時間或位置點數(shù)來表示。
15) 外部檢測功能 (External MeasuringAbility) 機器人所具備對外界物體狀態(tài)和環(huán)境狀況等的檢測能力。
16) 內部檢測功能 (Internal MeasuringAbility) 機器人對本身的位置、速度等狀態(tài)的檢測能力。
17) 自診斷功能 (SelfDiagnosisAbility) 機器人判斷本身全部或部分狀態(tài)是否處于正常的能力。
