第六組-工業(yè)機(jī)器人

1、工業(yè)機(jī)器人 1組員：付雨昕 22010303 孟 菲 22010304 張思宵22010309 閆仕帥 22010328 韓新宇22010333機(jī)器人的簡(jiǎn)單介紹3 機(jī)器人的起源 機(jī)器人的發(fā)展機(jī)器人的分類機(jī)器人的起源及概念“Robot”的來源的來源 1920年，捷克作家年，捷克作家Karel Capek的科幻劇的科幻劇Rossums Universal Robots（羅薩姆的萬羅薩姆的萬能機(jī)器人），劇中描寫了一批能從事各項(xiàng)勞動(dòng)、能機(jī)器人），劇中描寫了一批能從事各項(xiàng)勞動(dòng)、聽命于人的機(jī)器，取名為聽命于人的機(jī)器，取名為“Robota”（捷克語(yǔ)）捷克語(yǔ)），含義為：，含義為：forced worker （

2、奴隸）。奴隸）。 英語(yǔ)：英語(yǔ)：Robot 德語(yǔ)：德語(yǔ)：Robot 日語(yǔ)：日語(yǔ)： 俄語(yǔ)：俄語(yǔ)： 漢字：機(jī)器人漢字：機(jī)器人 Karel CapekKarel Capek卡雷爾卡雷爾 恰佩恰佩克克（1890189019381938）概念：機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。機(jī)器人的發(fā)展史n1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾恰佩克在他的科幻小說羅薩姆的機(jī)器人萬能公司中，根據(jù)Robota(捷克文，原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個(gè)詞。1

3、939年美國(guó)紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會(huì)說77個(gè)字，甚至可以抽煙。 1942年美國(guó)科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。雖然只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。 第一法則第一法則：機(jī)器人不得傷害人類，或袖手旁觀坐視人類受到傷害；第二法則第二法則：除非違背第一法則，機(jī)器人必須服從人類的命令；第三法則：第三法則：在不違背第一及第二法則下，機(jī)器人必須保護(hù)自己。1948年諾伯特維納出版控制論，率先提出以計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化工廠。 1954年美國(guó)人喬治德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人，這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的

4、工作。1959年德沃爾與美國(guó)發(fā)明家約瑟夫英格伯格聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。隨后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠Unimation公司。1962年美國(guó)AMF公司生產(chǎn)出“VER-STRAN”(萬能搬運(yùn)),與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國(guó)，掀起了全世界對(duì)機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。 1962年-1963年傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。1962年世界上最早的“靈巧手”用到了壓力傳感器上，而麥卡錫1963年則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng)，并在1965年幫助MIT推出了世界上第一個(gè)能識(shí)別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。 1965年約翰霍普金斯大

5、學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出Beast機(jī)器人。Beast已經(jīng)能通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。20世紀(jì)60年代中期開始，美國(guó)麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國(guó)愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。 1968年美國(guó)斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過控制它的計(jì)算機(jī)有一個(gè)房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺(tái)智能機(jī)器人，拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。 1969年日本早稻田大學(xué)加藤一郎實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出第一臺(tái)以雙腳走路的機(jī)器人。 1973年世界上第一次機(jī)器人和小型計(jì)算機(jī)攜手合作，誕生了美國(guó)Cincin-natiMilacron公

6、司的機(jī)器人T3。 1978年美國(guó)Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。1984年英格伯格再推機(jī)器人Help-mate，這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預(yù)言要讓機(jī)器人擦地板，做飯，洗車，檢查安全。1998年丹麥樂高公司推出機(jī)器人(Mind-storms)套件，讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣，相對(duì)簡(jiǎn)單又能任意拼裝，使機(jī)器人開始走入個(gè)人世界。n 1999年日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶(AIBO)，當(dāng)即銷售一空，從此娛樂機(jī)器人邁進(jìn)了普通家庭。n 2002年美國(guó)iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba，它能避開障礙，自動(dòng)設(shè)計(jì)行

7、進(jìn)路線，還能在電量不足時(shí)，自動(dòng)駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。n 2006年6月，微軟公司推出Microsoft Robotics Studio，機(jī)器人模塊化、平臺(tái)統(tǒng)一化的趨勢(shì)越來越明顯。比爾蓋茨預(yù)言，家用機(jī)器人很快將席卷全球機(jī)器人的分類按用途分： 工業(yè)機(jī)器人按用途空間機(jī)器人按用途水下機(jī)器人按用途軍用機(jī)器人按用途排險(xiǎn)救災(zāi)機(jī)器人我在這！按主要功能分：操作機(jī)器人操作機(jī)器人：主要是模仿人的手和手臂的工作。：主要是模仿人的手和手臂的工作。 操作機(jī)器人Buddy按主要功能：移動(dòng)機(jī)器人：工業(yè)生產(chǎn)中帶有行走機(jī)構(gòu)的工業(yè)生產(chǎn)中帶有行走機(jī)構(gòu)的機(jī)器人完成運(yùn)輸，上下料等工作。機(jī)器人

8、完成運(yùn)輸，上下料等工作。 按主要功能信息機(jī)器人信息機(jī)器人：主要指以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)：主要指以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的智能行為模擬裝置。的智能行為模擬裝置。 氣味監(jiān)測(cè)信息機(jī)器人氣味監(jiān)測(cè)信息機(jī)器人按主要功能人機(jī)機(jī)器人人機(jī)機(jī)器人：機(jī)器人和真人之間構(gòu)成一個(gè)：機(jī)器人和真人之間構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。如假肢機(jī)器人。閉環(huán)系統(tǒng)。如假肢機(jī)器人。按技術(shù)級(jí)別分：第一代工業(yè)機(jī)器人：第一代工業(yè)機(jī)器人：主要是示教再現(xiàn)控制主要是示教再現(xiàn)控制的操作機(jī)器人。的操作機(jī)器人。第二代工業(yè)機(jī)器人：第二代工業(yè)機(jī)器人：具有感受功能的工業(yè)具有感受功能的工業(yè)機(jī)器人。包括具有光覺、視覺、觸覺、聲機(jī)器人。包括具有光覺、視覺、觸覺、聲覺等。覺等。第三代工業(yè)機(jī)器

9、人：第三代工業(yè)機(jī)器人：指智能化的高級(jí)機(jī)器指智能化的高級(jí)機(jī)器人。人。我國(guó)機(jī)器人的分類標(biāo)準(zhǔn) 我國(guó)的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人：所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。特種機(jī)器人：特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。工業(yè)機(jī)器人的簡(jiǎn)單介紹工業(yè)機(jī)器人的簡(jiǎn)單介紹起源： 工業(yè)機(jī)器人誕生于 20 世紀(jì) 60 年代，在 20 世紀(jì) 90 年代得到迅速發(fā)展，是最先產(chǎn)業(yè)化 的機(jī)器人技術(shù).它是綜合了計(jì)算機(jī)，控制論，機(jī)構(gòu)學(xué)

10、，信息和傳感技術(shù)，人工智能，仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù),是當(dāng)代研究十分活躍,應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域.它的出 現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)?；a(chǎn),解決單調(diào),重復(fù)的體力勞動(dòng)和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及現(xiàn)狀1954年，美國(guó)人G.Devol 和J.Engleberger設(shè)計(jì)了一臺(tái)可編程的機(jī)器人1961年，他們生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人“Unimates”，并獲得了專利1962年，Engleberger 成立了Unimation公司，他被稱為“機(jī)器人之父”日本從上世紀(jì)70年代中后期開始開發(fā)工業(yè)機(jī)器人，15年后就成為產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的世界工業(yè)機(jī)器人“王國(guó)”。 Unimates 機(jī)器人工業(yè)機(jī)

11、器人的發(fā)展及現(xiàn)狀2000年，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全世界工業(yè)機(jī)器人總量為757,000臺(tái)，其中 日本，402,200臺(tái) 美國(guó)， 92,900臺(tái) 德國(guó)， 81,200臺(tái) 新加坡，5,300臺(tái) 臺(tái)灣， 6,400臺(tái)這些機(jī)器人中45為焊接機(jī)器人（點(diǎn)焊、弧焊）我國(guó)大陸地區(qū)工業(yè)機(jī)器人用戶700多家，擁有工業(yè)機(jī)器人約3500臺(tái)，其中焊接機(jī)器人約1000臺(tái)，與國(guó)外的差距是明顯的。值得欣喜的是，我國(guó)機(jī)器人應(yīng)用發(fā)展較快，1996年我國(guó)焊接機(jī)器人僅為500臺(tái)，目前以每年30以上的速度增長(zhǎng)。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及現(xiàn)狀主要機(jī)器人廠家日本：Motoman、OTC、Panasonic、FANUC等美國(guó)：Adept等歐洲：奧地利IGM

12、、德國(guó)CLOOS、KUKA、瑞典ABB韓國(guó)：HYUNDAI中國(guó)：沈陽(yáng)新松自動(dòng)化 首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司FANUC工業(yè)機(jī)器人的基本構(gòu)成工業(yè)機(jī)器人的分類按照基本結(jié)構(gòu)：按照基本結(jié)構(gòu)劃分： 直角坐標(biāo)型，也稱“機(jī)床型”圓柱坐標(biāo)型球坐標(biāo)型全關(guān)節(jié)型按照受控運(yùn)動(dòng)方式劃分：點(diǎn)位控制（PTP）型，Point to Point, 如點(diǎn)焊、搬運(yùn)機(jī)器人連續(xù)軌跡控制（CP）型，Continous Path，如弧焊、噴漆機(jī)器人按照驅(qū)動(dòng)方式劃分：氣壓驅(qū)動(dòng)（壓縮空氣）液壓驅(qū)動(dòng)（重型機(jī)器人，如搬運(yùn)、點(diǎn)焊機(jī)器人）電驅(qū)動(dòng)（電動(dòng)機(jī)），應(yīng)用最多工業(yè)機(jī)器人的常用術(shù)語(yǔ)自由度（degree of freedom， DOF ）,物體能夠?qū)ψ鴺?biāo)

13、系進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為自由度，對(duì)于自由剛體，具有6個(gè)自由度。通常作為機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)，反映機(jī)器人靈活性，對(duì)于焊接機(jī)器人一般具有56個(gè)自由度位姿（Pose），指工具的位置和姿態(tài)。末端操作器（End Effector），位于機(jī)器人腕部末端，直接執(zhí)行工作要求的裝置，如夾持器、焊槍、焊鉗等額定負(fù)載（Payload），也稱為持重弧焊機(jī)器人：520kg點(diǎn)焊機(jī)器人：50200kg工業(yè)機(jī)器人的常用術(shù)語(yǔ)工作空間（Working Space），機(jī)器人工作時(shí)，其腕軸交點(diǎn)能在空間活動(dòng)的范圍。重復(fù)位姿精度（Pose Repeatability），在同一條件下，重復(fù)N次所測(cè)得的位姿一致程度。軌跡重復(fù)精度（Path Re

14、peatability），沿同一軌跡跟隨N次，所測(cè)得的軌跡之間的一致程度工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人可以在很多領(lǐng)域內(nèi)使用，但是目前世界上絕大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人都集中使用于以下的領(lǐng)域：汽車和汽車零部件行業(yè)，機(jī)械加工行業(yè)，電子電器和IT行業(yè)。汽車制造業(yè)：沖壓車間、車身焊接、油漆、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱制造、總裝作業(yè)。機(jī)械加工行業(yè)：鑄造、鍛造、金屬切削加工、表面處理。 切割電子電器行業(yè)：在電子行業(yè)這些新興的行業(yè)中，由于制造柔性要求高和生產(chǎn)高效率的要求，工業(yè)機(jī)器人的使用也是必不可少的。 飛利浦荷蘭工廠小家電組裝焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人的簡(jiǎn)單介紹焊接機(jī)器人（Welding Robot）：具有三個(gè)或三個(gè)以上可自由編程的

15、軸，并能將焊接工具按要求送到預(yù)定空間位置，按要求軌跡及速度移動(dòng)焊接工具的機(jī)器。 焊接機(jī)器人的組成構(gòu)成：機(jī)器人和焊接設(shè)備機(jī)器人 ：機(jī)器人主體和控制柜（硬件和軟件）。焊接設(shè)備：焊接電源，送絲機(jī)（弧焊），焊槍等。焊接機(jī)器人分類：點(diǎn)焊機(jī)器人（Spot welding robot ）：用于點(diǎn)焊自動(dòng)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，點(diǎn)焊機(jī)器人由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、示教盒和點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)幾部分組成，由于為了適應(yīng)靈活動(dòng)作的工作要求，通常電焊機(jī)器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人的基本設(shè)計(jì)，一般具有六個(gè)自由度：腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)、腕擺及腕捻。點(diǎn)焊機(jī)器人：其驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)兩種。其中電氣驅(qū)動(dòng)具有保養(yǎng)維修簡(jiǎn)便、能耗低

16、、速度高、精度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用較為廣泛。點(diǎn)焊機(jī)器人按照示教程序規(guī)定的動(dòng)作、順序和參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)焊作業(yè)，其過程是完全自動(dòng)化的，并且具有與外 點(diǎn)焊機(jī)器人專用的點(diǎn)焊鉗部設(shè)備通信的接口，可以通過這一接口接受上一級(jí)主控與管理計(jì)算機(jī)的控制命令進(jìn)行工作。點(diǎn)焊機(jī)器人的焊接設(shè)備點(diǎn)焊機(jī)器人的焊接裝備，由于采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以變壓器必須盡量小型化。對(duì)于容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流，而對(duì)于容量較大的變壓器，已經(jīng)開始采用逆變技術(shù)把50Hz工頻交流變?yōu)?00700Hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600700Hz交流電焊接，也可以再進(jìn)行二次整流，用直流電焊接。

17、點(diǎn)焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人焊接機(jī)器人分類：弧焊機(jī)器人（ Arc welding robot ）：用于進(jìn)行自動(dòng)弧焊的工業(yè)機(jī)器人，一般的弧焊機(jī)器人是由示教盒、控制盤、機(jī)器人本體及自動(dòng)送絲裝置、焊接電源等部分組成。可以在計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制和點(diǎn)位控制。弧焊機(jī)器人還可以利用直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能焊接由直線及圓弧所組成的空間焊縫。弧焊機(jī)器人主要有熔化極焊接作業(yè)和非熔化極焊接作業(yè)兩種類型，具有可長(zhǎng)期進(jìn)行焊接作業(yè)、保證焊接作業(yè)的高生產(chǎn)率、高質(zhì)量和高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，弧焊機(jī)器人人正向著智能化的方向發(fā)展。弧焊機(jī)器人的焊接設(shè)備弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法（MAG、MIG、TIG），通常的晶閘管式

18、、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個(gè)接口?；『笝C(jī)器人焊接機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用焊接機(jī)器人目前已廣泛應(yīng)用在汽車制造業(yè)，汽車底盤、座椅骨架、導(dǎo)軌、消聲器以及液力變矩器等焊接，尤其在汽車底盤焊接生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。豐田公司已決定將點(diǎn)焊作為標(biāo)準(zhǔn)來裝備其日本國(guó)內(nèi)和海外的所有點(diǎn)焊機(jī)器人。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等后橋、副車架、搖臂、懸架、減振器等轎車底盤零件大都是以MIG焊接工藝為主的受力安全零件，主要構(gòu)件采用沖壓焊接，板厚平均為1.54mm，焊接主要以搭接、角接接頭形式為主，焊接質(zhì)量要求相當(dāng)高，其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車的安全性能。焊接機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用我國(guó)工業(yè)機(jī)