工業(yè)機(jī)器人發(fā)展簡(jiǎn)介、集成系統(tǒng)及展望

1、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用-工業(yè)機(jī)器人集成控制系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人集成控制系統(tǒng)序 人類文明進(jìn)步和發(fā)展的標(biāo)志： 1、工具機(jī)器人；2、文字信息技術(shù)。 20世紀(jì)是計(jì)算機(jī)的時(shí)代； 21世紀(jì)是機(jī)器人的時(shí)代。 比爾蓋茨 機(jī)器人=自動(dòng)化裝置 （Automatic Device） 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)就是把工業(yè)機(jī)器人本體（機(jī)械）、機(jī)器人控制器（硬件）、控制軟件和應(yīng)用軟件（軟件）與機(jī)器人周邊設(shè)備結(jié)合起來，應(yīng)用于焊接、搬運(yùn)、插裝、噴涂、機(jī)床上下料等工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人噴涂機(jī)器人噴涂機(jī)器人碼垛機(jī)器人碼垛機(jī)器人裝配機(jī)器人裝配機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人分類工業(yè)機(jī)器人分類工業(yè)機(jī)器人組成工業(yè)機(jī)器

2、人組成消除枯燥無(wú)味的工作，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；消除枯燥無(wú)味的工作，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；增強(qiáng)工作場(chǎng)所健康安全性，從事特殊環(huán)境下的操作，減少勞資糾紛；增強(qiáng)工作場(chǎng)所健康安全性，從事特殊環(huán)境下的操作，減少勞資糾紛；提高自動(dòng)化程度，減少工藝過程中停頓的時(shí)間；提高自動(dòng)化程度，減少工藝過程中停頓的時(shí)間；提高對(duì)零部件的處理能力，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高成品率；提高對(duì)零部件的處理能力，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高成品率；提高自動(dòng)化生產(chǎn)效率，便于調(diào)整生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)柔性制造。提高自動(dòng)化生產(chǎn)效率，便于調(diào)整生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)柔性制造。工業(yè)機(jī)器人作用和優(yōu)點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人作用和優(yōu)點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)工業(yè)機(jī)器

3、人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在焊接、涂裝、機(jī)械加間作業(yè)或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在焊接、涂裝、機(jī)械加工和裝配等工序上，以及完成對(duì)人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。工和裝配等工序上，以及完成對(duì)人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。工業(yè)機(jī)器人能夠提升生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，是企業(yè)補(bǔ)充和替代工業(yè)機(jī)器人能夠提升生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，是企業(yè)補(bǔ)充和替代勞動(dòng)力的有效方案。勞動(dòng)力的有效方案。作作用用優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用類型汽車產(chǎn)業(yè) 弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆、切割電子電器 搬運(yùn)、潔凈裝配、自動(dòng)傳輸、打磨、真空封裝、拾取化工紡織 搬運(yùn)、包裝、碼垛、稱重、

4、檢測(cè)、切割、研磨、裝配食品飲料 普通包裝、搬運(yùn)、真空包裝塑料輪胎 上下料、去毛邊冶金鋼鐵 搬運(yùn)、碼垛、鑄件去毛刺、澆口切割家具家電 裝配、搬運(yùn)、打磨、噴漆、切割、雕刻海洋勘探 維修、建造、拆卸工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用全球機(jī)器人全球機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展歷程發(fā)展歷程行業(yè)發(fā)展行業(yè)發(fā)展機(jī)器人機(jī)器人市場(chǎng)格局市場(chǎng)格局機(jī)器人機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)格局競(jìng)爭(zhēng)格局研發(fā)趨勢(shì)研發(fā)趨勢(shì)第五階段（第五階段（21世紀(jì)及未來）世紀(jì)及未來）智能化時(shí)期新技術(shù)不斷發(fā)展第四階段（第四階段（20世紀(jì)世紀(jì)90年代到年代到21世紀(jì)）世紀(jì)） 產(chǎn)業(yè)發(fā)展期機(jī)器人產(chǎn)品多樣化，市場(chǎng)趨于成熟第三階段（第三階段（20世紀(jì)世紀(jì)70-80年代）年代）產(chǎn)業(yè)形成

5、期大批量生產(chǎn)第二階段（第二階段（20世紀(jì)世紀(jì)60年代）年代）產(chǎn)業(yè)孕育期 小批量生產(chǎn)形成第一階段（第一階段（20世紀(jì)世紀(jì)50-60年代初年代初） 技術(shù)準(zhǔn)備期第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在美誕生類型發(fā)展模式特點(diǎn)日本模式產(chǎn)業(yè)鏈分工發(fā)展機(jī)器人制造廠以開發(fā)新型機(jī)器人的批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，并由其子公司或社會(huì)上的集成工程公司來設(shè)計(jì)制造各行業(yè)所需要的機(jī)器人成套系統(tǒng)歐洲模式交鑰匙工程機(jī)器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造全部由機(jī)器人制造廠商自己完成美國(guó)模式集成應(yīng)用，采購(gòu)與成套設(shè)計(jì)相結(jié)合美國(guó)國(guó)內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機(jī)器人，企業(yè)需要機(jī)器人通常由工程公司進(jìn)口，再自行設(shè)計(jì)、制造配套的外圍設(shè)備美美、日日、歐歐盟工業(yè)盟工業(yè)

6、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)完成了前四個(gè)階段機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)完成了前四個(gè)階段并形成了各自的產(chǎn)業(yè)模式并形成了各自的產(chǎn)業(yè)模式。服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)，代表性企服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)，代表性企業(yè)有專注于醫(yī)療機(jī)業(yè)有專注于醫(yī)療機(jī)器人的直器人的直覺外科公司、覺外科公司、制造軍用和家制造軍用和家用機(jī)器人的用機(jī)器人的IROBOT公司等公司等工業(yè)機(jī)器人本體市場(chǎng)，四大工業(yè)機(jī)器人本體市場(chǎng)，四大企業(yè)占比超過企業(yè)占比超過50%工業(yè)機(jī)器人集成市場(chǎng)除了四工業(yè)機(jī)器人集成市場(chǎng)除了四大企業(yè)外還有德國(guó)的杜爾、大企業(yè)外還有德國(guó)的杜爾、萊斯、意大利的柯馬等萊斯、意大利的柯馬等主要國(guó)家機(jī)器人技術(shù)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域比較主要國(guó)家機(jī)器人技術(shù)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域比較機(jī)器人類型機(jī)器人類型日本

7、日本韓國(guó)韓國(guó)歐盟歐盟美國(guó)美國(guó)工業(yè)機(jī)器人極為突出一般很突出一般仿人型機(jī)器人極為突出很突出一般一般家用機(jī)器人極為突出很突出一般一般服務(wù)機(jī)器人突出很突出突出突出生物醫(yī)療機(jī)器人一般一般很突出很突出航空機(jī)器人一般不突出突出極為突出（萬(wàn)臺(tái)）（年）（臺(tái)/萬(wàn)人） 1機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：機(jī)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展機(jī)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展； 2機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開放式機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)模塊化控制系統(tǒng)； 3多傳感系統(tǒng)多傳感系統(tǒng)融合技術(shù)融合技術(shù)：研究熱點(diǎn)在于多傳感器融合算法：研究熱點(diǎn)在于多傳感器融合算法；4機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)機(jī)器人遙控

8、及監(jiān)控技術(shù)：機(jī)器人半自主和自主機(jī)器人半自主和自主控制控制技術(shù)，多機(jī)器人和技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制操作者之間的協(xié)調(diào)控制技術(shù)；技術(shù)； 5多智能體控制技術(shù)：主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、群體行為控制等多智能體控制技術(shù)：主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、群體行為控制等方面進(jìn)行研究方面進(jìn)行研究； 6微型和微小機(jī)器人技術(shù)：研究主要在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、微型和微小機(jī)器人技術(shù)：研究主要在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。中國(guó)工業(yè)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀競(jìng)爭(zhēng)格局競(jìng)爭(zhēng)格局研發(fā)趨勢(shì)研發(fā)趨勢(shì)與全球機(jī)器與全球機(jī)器人發(fā)展

9、差距人發(fā)展差距上海中國(guó)國(guó)際機(jī)器人展（上海中國(guó)國(guó)際機(jī)器人展（CIROS2015 ）-新松機(jī)器人新松機(jī)器人上海中國(guó)國(guó)際機(jī)器人展上海中國(guó)國(guó)際機(jī)器人展（CIROS2015 ）-埃夫特機(jī)器人埃夫特機(jī)器人上海中國(guó)國(guó)際機(jī)器人展上海中國(guó)國(guó)際機(jī)器人展（CIROS2015 ）-廣州數(shù)控機(jī)器人廣州數(shù)控機(jī)器人截止截止2014年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人保有量年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人保有量17.5萬(wàn)臺(tái)，萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)2015年增至年增至23.5萬(wàn)臺(tái)萬(wàn)臺(tái)國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人保有量國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人保有量（年）（萬(wàn)臺(tái)）中國(guó)工業(yè)機(jī)器人不同領(lǐng)域需求中國(guó)工業(yè)機(jī)器人不同領(lǐng)域需求中國(guó)工業(yè)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人競(jìng)機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)格局爭(zhēng)格局技術(shù)領(lǐng)先實(shí)技術(shù)領(lǐng)先實(shí)力雄厚力雄厚實(shí)力雄厚

10、研實(shí)力雄厚研發(fā)實(shí)力突出發(fā)實(shí)力突出創(chuàng)新不足技創(chuàng)新不足技術(shù)受限術(shù)受限川崎、現(xiàn)代、柯馬、川崎、現(xiàn)代、柯馬、不二越、松下不二越、松下新松、博實(shí)、新松、博實(shí)、首鋼莫托曼、首鋼莫托曼、埃夫特埃夫特庫(kù)卡、發(fā)那科、庫(kù)卡、發(fā)那科、ABB 2013年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量銷量36560臺(tái)，其中本土臺(tái)，其中本土品牌機(jī)器人銷量品牌機(jī)器人銷量9500臺(tái)臺(tái)2014年年47500臺(tái)，本土品臺(tái)，本土品牌牌16900臺(tái)臺(tái)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷售情況中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷售情況 1.現(xiàn)代精密加工以及裝配技術(shù)的研究；現(xiàn)代精密加工以及裝配技術(shù)的研究； 2.精密精密減速器減速器、伺服電機(jī)性能及可靠性、伺服電機(jī)性能及可靠性技術(shù)技術(shù)；3.

11、工業(yè)機(jī)器人新型控制器技術(shù)工業(yè)機(jī)器人新型控制器技術(shù)： 研發(fā)研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人控制器具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人控制器。研究具有高研究具有高實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性、多處理器并行工作的控制器硬件系統(tǒng)多處理器并行工作的控制器硬件系統(tǒng)；設(shè)計(jì)基于高性設(shè)計(jì)基于高性能能、低成本總線技術(shù)的控制和驅(qū)動(dòng)模式低成本總線技術(shù)的控制和驅(qū)動(dòng)模式；深入研究先進(jìn)控制方深入研究先進(jìn)控制方法法，提高系統(tǒng)高速提高系統(tǒng)高速、重載重載、高高跟跟蹤精度等動(dòng)態(tài)性能蹤精度等動(dòng)態(tài)性能。高精度機(jī)器人減速機(jī)：高精度機(jī)器人減速機(jī)：基本依賴進(jìn)口基本依賴進(jìn)口 伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器：伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器： 大多需要進(jìn)口大多需要進(jìn)口機(jī)器人控制器：機(jī)器人控

12、制器：性能與國(guó)外差距較大性能與國(guó)外差距較大3/7/2022諧波、諧波、RV減速器減速器精度不夠精度不夠精密減速機(jī)、精密減速機(jī)、交流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、控制器是機(jī)器人控制器是機(jī)器人的關(guān)鍵核心部件的關(guān)鍵核心部件全球機(jī)器人行業(yè)，75%的精密減速機(jī)被日本的Nabtesco和Harm onic Drive壟斷，日本的Nabtesco在工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域擁有60%的市場(chǎng)占有率交流伺服電機(jī)及控制器基本上被日本、德國(guó)、美國(guó)壟斷，日本的安川、松下，德國(guó)西門子，美國(guó)Delta Tau公司的PMAC 趨勢(shì)趨勢(shì)趨勢(shì)之一：趨勢(shì)之一：重載、高速、高精度重載、高速、高精度趨勢(shì)之二：趨勢(shì)之二：智能化智能化趨勢(shì)之三：趨勢(shì)之

13、三：信息化、網(wǎng)絡(luò)化信息化、網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)之一：趨勢(shì)之一：重載、高速、高精度重載、高速、高精度M-2000iA系列是世界上最大的可搬運(yùn)超重物體的機(jī)器人，一次可舉起1200公斤重，重復(fù)精度達(dá)0.3 mm，能夠做到更快、更穩(wěn)、更精確地移動(dòng)大型部件。M-2000iA/1200配備有攝像機(jī)和高靈敏度的“手指”。 NEXTAGE可以自由移動(dòng)，更加智能化。NEXTAGE的功能主要體現(xiàn)在上半身，身高730mm，肩寬576mm，體重20kg，有15個(gè)電機(jī)（頭部2個(gè)、腰部1個(gè)、兩支手臂各有6個(gè)），單臂最大有效載荷為1.5kg。NEXTAGE頭部裝有視覺傳感器，能夠定位識(shí)別自己的位置，通過CAN總線與控制系統(tǒng)通信。機(jī)器

14、機(jī)器人人 1服務(wù)工程師服務(wù)工程師機(jī)器機(jī)器人人 2機(jī)器機(jī)器人人 3視頻視頻 監(jiān)視監(jiān)視服務(wù)器服務(wù)器服務(wù)器服務(wù)器PC工作站工作站客戶工程師客戶工程師無(wú)線局域網(wǎng)診斷用無(wú)線局域網(wǎng)診斷用筆記本電腦筆記本電腦ISDN調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程網(wǎng)遠(yuǎn)程網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)視頻視頻 監(jiān)視監(jiān)視視頻視頻 監(jiān)視監(jiān)視視頻視頻 監(jiān)視監(jiān)視ISDN調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)PC工作站工作站PC-控制控制PC-控制控制PC-控制控制1 1、集中控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)用一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全部的控制功能，充分利用了PC資源開放性；多種控制卡、傳感器設(shè)備等都可以通過標(biāo)準(zhǔn)PCI插槽或通過標(biāo)準(zhǔn)串口、并口集成到控制

15、系統(tǒng)中。易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制，整體性與協(xié)調(diào)性較好，基于PC的系統(tǒng)硬件擴(kuò)展較為方便。系統(tǒng)控制缺乏靈活性，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差，可靠性低。機(jī)器人控制系統(tǒng)是一種典型的多軸實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，按照控制方式可以分為以下三種控制系統(tǒng)：3 3、分散控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)按系統(tǒng)的性質(zhì)和方式將系統(tǒng)分成幾個(gè)模塊，每一個(gè)模塊有不同的控制任務(wù)和控制策略，各模式之間可是主從關(guān)系，也可是平等關(guān)系。這種方式實(shí)時(shí)性好，易于實(shí)現(xiàn)高速、高精度控制，易于擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)智能控制，是目前流行的方式。其主要思想是“分散控制，集中管理”，即系統(tǒng)對(duì)其總體目標(biāo)和任務(wù)可以進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)和分配，并通過子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作來完成控制任務(wù)，整個(gè)系統(tǒng)在功能、邏輯和物理

16、等方面都是分散的，所以又稱為集散控制系統(tǒng)或分散控制系統(tǒng)。2 2、主從控制系統(tǒng)、主從控制系統(tǒng)采用主、從兩級(jí)處理器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全部控制功能。主CPU實(shí)現(xiàn)管理、坐標(biāo)變換、軌跡生成和系統(tǒng)自診斷等；從CPU實(shí)現(xiàn)所有關(guān)節(jié)的動(dòng)作控制。主從控制方式系統(tǒng)實(shí)時(shí)性較好，適于高精度、高速度控制，但其系統(tǒng)擴(kuò)展性較差，維修困難。機(jī)器人集成系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：機(jī)器人集成系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：機(jī)器人普及為系統(tǒng)集成企業(yè)帶來發(fā)展機(jī)遇機(jī)器人普及為系統(tǒng)集成企業(yè)帶來發(fā)展機(jī)遇設(shè)備自給化率高的系統(tǒng)集成企業(yè)受益更大設(shè)備自給化率高的系統(tǒng)集成企業(yè)受益更大看好汽車、電子、物流與倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的需求空間看好汽車、電子、物流與倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的需求空間基于基于PMAC 運(yùn)動(dòng)控制卡的機(jī)器人

17、控制系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)控制卡的機(jī)器人控制系統(tǒng)，采用采用IPC+DSP 的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的控制的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的控制 PMAC是是program multiple axis controller 可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，是集運(yùn)動(dòng)軸控制和卡，是集運(yùn)動(dòng)軸控制和PLC控控制以及數(shù)據(jù)采集的多功能的運(yùn)制以及數(shù)據(jù)采集的多功能的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品動(dòng)控制產(chǎn)品PMAC 集成控制系統(tǒng)示例PMACPC/HMI用用戶戶界面界面放大器放大器機(jī)械輸入機(jī)械輸入/ /輸出輸出USBEthernetSerialPCIVME總線總線Local General Purpose I/Os / Built-inAnalog / d

18、igital / Fieldbus10VPWMPFMSinusoidalFieldbusBrushBrushlessInductionStepper通訊通訊: :機(jī)械機(jī)械 I/O:I/O:命令輸出命令輸出: :電機(jī)類型電機(jī)類型: :A quad B, Sinusoidal, Serial,Resolver, Incremental, Absolute反饋反饋:電機(jī)電機(jī)/ /編碼器編碼器機(jī)器人控制系統(tǒng)上位機(jī)程序人機(jī)界面軌跡規(guī)劃正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)算PTPCP三維仿真示教再現(xiàn)與下位機(jī)通訊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控控制指令下載 下位機(jī)程序伺服控制伺服終端伺服插補(bǔ)與上位機(jī)通訊上傳關(guān)節(jié)信息獲取指令信息掃描儀掃描儀電話

19、上網(wǎng)電話上網(wǎng)打印機(jī)打印機(jī)ProfibusInterbusCANopenDeviceNetLightbusSercosEthernet DOS / WindowsXP/ CEI/O 映射映射應(yīng)用程序平臺(tái)應(yīng)用程序平臺(tái) 操作員界面操作員界面 Windows 應(yīng)用程序應(yīng)用程序程序開發(fā)平臺(tái)程序開發(fā)平臺(tái) SystemManager PLC NC PTP I/OServer PLCServer NC PTPServer 實(shí)時(shí)核擴(kuò)展實(shí)時(shí)核擴(kuò)展用戶模式用戶模式VGA顯示器顯示器ModemRS 232 C并行口并行口局域網(wǎng)局域網(wǎng)軟軟 盤盤硬盤硬盤 傳統(tǒng)控制組成傳統(tǒng)控制組成 硬件硬件: 可視化可視化 PC, PLC

20、, NC/CNC 模塊模塊, 微處理器系微處理器系 統(tǒng)統(tǒng) 軟件軟件: 多個(gè)操作系統(tǒng)多個(gè)操作系統(tǒng), 編程語(yǔ)言編程語(yǔ)言, 編程系統(tǒng)編程系統(tǒng) 接口接口: 在硬件設(shè)備之間在硬件設(shè)備之間, 在軟件系統(tǒng)之間在軟件系統(tǒng)之間, 集中式配集中式配 電柜電柜 成本成本100%40%傳統(tǒng)傳統(tǒng)PCC復(fù)雜性復(fù)雜性傳統(tǒng)傳統(tǒng)100%60%PCC降低降低 - 40%降低降低- 60% PC 控制組成控制組成 硬件硬件: PC 和現(xiàn)場(chǎng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線, 支持所有標(biāo)準(zhǔn)支持所有標(biāo)準(zhǔn) 軟件軟件: Windows CE 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng), PLC, NC PTP, TwinCAT應(yīng)用程序應(yīng)用程序: Windows 軟件產(chǎn)品和軟件產(chǎn)品和

21、C, C+, VB, Delphi 接口接口: 標(biāo)準(zhǔn)化軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化軟件接口, 分布式配電柜分布式配電柜 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 成本低成本低 減少了組件減少了組件： 可靠性增加可靠性增加, 改善了互換性改善了互換性 降低復(fù)雜性降低復(fù)雜性： 減少工程量減少工程量, 把較多的時(shí)間把較多的時(shí)間 用于過程的優(yōu)化上用于過程的優(yōu)化上系統(tǒng)比較系統(tǒng)比較PC 硬件是標(biāo)準(zhǔn)化的和可互換的硬件是標(biāo)準(zhǔn)化的和可互換的現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線 I/O 通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，因此可互換通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，因此可互換因特處理器系列和微軟操作系統(tǒng)保持了連續(xù)性因特處理器系列和微軟操作系統(tǒng)保持了連續(xù)性PC 控制提供了控制提供了 PLC，NC，

22、閉環(huán)控閉環(huán)控，. ，在標(biāo)準(zhǔn)硬件上完成項(xiàng)目應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)硬件上完成項(xiàng)目應(yīng)用獨(dú)立于硬件供應(yīng)商獨(dú)立于硬件供應(yīng)商獨(dú)立于硬件供應(yīng)商獨(dú)立于硬件供應(yīng)商 對(duì)軟件和專項(xiàng)技術(shù)的投資得到長(zhǎng)期對(duì)軟件和專項(xiàng)技術(shù)的投資得到長(zhǎng)期保護(hù)保護(hù)某一廠家的所有設(shè)備采用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件平臺(tái)某一廠家的所有設(shè)備采用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件平臺(tái)機(jī)器機(jī)器 1服務(wù)工程師服務(wù)工程師機(jī)器機(jī)器 2機(jī)器機(jī)器 3PC-控制控制視頻視頻 監(jiān)視監(jiān)視服務(wù)器服務(wù)器服務(wù)器服務(wù)器PC 工作站工作站客戶工程師客戶工程師無(wú)線局域網(wǎng)診斷用無(wú)線局域網(wǎng)診斷用筆記本電腦筆記本電腦ISDN調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程網(wǎng)遠(yuǎn)程網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)視頻視頻 監(jiān)視監(jiān)視視頻視頻

23、監(jiān)視監(jiān)視視頻視頻 監(jiān)視監(jiān)視ISDN調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)PC-控制控制PC-控制控制PC 工作站工作站 分分為為 4- IT 系統(tǒng)系統(tǒng): 基于基于PC 并并采用采用 NT 技術(shù)的系統(tǒng)技術(shù)的系統(tǒng): 管理層管理層 過程管理過程管理 過程監(jiān)視過程監(jiān)視 過程控制過程控制局域網(wǎng)局域網(wǎng)IT 管理層管理層服務(wù)器服務(wù)器生產(chǎn)模型生產(chǎn)模型PC-控制控制PC- 控制控制PC用作傳統(tǒng)用作傳統(tǒng)PLCPC 工作站工作站 主控系統(tǒng)主控系統(tǒng): 基于基于Win CE的的 PC 控制控制 PC 技術(shù)技術(shù) I/O: 開放的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)開放的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng) 工業(yè)工業(yè)PCPC控制技術(shù)控制技術(shù)信息技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)完美結(jié)合信息技術(shù)

24、與自動(dòng)化技術(shù)完美結(jié)合開放式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人控制系統(tǒng), 需要建立一個(gè)開放的、標(biāo)準(zhǔn)的、經(jīng)濟(jì)的、可靠的軟硬件平臺(tái)?；跇?biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu), 具有可伸縮性具有必要的實(shí)時(shí)計(jì)算能力要求硬件系統(tǒng)模塊化, 便于添加或更換各種接口、傳感器等低成本硬件可移植性, 便于升級(jí)和軟件復(fù)用交互性和分布性效率軟件可擴(kuò)展性(Extensibility )：系統(tǒng)可以靈活地增加硬件設(shè)備控制接口來實(shí)現(xiàn)功能的拓展和性能的提高；互操作性(Interoperability)：控制器的核心部分對(duì)外界應(yīng)該表現(xiàn)成為一個(gè)符合一定標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)，它能與外界的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)交換信息；可移植性(Portability )：機(jī)器人的應(yīng)用軟件可以在不同環(huán)境下互相移

25、植；可增減性(Scalability )：機(jī)器人系統(tǒng)的性能和功能可以根據(jù)實(shí)用需求很方便地增減。軟件設(shè)計(jì)任務(wù)包括 PC 端控制軟件設(shè)計(jì)；控制軟件包括 GUI 設(shè)計(jì)、核心控制算法設(shè)計(jì)、通信控制軟件設(shè)計(jì)。以EtherCAT開發(fā)為例，開發(fā)一般都是采用TwinCAT 作為主站。TwinCAT提供了強(qiáng)大的EtherCAT主站功能，包括XML文件、EEPROM配置文件的讀取/下載、EtherCAT從站設(shè)備的掃描查看等。使用TwinCAT查看EtherCAT從站設(shè)備的結(jié)果。由于TwinCAT軟件是基于Windows風(fēng)格，有著良好的人機(jī)界面，并且功能強(qiáng)大，非常便于從站設(shè)備的開發(fā)。焊接機(jī)器人就是在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域代替

26、焊工從事焊接任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人。主要由機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、焊接傳感器及系統(tǒng)安全保護(hù)部分、周邊設(shè)備組成。智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。機(jī)械本體：采用6自由度的關(guān)節(jié)機(jī)器人，前3個(gè)自由度（1、2、3軸）用于控制焊槍端部的空間位置，后3個(gè)自由度（4、5、6軸）用于控制焊槍的空間姿態(tài)。本體控制部分本體控制部分 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體的基本控制焊接控制部分焊接控制部分 負(fù)責(zé)對(duì)焊接電源進(jìn)行控制，發(fā)出焊接開始指令，自動(dòng)控制和調(diào)整焊接參數(shù)（如電流、電壓、時(shí)間），控制焊接電源動(dòng)作 機(jī)器人的末端焊槍上裝有力傳感器或者接近傳感器，可以使機(jī)器人在過分接近工件或者發(fā)生碰撞時(shí)停止工作。傳感部

27、分 安全保護(hù)部分是弧焊機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障，起到防止機(jī)器人傷人或者保護(hù)周邊設(shè)備的作用。 主要包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)過熱自斷電保護(hù)、動(dòng)作超限位自斷電保護(hù)、超速自斷電保護(hù)、機(jī)器人系統(tǒng)工作空間干涉自斷電保護(hù)和人工急停斷電保護(hù)等。安全保護(hù)部分焊接變位機(jī)焊接變位機(jī)移動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)滑臺(tái)焊槍清理裝置焊槍清理裝置自動(dòng)換槍裝置自動(dòng)換槍裝置 焊接變位機(jī)是通過傾斜和回轉(zhuǎn)動(dòng)作，將工件置于便于實(shí)施焊接作業(yè)位置的機(jī)械或機(jī)器。焊接變位機(jī)與機(jī)器人連用可增大機(jī)器人工作空間，縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善焊接質(zhì)量。：主要是安置機(jī)器人或焊絲支架，特別是在焊接大型工件時(shí)，移動(dòng)滑臺(tái)加大了機(jī)器人的工作空間。清槍裝置清槍裝置:焊槍自動(dòng)清槍站

28、主要包括焊槍清洗機(jī)、噴化器和焊絲剪斷裝置3部分。機(jī)器人在焊接過程中焊鉗的電極頭氧化磨損、焊槍噴嘴內(nèi)外殘留的焊渣以及焊絲伸長(zhǎng)的變化嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。清槍效果圖清槍效果圖換槍裝置換槍裝置：在機(jī)器人焊接作業(yè)過程中，焊槍用于不同填充材料的自動(dòng)焊接，自動(dòng)換槍裝置可適應(yīng)改變焊接方法的自動(dòng)焊接。多層多道相貫曲線簇焊接效果圖多層多道相貫曲線簇焊接效果圖中厚板空間軌跡焊接機(jī)器人工作站中厚板空間軌跡焊接機(jī)器人工作站碼垛機(jī)器人（碼垛機(jī)器人（863-512-9418-04-01，863-512-9502-01（1994年年-今）今） ）機(jī)器人磨削拋光加工系統(tǒng)（機(jī)器人磨削拋光加工系統(tǒng)（2007AA04Z2443

29、，2012AA041304（2005年年-今）今） 機(jī)器人焊接加工系統(tǒng)（機(jī)器人焊接加工系統(tǒng)（863-512-9804-02， 863-512-9802-05（1999-2002年）年）；Z111104059111003（2012-2013年）年）大型復(fù)雜曲面鋼板水火成型機(jī)器人（大型復(fù)雜曲面鋼板水火成型機(jī)器人（863-512-9921-02，2001AA421200-02（1998-2005年）年）1、國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好、國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好 據(jù)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，2014年國(guó)內(nèi)企業(yè)在我國(guó)銷售工業(yè)機(jī)器人總量超過16900臺(tái)；2、中國(guó)連續(xù)兩年成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)、中國(guó)連續(xù)兩年成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng) 2014年中國(guó)市場(chǎng)共銷售工業(yè)機(jī)器人5.7萬(wàn)臺(tái)，較上年增長(zhǎng)55%，約占全球市場(chǎng)總銷量的四分之一，連續(xù)兩年成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)；3、多關(guān)節(jié)機(jī)器人市場(chǎng)需求廣泛，國(guó)產(chǎn)坐標(biāo)機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)、多關(guān)節(jié)機(jī)器人市場(chǎng)需求廣泛，國(guó)產(chǎn)坐標(biāo)機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng) 從機(jī)械結(jié)構(gòu)看，多關(guān)節(jié)機(jī)器人是中國(guó)市場(chǎng)上的主力機(jī)型，銷量占國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人總銷量的比重超過50。年份部門政策法規(guī)目的2012國(guó)務(wù)院“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃突破新型傳感器與智能儀器儀表、自動(dòng)控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人等感知、控制裝置及其伺服、執(zhí)行、傳動(dòng)零部件等核心關(guān)