先進制造技術(shù)與管理第四章

第四章制造自動化技術(shù)4.1制造自動化技術(shù)概述4.2機床數(shù)控技術(shù)4.3工業(yè)機器人4.4柔性制造技術(shù)第一節(jié)制造自動化技術(shù)概述

4.1.1制造自動化技術(shù)內(nèi)涵

4.1.2制造自動化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

4.1.3制造自動化技術(shù)發(fā)展趨勢自動化：自動去完成特定的作業(yè)。制造自動化（狹義）：生產(chǎn)車間內(nèi)產(chǎn)品機械加工和裝配檢驗過程的自動化；制造自動化（廣義）：包含產(chǎn)品設(shè)計、企業(yè)管理、加工過程和質(zhì)量控制等產(chǎn)品制造全過程綜合集成自動化。制造自動化意義：顯著提高勞動生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本、提高經(jīng)濟效益，改善勞動條件、提高勞動者的素質(zhì)、有利于產(chǎn)品更新、帶動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、提高企業(yè)的市場競爭能力。

4.1.1制造自動化技術(shù)內(nèi)涵剛性自動化設(shè)備--自動/半自動機床、組合機床、組合機床自動線；對象--單一品種大批量生產(chǎn)自動化；特點--生產(chǎn)效率高、加工品種單一。柔性自動化

設(shè)備--NC、CNC、FMC、FMS等。對象--多品種小批量甚至單件生產(chǎn)自動化；綜合自動化

經(jīng)營管理、開發(fā)設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量保證自動化，CIMS、CE、LP、AM等。

4.1.2制造自動化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀當前制造自動化技術(shù)研究領(lǐng)域和方向

集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)研究(信息、過程、企業(yè)）自動化系統(tǒng)中人因作用的研究（人-機一體化）數(shù)控單元系統(tǒng)的研究制造過程的計劃和調(diào)度研究（精益生產(chǎn)）柔性制造技術(shù)的研究(DNC-分布式數(shù)控，信息流、物流）現(xiàn)代生產(chǎn)模式制造環(huán)境的研究（CE\LP\AM\BM)底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研究

制造敏捷化:使企業(yè)面臨市場競爭作出快速響應(yīng)；制造網(wǎng)絡(luò)化:實現(xiàn)制造過程的集成，異地制造、遠程協(xié)調(diào)作業(yè)；制造虛擬化:保證產(chǎn)品和制造過程一次成功，發(fā)現(xiàn)設(shè)計與生產(chǎn)中可避免的缺陷和錯誤；制造智能化:擴大、延伸、部分取代人類專家在制造過程中的腦力勞動，以實現(xiàn)優(yōu)化的制造過程。制造全球化:市場國際化，產(chǎn)品制造跨國化，制造資源跨國家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用；制造綠色化:使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用到報廢處理全生命周期中，對環(huán)境影響最小，資源利用率最高。4.1.3制造自動化技術(shù)發(fā)展趨勢第二節(jié)機床數(shù)控技術(shù)

4.2.1機床數(shù)控系統(tǒng)

4.2.2機床伺服系統(tǒng)

4.2.3數(shù)控加工編程技術(shù)

4.2.4機床數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢8

1948年，美國帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升機葉片輪廓檢驗用樣板的機床時，首先提出了應(yīng)用電子計算機控制機床來加工樣板曲線的設(shè)想。后來受美國空軍委托，帕森斯公司與麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機構(gòu)實驗室合作進行研制工作，于1952年研制成功世界上第一臺三坐標立式數(shù)控銑床。數(shù)控機床的誕生9數(shù)控機床的類型經(jīng)濟型數(shù)控車床全功能數(shù)控車床10

車削中心雙主軸數(shù)控車削中心11

立式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床龍門數(shù)控銑床12

經(jīng)濟型數(shù)控銑床高速數(shù)控銑床13立式加工中心臥式加工中心數(shù)控技術(shù)的發(fā)展硬件數(shù)控階段NC(1952-1970)

第一代：電子管；

G1:1952~1955

第二代：晶體管；

G2:1955~1959

第三代：小規(guī)模集成電路；

G3:1959~19654.2.1機床數(shù)控系統(tǒng)15計算機數(shù)控階段CNC（1970-現(xiàn)在)

第四代：小型計算機；

G4:1970s(1970~1974)

第五代：微處理器；

G5:1974-微處理器(MCNC)1979超大規(guī)模集成電路(VLIC)第六代：PC微機(PCNC)

G6:1994~

基本概念1.數(shù)字控制(數(shù)控NC)(NumericalControl)

它是指用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程中進行控制的一種方法。2.數(shù)控系統(tǒng)（NCControlSystem）

數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和控制電路以及伺服機構(gòu)等統(tǒng)稱數(shù)控控制系統(tǒng)。它由程序輸入、輸出設(shè)備、計算機數(shù)字控制裝置、可編程控制器、主軸進給及驅(qū)動裝置等組成。3.數(shù)控機床（NCMachineTools）

數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動化機床。它綜合了計算機、自動控制、精密測量、機床機構(gòu)設(shè)計與制造等方面的最新成果。4.分布式數(shù)字控制系統(tǒng)（DNC）使用一臺通用計算機直接控制和管理一群數(shù)控機床進行零件加工或裝配的系統(tǒng)。5.開放式數(shù)控系統(tǒng)

世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用PC機豐富的軟、硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、可擴展性，并可以較容易的實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

一般數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即:控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)。

數(shù)控系統(tǒng)包括：用戶程序、輸入輸出設(shè)備、計算機數(shù)字控制裝置（CNC裝置）、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動裝置和進給驅(qū)動裝置等組成。計算機數(shù)控系統(tǒng)程序輸入設(shè)備計算機數(shù)字控制裝置（CNC裝置）可編程控制器（PLC）主軸控制單元速度控制單元輸出設(shè)備主軸電機進給電機位置檢測器機床機床數(shù)控系統(tǒng)的功能控制功能-單軸、多軸聯(lián)動控制；

準備功能-包括移動、暫停、坐標設(shè)定、固定循環(huán)等功能；

插補功能-直線插補、圓弧插補、拋物線等；

輔助功能-主軸啟停、冷卻潤滑通斷、刀庫的啟停等；

補償功能-刀具半徑/刀具、反向間隙、螺距、溫度等補償功能。PLC功能：

控制面板、主軸停啟與換向、刀具更換、冷卻潤滑啟停、工件夾緊與松開、工作臺分度等開關(guān)量的控制。1.正常工作前的準備工作在接通電源后，CNC裝置將對數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機床的各組成部分的工作狀態(tài)進行檢查和診斷，并設(shè)置初始狀態(tài)。2.零件加工控制信息的輸入

CNC系統(tǒng)具備了正常工作條件后，開始輸入零件加工程序、刀具長度補償數(shù)值、刀具半徑補償數(shù)值以及工件坐標系原點相對機床原點的坐標值。3.數(shù)控加工程序的譯碼和預(yù)處理

加工控制信息輸入后，啟動加工運行，此時CNC裝置在系統(tǒng)控制程序的作用下，對數(shù)控程序進行預(yù)處理，即進行譯碼和預(yù)計算（刀補計算、坐標變換等）。CNC系統(tǒng)的主要工作過程4.插補計算一個程序段的加工控制信息預(yù)處理完畢后進行插補處理。所謂“插補”就是指在一條已知起點和終點的曲線上進行數(shù)據(jù)點的密化。插補的任務(wù)就是根據(jù)進給速度的要求，在一段零件輪廓的起點和終點之間，計算出若干個中間點，分別向各個坐標軸發(fā)出方向、大小和速度都確定的運動序列指令。5.位置控制各個坐標軸的伺服系統(tǒng)將插補結(jié)果作為各個坐標軸位置調(diào)節(jié)器的指令值，機床上位置檢測元件測得的位移作為實際位置值。位置調(diào)節(jié)器將兩者進行比較，經(jīng)過調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的位置和速度控制信號，控制各軸伺服系統(tǒng)驅(qū)動機床坐標軸運動。通過各個坐標軸運動的合成，產(chǎn)生數(shù)控加工程序所要求的工件輪廓尺寸。數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

從硬件結(jié)構(gòu)上的角度，數(shù)控系統(tǒng)到目前為止可分為兩個階段共六代，第二個階段為計算機控制階段，其特征是直接引入計算機控制，依靠軟件計算完成數(shù)控的主要功能。包括第四代是小型計算機數(shù)控系統(tǒng)，第五代是微型計算機數(shù)控系統(tǒng)，第六代是PC數(shù)控系統(tǒng)。單CPU結(jié)構(gòu):通過總線使CPU與存儲器和各種接口相連，

集中控制、分時處理工作方式。多CPU結(jié)構(gòu):多個CPU通過公用地址和數(shù)據(jù)總線互連，各

自完成功能，系統(tǒng)速度高、處理能力強。PC微機CNC系統(tǒng):

具有微機豐富的軟、硬件資源、友好的人機界面、擁有多媒體和網(wǎng)絡(luò)功能，是當前數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。全部采用PC平臺的軟硬件資源,僅增加與伺服驅(qū)動及I/O設(shè)備通信所必需的現(xiàn)場總線接口，從而實現(xiàn)非常簡潔硬件體系結(jié)構(gòu)。

典型的產(chǎn)品包括:西門子840DSL，海德漢TNC620國內(nèi):大連光洋的GDS09，GNC60，GNC61，華中數(shù)控的華中8型等產(chǎn)品。軟件結(jié)構(gòu)（1）輸入數(shù)據(jù)處理程序它接收輸入的零件加工程序，將標準代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。（2）插補計算程序CNC系統(tǒng)是一邊插補進行運算，一邊進行加工，是一種典型的實時控制方式。（3）管理程序管理程序負責對數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補運算等為加工過程服務(wù)的各種程序進行調(diào)度管理。（4）診斷程序

診斷程序的功能是在程序運行中及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。

數(shù)控系統(tǒng)的軟件組成開放式數(shù)控系統(tǒng)開放性：滿足CNC系統(tǒng)快速發(fā)展和用戶自主開發(fā)需要PC微機型開放式CNC系統(tǒng)形式：專用數(shù)控嵌入PC主板:是專用數(shù)控系統(tǒng)商提供的，僅限于PC部分開放，其專用數(shù)控部分仍處于封閉狀態(tài)。PC機+運動控制卡:提供底層數(shù)控接口，支持二次開發(fā)和擴展，有上下兩級開放性，如PMAC運動控制器。純PC軟件型:代表數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展方向。

組成：位置控制單元、速度控制單元、伺服電機、檢測反饋單元4部分組成。分類：

按檢測系統(tǒng)分開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)、混合閉環(huán)系統(tǒng)。按有控制電機分

步進伺服、直流伺服、交流伺服。4.2.2機床伺服系統(tǒng)1．開環(huán)控制數(shù)控機床開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2、閉環(huán)控制數(shù)控機床閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖3．半閉環(huán)控制數(shù)控機床半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖松下交流伺服系統(tǒng)的總體接線圖

1-交流伺服電機2-伺服驅(qū)動器3-控制系統(tǒng)4-控制連接電纜5-檢測連接電纜6-動力電纜7-PLC電纜8-PLC交流伺服電機：異步電動機:功率大、精度稍低、多用于主軸電機；永磁同步電動機:精度要求高、價格貴，多用于容量

小的進給伺服電機。交流伺服驅(qū)動器：模擬式:工作速度快，系統(tǒng)頻率寬，體積大、器件

多、不易調(diào)試；數(shù)字式:控制方式改變僅需改變軟件，柔性好，結(jié)

構(gòu)緊湊，重復(fù)性好。檢測元件：

旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器等。數(shù)控加工手工編程一般步驟4.2.3數(shù)控加工編程技術(shù)工藝分析數(shù)值計算NC程序編制輸入NC程序首件試切修改零件圖手工編制不足：效率低、復(fù)雜零件手工編程困難，周期長，錯誤率高。計算機輔助數(shù)控編程數(shù)控系統(tǒng)性能方面高速高精高效化進給速度80-120m/min，加速度1-2g，主軸dn=(1-3)*106，換刀小于1s；加工精度0.1μm，甚至0.01μm。高速主軸單元(電主軸，轉(zhuǎn)速15000－100000r/min。柔性化功能覆蓋面大，便于不同用戶的需求；物料流和信息流自動動態(tài)調(diào)整。工藝復(fù)合化和多軸化如FANUC15可控軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)均達到24軸。實時智能化配置編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)，實現(xiàn)自適應(yīng)控制和模糊控制。4.2.4機床數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢數(shù)控系統(tǒng)功能方面用戶界面圖形化:方便用戶，便于編程和圖形模擬；科學(xué)計算可視化:可視化技術(shù)可用于自動編程、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和管理、加工過程仿真演示；插補和補償方式多樣化

插補：直線、圓弧、橢圓、螺紋、NURBS、多項式插補；補償：反向間隙、垂直度、螺距、溫度補償?shù)?；?nèi)置高性能PLC

可用梯形圖或高級語言編程，具有在線調(diào)試和在線幫助功能；多媒體技術(shù)應(yīng)用在實時監(jiān)控和故障診斷、生產(chǎn)過程監(jiān)測方面有重大應(yīng)用價值。

體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展集成化:高度集成化芯片，提高數(shù)控系統(tǒng)集成度；模塊化:通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)化:可進行遠程控制，在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、控制；開放式閉環(huán)控制模式:易于將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理、動態(tài)仿真等技術(shù)融于一體，構(gòu)成制造過程閉環(huán)控制體系。

第三節(jié)工業(yè)機器人4.3.1工業(yè)機器人的組成與分類4.3.2工業(yè)機器人的控制技術(shù)4.3.3工業(yè)機器人的編程技術(shù)4.3.4工業(yè)機器人半個世紀發(fā)展的回顧與展望39森政弘與合田周平：“機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等7個特征的柔性機器”。加藤一郎提出，機器人具有：①具有腦、手、腳等三要素的個體；②具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠方信息）和接觸傳感器；③具有平衡覺和固有覺的傳感器。機器人的定義◆1967年日本召開的第一屆機器人學(xué)術(shù)會議上，就提出了兩個有代表性的定義：◆1987年國際標準化組織對工業(yè)機器人進行了定義：“工業(yè)機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機?！薄粑覈茖W(xué)家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機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、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。4.3.1工業(yè)機器人的組成與分類工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)組成

工業(yè)機器人的組成執(zhí)行機構(gòu)手部：用于抓取對象，有夾持式、吸附式等不同結(jié)構(gòu)腕部：聯(lián)接手部和手臂部件，用以調(diào)整手部姿態(tài)和方位臂部：承載負荷，改變空間位置機身：支撐臂部部件，擴大臂部活動和作業(yè)范圍機座及行走機構(gòu)：機器人基礎(chǔ)件，確定或改變機器人位置控制系統(tǒng)控制機器人按給定的程序動作，記憶示教指令，再現(xiàn)示教信息。驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成規(guī)定作業(yè)。位置檢測裝置檢測運動位置和工作狀態(tài)。

工業(yè)機器人的分類--按系統(tǒng)功能分類專用機器人:以固定程序工作機器人，結(jié)構(gòu)簡單、無獨立控制系統(tǒng)、造價低廉，如自動換刀機械手。通用機器人:可完成多種作業(yè)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作范圍大，定位精度高，通用性強。示教再現(xiàn)式機器人:示教操作后，能按示教的順序、位置、條件重現(xiàn)示教作業(yè)。智能機器人:具有視覺、聽覺、觸覺功能，通過比較和識別,作出決策和規(guī)劃，完成預(yù)定的動作。工業(yè)機器人的分類--按驅(qū)動方式分類氣壓傳動機器人:以壓縮空氣作為動力源，

高速輕載；液壓傳動機器人:采用液壓驅(qū)動，負載能力

強、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、

動作靈敏；電氣傳動機器人:交直流伺服電機驅(qū)動，結(jié)構(gòu)

簡單、響應(yīng)快、精度高。工業(yè)機器人的分類--按結(jié)構(gòu)形式分直角坐標機器人有三個正交平移坐標軸,各個坐標軸運動獨立（圖a）；圓柱坐標機器人有一個旋轉(zhuǎn)軸和兩個平移軸（圖b）；關(guān)節(jié)機器人類似人手臂，由各關(guān)節(jié)組成，可實現(xiàn)三個方向旋轉(zhuǎn)運動（圖c）；球坐標機器人有兩個旋轉(zhuǎn)軸和一個平移軸（圖d）。工業(yè)機器人的性能指標自由度獨立運動數(shù)，自由度數(shù)越高，完成的動作

越復(fù)雜，通用性越強，應(yīng)用范圍也越廣。工作空間:機器人進行工作的空間范圍。提取重力:

微型機器人，提取重力10N以下；

小型機器人，提取重力10-50N；

中型機器人，提取重力50-300N；

大型機器人，提取重力300-500N；

重型機器人，提取重力500N以上。運動速度:運動速度影響工作效率，與所提取的重

力和位置精度有關(guān)。位置精度:機器人定位精度一般在±0.02-5mm范圍機器人的工作空間

a)圓柱坐標機器人b)球坐標機器人c)關(guān)節(jié)機器人4.3.2工業(yè)機器人的控制技術(shù)工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的組成框圖

工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的分類按控制回路：開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)按控制硬件：機械控制、液壓控制、順序控制和計算機控制按自動化程度：順序控制、程序控制、自適應(yīng)控制、智能控制按編程方式：

物理設(shè)置編程-由設(shè)置固定限位開關(guān)，實現(xiàn)啟動/停機操作

示教編程-示教完成操作信息記憶，然后再現(xiàn)示教過程

離線編程-通過機器人語言進行編程控制按控制軌跡：

點位控制-不要求末端操作速度和運動軌跡，僅要求各坐標

精確控制

輪廓控制-沒有插補器，按離散點坐標及速度完成輪廓控制工業(yè)機器人的位置伺服控制位置伺服控制類型：

關(guān)節(jié)伺服控制-以每個關(guān)節(jié)作為單輸入/單輸出系統(tǒng)；

坐標伺服控制-以手臂末端位置矢量作為控制目標值。剛性臂控制系統(tǒng)的構(gòu)成

關(guān)節(jié)伺服控制

關(guān)節(jié)伺服控制的構(gòu)成

qdi:各關(guān)節(jié)位移指令目標值qi,qi’:各關(guān)節(jié)位置和速度反饋信號工業(yè)機器人的自適應(yīng)控制模型參考自適應(yīng)控制

自校正適應(yīng)控制系統(tǒng)

示教編程示教階段:撥動示教盒按鈕或手握機器人手臂，使之按需要姿勢和路線進行工作，示教信息存儲在記憶裝置中。工作再現(xiàn):從記憶裝置調(diào)用存儲信息，再現(xiàn)示教階段動作。點位控制示教：逐一使每個軸達到需要編程點位置。輪廓控制示教：握住示教臂，以要求速度通過所給路線。特點：通過示教直接產(chǎn)生控制程序，無須手工編程，簡單方便，適用于大批量生產(chǎn)。不足：軌跡精確度不高，需要存儲容量大。4.3.3工業(yè)機器人的編程技術(shù)示教再現(xiàn)式控制系統(tǒng)工作原理

機器人示教臂

離線編程

HOLPSS離線編程與仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

機器人編程語言動作級語言每一個命令對應(yīng)一個動作，語句格式為：

MOVETO<destination>

語句簡單，易于編程；不能進行復(fù)雜計算，通信能力差，代表性語言：VAL。對象級語言有與動作語言類似功能，能處理傳感器信息；通信和數(shù)字運算功能強，代表性語言有AML、AUTOPASS。任務(wù)級語言操作者直接下命令，不需要規(guī)定機器人每個動作細節(jié)，自動推理規(guī)劃，自動生成機器人的動作。

工業(yè)機器人發(fā)展回顧50年代-萌芽期58年第一臺工業(yè)機器人在美國問世。60年代-黎明期推出圓柱坐標、球坐標機器人，日本引進美國機器人技術(shù)。70年代-實用化期計算機控制機器人、關(guān)節(jié)型機器人問世，推出VAL編程語言、視覺力覺傳感器；72年中國第一臺機器人誕生；70年代末全世界擁有萬臺以上機器人；日本成為機器人王國。80年代-普及期80年代末機器人總數(shù)已達45萬臺。90年代-擴展?jié)B透期具有感覺機器人實用化，智能機器人相繼出現(xiàn)并開始走向應(yīng)用；1997年底，機器人總量達95萬臺。4.3.4工業(yè)機器人發(fā)展回顧與展望工業(yè)機器人發(fā)展展望執(zhí)行機構(gòu)---具有柔性感、靈巧性手爪和手臂；驅(qū)動機構(gòu)---采用形狀記憶合金、人工肌肉、壓電元件、撓性軸等新型驅(qū)動器；移動技術(shù)---步行、爬行，由4足、6足、8足或更多足組成；微型機器人---毫米、納米級機器人，微小位置姿態(tài)控制；微型電池；微小生物運動機構(gòu)等；多傳感器集成與融合技術(shù)---視覺、觸覺、嗅覺、味覺及其綜合；新型智能技術(shù)---模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、遺傳算法等；仿生機構(gòu)模仿生物體構(gòu)造、移動模式、運動機理、能量分配等，人工肌肉、蛇形移動機構(gòu)、仿象鼻柔性臂、人造關(guān)節(jié)◆點焊機器人：裝配每臺汽車車體一般大約需要完成3000～4000個焊點，其中60％是由點焊機器人完成的。工業(yè)機器人的應(yīng)用案例59◆噴漆機器人日本TOKICO公司生產(chǎn)的RPA856RP關(guān)節(jié)式噴漆機器人。該機器人由操作機、控制箱、修正盤和液壓源四部分組成；有6個自由度，可連接工件傳送裝置做到同步操作。手腕為伺服控制型。末端接口可安裝兩個噴槍同時工作1-小臂2-大臂3-轉(zhuǎn)臺4-基座◆裝配機器人◆搬運機器人該機器人是用來抓取、搬運來自輸送帶或輸送機上流動的物品的自動化裝置。主要由搬人機械部件、機器主體部件、搬出機械部件和系統(tǒng)控制等基本部分組成。1-裝卸運輸機2-極式輸送機3-極式分配器4-橫進給式輸送機5-操作臺6-控制臺7-多工位式輸送機◆焊接機器人◆鈑金機器人◆堆放機器人行走機器人——2009年1月8日，北京郊區(qū)農(nóng)民在自家附近操作由他自制的行走機器人拉著的人力車溜達。這款機器人是熱衷于發(fā)明創(chuàng)造的吳玉祿制造的最新、最大的機器人。他用從垃圾堆撿來的金屬絲、金屬片、螺絲釘和釘子等為材料，從1986年就開始制造機器人。奏樂機器人——2008年5月4日，豐田汽車公司的機器人在陳列室中正在演奏樂器。

人形握手機器人——2009年2月17日，在倫敦科學(xué)博物館里，一名觀眾在和名叫“貝爾蒂”（Berti）的機器人握手。它是跟真人一樣大的人形機器人，設(shè)計師制造它的目的是模仿人類手勢。

“大狗”機器人——2009年2月4日，泰國和美國士兵在金色眼鏡蛇聯(lián)合軍事演習開幕式，觀看了一個名叫“大狗”機器人（Big

Dog）的精彩表演。

手術(shù)機器人第四節(jié)柔性制造技術(shù)4.4.1柔性制造系統(tǒng)基本概念4.4.2FMS的加工系統(tǒng)4.4.3FMS的工件運儲系統(tǒng)4.4.4FMS的刀具運儲系統(tǒng)4.4.5FMS的控制與管理系統(tǒng)FMS定義和組成定義：由兩臺以上加工設(shè)備、物料運儲和控制系統(tǒng)組成，通過改變軟件程序適應(yīng)多品種、中小批量生產(chǎn)自動化制造系統(tǒng)。組成：加工系統(tǒng)-CNC、MC、FMC機床及測量機、清洗機、動平衡機；工件運儲系統(tǒng)-包括工件裝卸站、自動化倉庫、自動化運輸小車、機器人、托盤緩沖站、托盤交換裝置等；4.4.1柔性制造系統(tǒng)基本概念刀具運儲系統(tǒng)-包括刀具預(yù)調(diào)站、刀具裝卸站、中央刀庫、機床刀庫、刀具輸送與交換裝置等；控制系統(tǒng)--對FMS進行計劃調(diào)度、運行控制、物料管理、系統(tǒng)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信等；其他-冷卻、潤滑、排屑、清洗、去毛刺等附屬設(shè)備。

FMS基本組成

典型的柔性制造系統(tǒng)

柔性高，適應(yīng)多品種中小批量生產(chǎn)；系統(tǒng)內(nèi)的機床在工藝能力上是相互補充或相互替代的；可混流加工不同的零件；系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不中斷整個系統(tǒng)的運作；遞階結(jié)構(gòu)的計算機控制，可以上層計算機聯(lián)網(wǎng)通信；可進行第三班無人值守生產(chǎn)。FMS的特點柔性制造單元

1-加工中心機床2-托盤3-托盤站

4-環(huán)形工作臺5-工件交換臺不同類型柔性設(shè)備的適用范圍

加工系統(tǒng)的功能與要求

工序集中，減輕物流負擔，減少裝夾次數(shù)；控制功能強、擴展性好；高剛度、高精度、高速度；自保護與自維護性好；使用經(jīng)濟性好；對環(huán)境的適應(yīng)性與保護性好。4.4.2FMS的加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)常用配置形式棱體類零件：立式、臥式或立臥兩用加工中心；回轉(zhuǎn)體零件：數(shù)控車床或車削加工中心機床。配置形式：

互替式-是并聯(lián)配置，各機床功能可互相代替，具有好的工藝柔性和較寬的工藝