范文一:工业机器人的关键技术
工业机器人的关键技术
摘要:本文简单的介绍了机器人的技术:定义、组成及分类,着重阐述了工业机器人关键技术,并对六种工业机器人:移动机器人、点焊机器人、弧焊机器人、激光加工机器人真空机器人及洁净机器人等的关键技术进行了详细分析。
关键词:工业机器人关键技术制造业
1工业机器人技术概述1.1
定义
工业机器人(英语:industrial robot□简称IR)是种能自动控制、可重复编程、多功能、多自山度的操作机。它们通常配有机械手、刀具或其它装配的加工工具,能够搬运材料、工件,完成各种作业,是种柔性自动化设备。
1.2 结构组成
工业机器人一般由主构架(手臂)、手腕、驱动系统、测量系统、控制器及传感器等组成。机器人手臂具有3个自由度(运动坐标轴),机器人作业空间由手臂运动范围决定。 手腕是机器人工具(如焊枪、喷嘴、机加工刀具、夹爪)与主构架的连接机构,它具有3 个自由度。
驱动系统为机器人各运动部件提供力、力矩、速度、加速度。
测量系统用于机器人运动部件的位移、速度和加速度的测量。
控制器(RC)用于控制机器人各运动部件的位置、速度和加速度,使机器人手爪或机器人工具的中心点以给定的速度沿着给定轨迹到达目标点。通过传感器获得搬运对象和机器人本身的状态信息,如工件及其位置的识别,障碍物的识别,抓举工件的重量是否过载等。工业机器人的典型结构如图1所示。
图1机器人的典型结构
1.3分类
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动;圆柱
坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作;球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩;关节型的臂
部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能,又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业;连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动,适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒),将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍;另一种是由操作者直接领动执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时,工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时,控制系统从程序存储器中检出相应信息,将指令信号传给驱动机构,使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
2工业机器人的关键技术
机器人控制系统是机器人的大脑,是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。
关键技术包括:
1) 开放性模块化的控制系统体系结构:采用分布式CPU计算机结构,分为机器人控制器(RC),运动控制器(MC),光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能,而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。
2) 模块化层次化的控制器软件系统:软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Lmux上,采用分层和模块化结构设计,以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次:硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求,对应不同层次的开发,系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成,这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。
3) 机器人的故障诊断与安全维护技术:通过各种信息,对机器人故障进行诊断,并进行相应维护,是保证机器人安全性的关键技术。
4) 网络化机器人控制器技术:目前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展,机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯,便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。
3六种典型工业机器人
3.1 移动机器人(AGV)
移动机器人(AGV)是工业机器人的一种类型,它由计算机控制,具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能,它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能,也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台);同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。
国际物流技术发展的新趋势之一,而移动机器人是其中的核心技术和设备,是用现代物流技术配合、支撑、改造、提升传统生产线,实现点对点自动存取的高架箱储、作业和搬运相结
合,实现精细化、柔性化、信息化,缩短物流流程,降低物料损耗,减少占地面积,降低建设投资等的高新技术和装备。
3.2 点焊机器人
焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点,焊接质量明显优于人工焊接,大大提高了点焊作业的生产率。
点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作,生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系,向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国,在该领域占据市场主导地位。
随着汽车工业的发展,焊接生产线要求焊钳一体化,重量越来越大,165公斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月,机器人研究所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人,并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。2009年9月,经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收,该机器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水
平。
3.3 弧焊机器人
弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域,国际大型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。本公司主要从事弧焊机器人成套装备的生产,根据各类项目的不同需求,自行生产成套装备中的机器人单元产品,也可向大型工业机器人企业采购并组成各类弧焊机器人成套装备。在该领域,本公司与国际大型工业机器人生产企业既是竞争亦是合作关系。
关键技术包括:
1) 弧焊机器人系统优化集成技术:弧焊机器人采用交流伺服驱动技术以及高精度、高刚性的RV减速机和谐波减速器,具有良好的低速稳定性和高速动态响应,并可实现免维护 功能。
2) 协调控制技术:控制多机器人及变位机协调运动,既能保持焊枪和工件的相对姿态以满足焊接工艺的要求,又能避免焊枪和工件的碰撞。
3) 精确焊缝轨迹跟踪技术:结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的优点,采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪,提升焊接机器人对复杂工件进行焊接的柔性和适应性,结合视觉传感器离线观察获得焊缝跟踪的残余偏差,基于偏差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修正,在各种工况下都能获得最佳的焊接质量。
3.4 激光加工机器人
激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中,通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作,也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测,产生加工件的模型,继而生成加工曲线,也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。
关键技术包括:
1) 激光加工机器人结构优化设计技术:采用大范围框架式本体结构,在增大作业范围的同时,保证机器人精度;
2) 机器人系统的误差补偿技术:针对一体化加工机器人工作空间大,精度高等要求,并结合其结构特点,采取非模型方法与基于模型方法相结合的混合机器人补偿方法,完成了几何参数误差和非几何参数误差的补偿。
3) 高精度机器人检测技术:将三坐标测量技术和机器人技术相结合,实现了机器人高 精度在线测量。
4) 激光加工机器人专用语言实现技术:根据激光加工及机器人作业特点,完成激光加
工机器人专用语言。
5) 网络通讯和离线编程技术:具有串口、CAN等网络通讯功能,实现对机器人生产线的监控和管理;并实现上位机对机器人的离线编程控制。
3.5 真空机器人
真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人,主要应用于半导体工业中,实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强,其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对广东买家严加审查,归属于禁运产品目录,真空机械手已成为严重制约国内半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。
关键技术包括:
1) 真空机器人新构型设计技术:通过结构分析和优化设计,避开国际专利,设计新构型满足真空机器人对刚度和伸缩比的要求;
2) 大间隙真空直驱电机技术:涉及大间隙真空直接驱动电机和高洁净直驱电机开展电机理论分析、结构设计、制作工艺、电机材料表面处理、低速大转矩控制、小型多轴驱动器 等方面。
3) 真空环境下的多轴精密轴系的设计。采用轴在轴中的设计方法,减小轴之间的不同心以及惯量不对称的问题。
4) 动态轨迹修正技术:通过传感器信息和机器人运动信息的融合,检测出晶圆与手指之间基准位置之间的偏移,通过动态修正运动轨迹,保证机器人准确地将晶圆从真空腔室中的一个工位传送到另一个工位。
5) 符合SEMI标准的真空机器人语言:根据真空机器人搬运要求、机器人作业特点及SEMI标准,完成真空机器人专用语言。
6) 可靠性系统工程技术:在1C制造中,设备故障会带来巨大的损失。根据半导体设备对MCBF的高要求,对各个部件的可靠性进行测试、评价和控制,提高机械手各个部件的可靠性,从而保证机械手满足1C制造的高要求。
3.6洁净工机器人
洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高,其对生产环境的要求也日益苛刻,很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行,洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
关键技术包括:
1) 洁净润滑技术:通过采用负压抑尘结构和非挥发性润滑脂,实现对环境无颗粒污染, 满足洁净要求。
2) 高速平稳控制技术:通过轨迹优化和提高关节伺服性能,实现洁净搬运的平稳性。
3) 控制器的小型化技术:根据洁净室建造和运营成本高,通过控制器小型化技术减小洁净机器人的占用空间。
4) 晶圆检测技术:通过光学传感器,能够通过机器人的扫描,获得卡匣中晶圆有无缺片、倾斜等信息。
3结束语
在21世纪,工艺与装备技术的发展仍将体现在高精度、高效率、低成本、高柔性和洁净化等几个方面。发展工业机器人技术是促进我国传统制造行业的技术改造与产业升级,
实现跨越式发展的迫切需要
范文二:工业机器人关键技术
工业机器人关键技术
工业机器人的关键技术包括:(1)开放性模块化的控制系统体系结构:采用分布式CPU计算机结构,分为机器人控制器(RC),运动控制器(MC),光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能,而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。
(2)模块化层次化的控制器软件系统:软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上,采用分层和模块化结构设计,以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次:硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求,对应不同层次的开发,系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成,这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。
(3)机器人的故障诊断与安全维护技术:通过各种信息,对机器人故障进行诊断,并进行相应维护,是保证机器人安全性的关键技术。
(4)网络化机器人控制器技术:目前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展,机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯,便于对机器人生
产线进行监控、诊断和管理。移动机器人(AGV)移动机器人(AGV)是工业机器人的一种类型,它由计算机控制,具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能,它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能,也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台);同时可在车站、机尝邮局的物品分捡中作为运输工具。
近年来工业机器人供应量在大多数行业都呈现出上涨的态势。而服务机器人发展历史较短。其在功能上的主要不同体现在两个方面:一是与人的沟通协作;二是在复杂环境下代替人的部分工作。下面让我们一起来了解一下机器人关键技术~
工业机器人和用于运行工业机器人的方法
一种工业机器人,具有机器人臂和与所述机器人臂相连接的数据采集模块,所述数据采集模块设计为用于无线通讯,其特征在于,所述数据采集模块具有利用换能器单元实现的自给自足的能量供应,借助于所述换能器单元,机械能可以转换为电能,其中为此充分利用了来自所述机器人臂的运动的能量。
本发明涉及一种工业机器人,其具有机器人臂和与该机器人臂相连接的数据采集模块,该数据采集模块设计为用于无线通讯,其特征在于,该数据采集模块具有利用换能器单元实现的自给自足的能量供应,借助于该换能器单元,机械能可以转换为电能,其中为此充分利用了来自机器人臂的运动的能量。
工业机器人产品开发技术
本研究所拥有美国PUMA、法国Staubli工业机器人多台,掌握工业机器人编程及应用技术,可以向用户提供工业机器人产品应用技术、机器人编程、柔性自动生产线研制等技术服务,也可以和用户共同开发工业机器人产品。可应用于各种移动机器人应用领域。
具有plc功能的六轴工业机器人
具有PLC功能的六轴工业机器人除了传统的机器人顺序执行程序外,增加了具有循环扫描运行的电气工程师熟悉的可编程逻辑控制器(PLC)功能,并通过工业触摸屏编程方法在示教器上实现人机交互功能。
工业机器人作为最典型的机电一体化数字化装备,技术附加值很高,机器人自动化生产线的市场将越来越大,逐渐成为自动化生产线的主要形式,运用工业机器人可以有效地降低产品废品率,提高劳动生产率和产品的整体质量。
高性能工业机器人控制系统
针对点焊(弧焊)机器人和重载搬运机器人的应用,开展机器人控制器核心技术相关研究,研究开发自主知识产权的高性能低成本的工业机器人控制器,实现工程应用。研究工业机器人控制器核心技术,完成控制器的研究与开发并实现工程化,实现示范应用及产业化目标。
近年来市场对机器人的需求持续攀升,各国政府、相关研究机构和企业,都非常重视机器人技术的发展,投入了大量的资源,机器人技术的发展呈现良好态势。而机器人技术中的高精尖问题,更激发
着全球众多优秀的机器人研发团队不断创新,开拓进取。我认为,在
未来,机器人必将成为日常生活中必不可少的工具,带给人们更加舒
适便捷的生活。
范文三:采摘机器人关键技术
中文标题:采摘机器人关键技术
农机091 第三组
摘要 果蔬采摘机器人是针对水果和蔬菜,通过编程能完成这些作物的采摘,输送,装箱等相关作业任务的具有感知能力的自
动化机械收获系统。设计果蔬采摘机器人需解决的主要问题是识别和定位果实,在不损害果实也不损害植株的条件下,按照一定的标准完成果蔬的收获。同时,也要考虑经济因素,要保证其成本不比其所替代的人工成本高。
英文标题:The Picking Robot key technology
Abstract :Fruit and vegetable harvesting robot for fruits and vegetables, programming to completethe harvesting of these
crops, transportation, packing and other related tasks in theperception of automated mechanical harvesting system. The design of fruit and vegetable picking robot needs to solve the main problem is to identify and locate the fruit,and completed in accordance with certain criteria in conditions that do not damage thefruit does not damage plants, fruit and vegetable harvest. , We must also consider economic factors, to ensure that its cost than its alternative high labor costs
0 引言
果品采摘作业是水果生产链中最耗时,最费力的一个环节。采摘作业季节性强、劳动强度大、费用高,因此保证果实适时采收、降低收获作业费用是农业增收的重要途径。由于采摘作业的复杂性,采摘自动化程度仍然很低。目前,国内水果采摘作业基本上都是人工进行,其费用月约占成本的50%-70%,并且时间较为集中。采摘机器人作为农业机器人的重要类型,其作用在于能够降低工人劳动强度和生产费用、提高劳动生产率和产品质量、保证果实适时采收,因而具有很大发展潜力。
1.6 中国农业大学的孙明等人为苹果采摘机器人开发了一套果实识别机器视觉系统。
1.7 西班牙研制了柑橘采摘机器人,有摘果手、彩色视觉系统和超声传感电位器3部分组成。
1.8 浙江大学利用机器视觉技术研究了树上柑橘的识别方法。 此外,各国研究人员还在进行西瓜、甘蓝、茄子等果蔬的采摘机器人技术研究。
2 关键技术
农业机器人的关键技术
农业机器人集传感、监测、人工智能、通讯,图像识别和精密及系统集成等多种前沿科学技术与一身。 2.1机器人的结构简单,如图一所示:
1 国内外现状
国外农业机器人发展迅速。自1983年第一台西红柿采摘机器人在美国诞生以来,采摘机器人的研究和开发历经20多年,日本和欧美等国家相继立项研究采摘苹果、柑橘、西红柿、西瓜和葡萄等智能机器人。我国采摘机器人的研究也逐渐起步,如上海交通大学正在进行黄瓜采摘机器人的研究,浙江大学对七自由度番茄收获机械手进行了机构分析与优化设计研究,中国农业大学对采摘机械手的视觉识别系统进行了研究。目前,比较典型的采摘机器人有西红柿,黄瓜,草莓和多功能葡萄采摘机器人等。
1.1 1984年,日本京都大学的川村等人开始开始了对番茄采摘机器人的研究,并研制出一台具有5自由度关节型机械手的机器人。
1.2 近藤等人研制出气吸式草莓采摘机器人,针对特定栽培模式---坡面上种植和平面种植,研制出了3种草莓采摘机器人并分别进行了实验。 1.3 荷兰农业环境工程研究所研制出一种多功能黄瓜采摘机器人。机械手有7个自由度,采用三菱RV -E26自由度机械手,在底座上增加了1个线性滑动由度,采摘成功率约为80%,每采摘1条黄瓜需时间45s 。 1.4 中国农业大学汤修映等人研制了6自由度黄瓜采摘机器人,采用基于RGB 三基色模型的G 分量 来进行图像分割,在特征提取后确定果实采摘点,末端执行器的活动刃口平移接近固定刃口,通过简单的开合动作剪切掉黄瓜。
1.5 韩国庆北大学研制了苹果采摘机器人,具有4自由度,包括3个旋转关节和1个移动关节。
2.2农业机器人的感觉系统
机器人的手采用带有弹性触点的触敏元件、热敏元件、质量传感器、电位器等装置,在一定程度上有了手的功能。奇迹人的视觉系统和人的视觉系统类似,由信息获取,信息处理与特征抽取比较、判断分类等部分组成。 2.3机械手臂的自适控制系统如图2所示:
2.4目标的探测与定位技术:对作业对象的正确识别和定位是任何农业机器人正常工作所必需的前提。
2.5自主导航与路径规划:自主导航是具有开放式结构农业机器人应具备的重要认知特性。
2.6 苹果采摘机器人末端执行器 如下图:
3农业机器人的发展与展望
发展 目前,大部分果蔬采摘机器人还处于研究阶段,离实用化和商品化还有一定的距离。其主要原因是:1机器人智能化程度没有达到农业生产的要求。农业生产的非结构性和田间工作的不确定性要求采摘机器人具有较高的的智能和柔性生产的能力。2采摘效率不高,普遍低于人工采摘。这主要是由于图像处理时间较长,以及机器人的自由度多,对其控制需要话费较长时间。3机器人的制造成本较高,而且其应用的季节性较强,使用效率较低。
展望:果智能化机器人的研究需要在一下几个方面进行努力:1 开发出智能化程度高的视觉处理系统,能够对要采摘的成熟果蔬进行准确的识别和精确定位。2 提高图像处理硬件的处理速度,优化软件的算法,同时简化机器人结构,降低控制难度,从而提高采摘工作效率 3 设计开放式的采摘机器人,提高机器人的通用性。通过更换末端执行器既能采摘不同的果蔬,提
高机器人使用效率。另外,还需要在机械手的结构、采摘工作方式和壁障规划方面加以改进,以提高采摘速度和采摘成功率,降低机器人自动化收获的成本,才可能达到实用化。
4 结论
目前,农业机器人额适应性和通用性不足,智能化程度仍旧不够高等使得难以适应复杂多变的农业生产环境;再者,现在农业机器人的生产成本高、效率低。这两方面的原因使得农业机器人尚不合适走出实验室进行广泛的推广使用。
随着各国对农业机器人发展的不断重视,同时对农业机器人的开发研究在资金和人力上的不断支持,相信农业机器人会得到一个长足的发展,并最终会走出应用,为农业发展做出自己的贡献。随着我国民经济的高速发展,农业产业结构的调整以及新技术的应用,机器人也定会广泛的应用到我国农业生产中。
范文四:机器人的关键技术论文
机器人的关键技术论文
姓名:叶陈 班级:2011机电一班 学号:201107124120 摘要:国工业机器人的市场主要集中在汽车、汽车零部件、摩托车、电器、工程机械、石油化工等行业。随我国产业结构调整升级不断深入和国际制造业中心向中国的转移,我国的机器人市场会进一步加大,市场扩展的速度也会进一步提高。本文就当前多种工业机器人的关键技术进行梳理和阐述。
关键字:移动机器人、点焊机器人、真空机器人、关键技术、控制系统
控制技术
机器人控制系统是机器人的大脑,是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。
关键技术包括:
(1)开放性模块化的控制系统体系结构:采用分布式CPU计算机结构,分为机器人控制器(RC),运动控制器(MC),光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能,而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。
(2)模块化层次化的控制器软件系统:软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上,采用分层和模块化结构设计,以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次:硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求,对应不同层次的开发,系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成,这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。
(3)机器人的故障诊断与安全维护技术:通过各种信息,对机器人故障进行诊断,并进行相应维护,是保证机器人安全性的关键技术。
(4)网络化机器人控制器技术:目前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展,机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯,便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。
移动机器人(AGV)
移动机器人(AGV)是工业机器人的一种类型,它由计算机控制,具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能,它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能,也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统
(以AGV作为活动装配平台);同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。
国际物流技术发展的新趋势之一,而移动机器人是其中的核心技术和设备,是用现代物流技术配合、支撑、改造、提升传统生产线,实现点对点自动存取的高架箱储、作业和搬运相结合,实现精细化、柔性化、信息化,缩短物流流程,降低物料损耗,减少占地面积,降低建设投资等的高新技术和装备。
点焊机器人
焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点,焊接质量明显优于人工焊接,大大提高了点焊作业的生产率。
点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作,生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系,向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国,在该领域占据市场主导地位。
随着汽车工业的发展,焊接生产线要求焊钳一体化,重量越来越大,165公斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月,机器人研究所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人,并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。2009年9月,经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收,该机器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水平。
激光加工机器人
激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中,通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作,也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测,产生加工件的模型,继而生成加工曲线,也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。 关键技术包括:
(1)激光加工机器人结构优化设计技术:采用大范围框架式本体结构,在增大作业范围的同时,保证机器人精度;
(2)机器人系统的误差补偿技术:针对一体化加工机器人工作空间大,精度高等要求,并结合其结构特点,采取非模型方法与基于模型方法相结合的混合机器人补偿方法,完成了几何参数误差和非几何参数误差的补偿。
(3)高精度机器人检测技术:将三坐标测量技术和机器人技术相结合,实现了机器人高精度在线测量。
(4)激光加工机器人专用语言实现技术:根据激光加工及机器人作业特点,完成激光加工机器人专用语言。
(5)网络通讯和离线编程技术:具有串口、CAN等网络通讯功能,实现对机器人生产线的监控和管理;并实现上位机对机器人的离线编程控制。
真空机器人
真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人,主要应用于半导
体工业中,实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强,其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查,归属于禁运产品目录,真空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。 关键技术包括:
(1)真空机器人新构型设计技术:通过结构分析和优化设计,避开国际专利,设计新构型满足真空机器人对刚度和伸缩比的要求;
(2)大间隙真空直驱电机技术:涉及大间隙真空直接驱动电机和高洁净直驱电机开展电机理论分析、结构设计、制作工艺、电机材料表面处理、低速大转矩控制、小型多轴驱动器等方面。
(3)真空环境下的多轴精密轴系的设计。采用轴在轴中的设计方法,减小轴之间的不同心以及惯量不对称的问题。
(4)动态轨迹修正技术:通过传感器信息和机器人运动信息的融合,检测出晶圆与手指之间基准位置之间的偏移,通过动态修正运动轨迹,保证机器人准确地将晶圆从真空腔室中的一个工位传送到另一个工位。
(5)符合SEMI标准的真空机器人语言:根据真空机器人搬运要求、机器人作业特点及SEMI标准,完成真空机器人专用语言。
(6)可靠性系统工程技术:在IC制造中,设备故障会带来巨大的损失。根据半导体设备对MCBF的高要求,对各个部件的可靠性进行测试、评价和控制,提高机械手各个部件的可靠性,从而保证机械手满足IC制造的高要求。
总结:
上述主要阐述了工业机器人的控制技术,还包括了四种具体的工业机器人的关键技术。总之,机器人的技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高薪技术。
参考文献:
工业机器人(东北大学出版社 刘文波、陈白宁 编著)
范文五:有关机器人的关键技术
关键技术包括:
(1)开放性模块化的控制系统体系结构:采用分布式CPU计算机结构,分为机器人控制器(RC),运动控制器(MC),光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能,而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。
(2)模块化层次化的控制器软件系统:软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上,采用分层和模块化结构设计,以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次:硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求,对应不同层次的开发,系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成,这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。
(3)机器人的故障诊断与安全维护技术:通过各种信息,对机器人故障进行诊断,并进行相应维护,是保证机器人安全性的关键技术。
(4)网络化机器人控制器技术:当前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展,机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯,便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。
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