工业机器人技术的应用及其发展 毕业论文Word文档下载推荐.docx
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Industrial
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China
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trend机器人学是一门综合性的新兴学科,它是综合了机械工程技术、电子工程技术、信息传感器技术、控制理论、机构学、人工智能学、仿生学等多学科而形成的高新技术。
在国外工业机器人技术日趋成熟,其己经成为一种标准设备而在工业自动化行业广泛应用,它代表了机电一体化的最高成就。
随着科学技术的不断发展,工业机器人技术的发展水平也成为一个国家工业自动化水平的重要标志。
工业机器人是机器人学的一个分支,工业机器人已成为柔性制造系统（
FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（
CIMS）的自动化工具。
广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与数量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,对促进我国制造业的崛起,有着十分重要的意义。
1、工业机器人的组成及原理20世纪中期,随着计算机技术、自动化技术和原子能技术的发展,工业机器人开始在美国得到研究和发展,使其在工业生产中得以广泛使用。
工业机器人的最初出现是传统的机构学与近代电子技术相结合的产物,如今工业机器人是综合了多学科而形成的高新技术产物,是当代十分活跃的研究开发领域。
为了跟上社会进步、经济发展的步伐,工业机器人以不同的种类正逐步应用在到各行各业,对国民经济发展有着举足轻重的作用。
一个机器人系统一般由操作机（机械本体）、驱动单元、控制器和为机器人进行作业而连接的外部设备组成。
操作机是机器人完成作业的实体,它具有与人手臂相似的动作功能；
驱动单元是用来为操作机及各部件提供动力和运动的装置；
控制器是对机器人的起动、停止等进行操作的装置,它指挥机器人按规定的要求动作；
人工智能系统是智能机器人所具有的，它包括了感觉系统和决策、规划智能系统。
现代工业自动化领域中应用的各种操作机器人是目前工业机器人技术中最成熟的一类，这种工业机器人实质上是一类能根据预先将程序编制在存储装置中，然后操作程序自动重复执行，进行完全代替人工作业的自动化机器。
工业机器人构成是个闭环系统，通过运动控制器、伺服驱动器、机器人本体、传感器等部件可以完成人们需要的功能。
工厂中高性能通用型工业机器人一般采用关节型的机械结构，每个关节由独立的驱动电机控制，通过计算机对驱动单元的功率放大电路进行控制，实现机器人的运动控制操作。
关节型工业机器人的组成由人机界面（示教器）、伺服驱动器、运动控制器（下位机）、机器人本体等组成，通过机器人末端带不同的夹具来实现不同的功能。
示教器是对机器人状态的监控及发出运动指令部分，是人跟机器人信息交互的唯一窗口;
伺服驱动器是对伺服电机的控制，是机械手臂运动的动力源;
运动控制器是各个关节的位姿运算单元，正解和逆解程序的执行、运行都在其中计算。
机器人本体是执行机构，是实现要求功能的最直接部件。
2、工业机器人的分类及应用随着科学技术的不断进步,我国工业机器人已经走上了自主研发阶段,这样标志着我国工业自动化走向了新的里程碑。
按照工业机器人的关键技术发展过程其可分为三代:
第一代是示教再现机器人,主要由机器人本体、运动控制器和示教盒组成,操作过程比较简单。
第一代机器人使用示教盒在线示教编程,并保存示教信息。
当机器人自动运行时,由运动控制器解析并执行存储的示教程序,使机器人实现预定动作。
第二代是离线编程机器人,该机器人编程系统是采用离线式计算机实体模型仿真技术,首先建立起机器人及其工作环境的实体模型,再采用实际的正逆解算法,通过对实体模型的控制和操作。
第三代是智能机器人,它除了具有第一代和第二代的特点以外可带有各种传感器,这类机器人对外界环境不但具有感觉能力,而且具有独立判断的能力等。
机器人技术应用非常广泛，不同的机器人的应用领域不同，尤其是工业机器人，在制造业和其他行业中广泛应用。
（1）点焊、弧焊机器人应用在汽车、摩托车、工程机械、锅炉等领域，如点焊汽车底盘、车体等其他部件，弧焊也可用于装配。
（2）喷涂机器人
应用于汽车、建材、家电、机械行业。
如汽车整车自动喷漆，汽车发动机、保险杠、弹簧、板簧、驾驶室等自动喷漆，卫生陶瓷等自动喷釉，玻璃纤维加强水泥预制板的喷涂，电视机、电冰箱、洗衣机、电脑、手机等外壳自动喷漆，减速器等自动喷漆，汽车灯、车门防水帘、车身底板、塑料件等自动涂胶等。
（3）搬运机器人
应用于机械、汽车制造业，用以完成产品和物料的自动输送。
（4）网络机器人
应用在通信和远距离控制，承担环境观测等工作，通过网架实现动作等。
（5）其他机器人
如军用机器人，爆炸物处理机器人，检测航路和障碍物机器人，加汽油机器人-定量加注汽油、柴油、润滑油、清洁液、防冻液等，水下机器人、探月车等。
3、世界工业机器人发展现状早在1954年美国乔治·
德沃尔设计出第一台电子可编程序的工业机器人,并于1961年发表了该项专利,1962年美国通用汽车公司投入使用,标志着第一代机器人诞生。
从此,机器人开始成为人类生活中的现实,随后日本使工业机器人得到迅速的发展。
如今,日本已经成为世界上工业机器人产量和拥有量最多的国家。
20世纪80年代,世界工业生产技术上的高度自动化和集成化高速发展,同时也使工业机器人得到进一步发展,并在这个时期工业机器人对世界整个工业经济的发展起到了关键性作用。
机器人作为一种具有高度柔性的自动化装备,对提高制造生产线的柔性具有特别重要的意义,它作为现代制造业的主要自动化装备在制造业中广泛应用,工业机器人及其自动化成套设备的拥有量和水平是衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一,机器人及其自动化成套装备已成为目前国内外极受重视的高新技术应用领域。
目前,国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。
日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。
欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS,瑞典的ABB,意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。
据联合国欧洲经济委员会（UNECE）和国际机器人联合会（IFR）的统计,1960~2006年底,全球已累计安装175万多台,从20世纪下半叶开始,世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头,世界工业机器人市场前景非常看好。
工业机器人己成为柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、工厂自动化（FA）的自动工具,据专家预测,工业机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。
2002年至2004年,根据联合国欧洲经济委员会（UNECE）和国际机器人联合会（IFR）
的统计,世界工业机器人市场前景看好,年增长率平均在10%左右。
2005年增长率达到创记录的30%,其中亚洲工业机器人增长幅度最为突出,高达45%。
2007年,全球新安装工业机器人的数量将超过十万套。
全球现役工业机器人98万台,过去的10年工业机器人的技术水平取得了惊人的进步,传统的功能型的工业机器人已趋于成熟,各国科学家正在致力于研制具有完全自主能力的、拟人化的智能机器人。
机器人的价格降低约80%,现在仍继续下降,而欧美劳动力成本上涨了40%。
现役机器人的平均寿命在10年以上,还可能高达15年以上,它们还易于重新使用。
由于机器人及自动化成套装备对提高制造业自动化水平,提高产品质量、生产效率、增强企业市场竞争力和改善劳动条件等起到了重大的作用,加之成本大幅度降低和性能的高速提升,其增长速度较快。
在国际上,工业机器人技术在制造业应用范围越来越广阔,其标准化、模块化、智能化和网络化的程度也越来越高,功能越来越强,正向着成套技术和装备的方向发展,工业机器人自动化生产线成套装备己成为自动化装备的主流及未来的发展方向。
与此同时,随着工业机器人向更深更广的方向发展以及智能化水平的提高,工业机器人的应用已从传统制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿、农业、建筑、灾难救援等非制造行业,而且在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域,机器人的应用也越来越多,如无人侦察机（飞行器）、警备机器人、医疗机器人、家用服务机器人等均有应用实例。
机器人正在为提高人类的生活质量发挥着越来越重要的作用,己经成为世界各国抢占的高科技制高点。
4、国内工业机器人发展现状我国工业机器人起步于20世纪70年代初期,经过30多年的发展,大致可分为3个阶段:
70年代的萌芽期,80年代的开发期,90年代的实用化期。
在高技术发展的推动下,随着改革开放方针的实施,我国机器人技术的发展得到政府的重视和支持。
在80年代中期,国家组织了对工业机器人需求的行业调研,结果表明,对第一代工业机器人的需求主要集中在汽车行业（占总需求的60%~70%）。
在众多专家的建议和规划下,于七五期间,由机电部主持,中央各部委、中科院及地方科研院所和大学参加,国家投入相当资金,进行了工业机器人基础技术、基础元器件、几类工业机器人整机及应用工程的开发研究。
经过五年攻关,完成了示教再现式工业机器人成套技术（包括机械手、控制系统、驱动转动单元、测试系统的设计、制造、应用和小批量生产的工艺技术等）的开发,研制出喷漆、弧焊、点焊和搬运等作业机器人整机,几类专用和通用控制系统及几类关键元部件的主要性能指标达到80年代初国外同类产品的水平,并且形成小批量生产能力。
经过80年代尤其是后5年的努力,我国的工业机器人技术发展基本上可以立足于国内。
90年代中期,国家已选择以焊接机器人的工程应用为重点进行开发研究,从而迅速掌握焊接机器人应用工程成套开发技术关键设备制造、工程配套、现场运行等技术。
目前已有500台左右的焊接机器人分布于大陆各大中城市的汽车、摩托车、工程机械等制造业,其中55%左右为弧焊机器人,45%左右为点焊机器人,已建成的机器人焊接柔性生产线5条,机器人焊接工作站300个。
90年代后半期是实现国产机器人的商品化,为产业化奠定基础的时期。
目前,我国（指大陆地区,不包括港、台、澳）工业机器人数量只有约2500台,还没达到1997
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