机械制造装备设计大作业docx.docx

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机械制造装备设计大作业

题目一：

机器人现状及发展趋势

班级：

09级机械一班

姓名：

李友民

学号：

091310122授课老师：

黄博

就在两个多月前，在中央电视台2012龙年春节晚会上，由

哈尔滨工业大学自主研发的机器人舞蹈节目《机器人总动员》受

到了观众的一致好评，作为一个新兴的科研成果，机器人，这个看似神秘的“怪物”，日益被人们所了解和熟悉，今天正好要做关于工业机器人现状及发展趋势的课题，就抛砖引玉，开始正式

的谈谈我对这个问题的看法。

改革开放以后，随着我国经济的迅猛发展，工业机器人日益成为工业方面重要的辅助工具。

特别是在极端条件下能更好的帮助工业人员完成特定的任务，其在机械装备，军事，航空航天，化工，采矿，自动化生产线等一系列工业过程中均发挥着不可替代的作用。

汽车喷涂机器人

“机器骡子”军用搬运机器人

消防机器人

中国作为亚洲第三大的工业机器人需求国，市场发展稳定，汽车及其零部件制造仍然是工业机器人的主要应用领域，随着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。

对于国外的先发、领先优势，我国的机器人产业的研发远远落后于美、日两国，甚至比起韩国也落后一

步，尤其是在青少年中远未开展机器人的组装、制作的科学活动,这将关系到二、三十年后我国的产业发展。

近年来，我们在研究文化创造性产业时，发现国外正在兴起一个与文化产业、科学技术有紧密关系的未来产业一一机器人的研究、开发及制造，参与者除了传统从事学术研究的科技工作者、大学研究梯队、企业产品的专门研究人员之外，更有一大批的青少年积极加入此一个新兴的科学技术新

潮流之中。

以下是我们对国外此类产业的发展状况的考察及思考。

1,工业机器人现状分析

关于这个问题，我想从分别从国外发展现状和国内发展现状两个方面谈谈看法。

（1）,国外机器人现状；

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备。

在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备而得到工业界广泛应用，从而也形成了一批在国际上较有影响力的、知名工业机器人公司。

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、OTG松下、FANUC川崎等公司的产品。

欧系中主要有德国的KUKACLOOS瑞典的ABB意大利的COMA及奥地利的IGM公司。

工业机器人已成为柔性制造系统（FMS）、工厂自动化（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动工具。

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。

图I世界各国主要行业对工业机器人的需求分布

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。

国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量和生产高效率。

目前，典型的成套装备有.大型轿车壳体冲压自动化系统技术和成套装备、大型机器人车体焊装自动化系统技术和成套装备、电子电器等机器人柔性自动化装配及检测成套技术和装备、机器人发动机、变速箱装配自动化系统技术成套装备以及板材激光拼焊成套装备等。

这些机器人自动化成套装备的使用，大大推动了其行业的快速发展，提升了其行业的制造技术水平。

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、建筑、农业、灾难救

援等各种非制造行业。

此外，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，已经成为世界各国抢占的高科技至高点。

⑵，国内机器人现状；

我国的工业机器人从20世纪80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家科技攻关项目的支持下，特别是在“863

计划的支持下，经过十几年的研制、生产和应用，使中国的机器人产业从无到有，跨出了一大步。

通过“八五”、“九五”科技攻关，我国基本掌握了工业机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，并进入实用化阶段，开发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。

目前，国内相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术，解决了工业机器人控制、驱动系统的设计技术，机器人软件的设计和编程等关键技周边配套设备的开发和制备技术。

从技术方面来看，中国的工业机器人技术在世界工业机器人领域已占有一席之地，从而奠定了独立自主发展中国工业机器人事业的基础。

从社会经济角度来看，中国工业机器人技术的发展，

为中外工业机器人产品打开中国市场准备了物质和人员条件。

现在，我国从事机器人研发的单位有200多家，专业从事机器人产业开发的企业有50家以上。

“九五”期间，国家“863”高技术计划已将沈阳新松机器人自动化股份有限公司、哈尔滨博实自动化设备有限责任公司、一汽集团涂装技术开发中心、北京机械工业自动化所、上海机电一体工程有限公司、四川绵阳四维焊接自动化设备有限公司等确立为智能机器人主题产业化基地。

大连组合机床所、上海富安工厂自动化公司、东风汽车公司、昆明船舶公司、哈尔滨焊接研究所、安川北科公司等单位，也都凭借自己开发生产的特色机器人或应用工程项目活跃在当今国内工业机器人市场上。

此外，一些科研院所和大学也均在进行机器人技术及应用项目方面的研发工作。

近几年，我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元。

“十五'，是中国工业机器人产业发展的一个关键转折点，市场需求也有一个井喷式的发展，需求量每年以15％-20％的速度增长。

如今国内市场年需求量在3000台左右，年销售额在20亿元以上。

统计数据显示，中国市场上工业机器人总共拥有量近万台，占全球总量的0．56％，其中完全国产工业机器人（行业内规模比较大的前三家工业机器人企业）行业集中度占30％左右，

其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家

引进的。

国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年

出口量为100台左右，年出口额为0.2亿以上

禺2世界各闵工业瓠器人应用类型打比例

2,工业机器人发展趋势；

对于这个问题，我认为，工业机器人的发展趋势必然是向着自动化，智能化，高集成化的趋势发展。

伴随着计算机科学与技术的迅猛发展，工业机器人也会随之快速发展，它

涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。

一方面，

机器人在制造业应用的范围越来越广阔，其标准化、模块化、

网络化和智能化的程度也越来越高，功能越来越强，并向着成套技术和装备的方向发展；另一方面，机器人向着非制造业应用发展以及微小型方向发展，并将服务于人类活动的各

个领域。

总体趋势是，从狭义的机器人概念向广义的机器人技术（RT）概念转移，从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。

机器人技术（RT）的内涵已变为灵

活应用机器人技术的、具有在实世界动作功能的智能化系统”。

主要体现在以下几个方面。

1.机器人机构技术

目前已经开发出了多种类型机器人机构，运动自由度从

3自由度到7或8自由度不等，其结构有串联、并联及垂直关节和平面关节多种。

目前研究重点是机器人新的结构、功能及可实现性，其目的是使机器功能更强、柔性更大、满足不同目的的需求。

另外研究机器人一些新的设计方法，探索

新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比。

同时

机器人机构向着模块化、可重构方向发展。

2.机器人控制技术

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现已实现了机器人的全数字化控制，控制能力可达

轴的协调运动控制；基于传感器的控制技术已取得了重大进展。

目前重点研究开放式、模块化控制系统，人机界面更加友好，具有良好的语言及图形编辑界面。

同时机器人的控制器的标准化和网络化以及基于PC机网络式控制器已成为研

究热点。

编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为重点研究内容。

3.数字伺服驱动技术

机器人已经实现了全数字交流伺服驱动控制，绝对位置反馈。

目前正研究利用计算机技术，探索高效的控制驱动算法，提高系统的响应速度和控制精度；同时利用现场总线

（FILDBUS）技术，实现的分布式控制。

4.多传感系统技术

为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的应

用是其问题解决的关键。

目前视觉传感器、激光传感器等已在机器人中成功应用。

下一步的研究热点集中在有效可行的

（特别是在非线性及非平稳非正态分布的情形下）多传感器

融合算法，以及解决传感系统的实用化问题。

5.机器人应用技术

机器人应用技术主要包括机器人工作环境的优化设计

和智能作业。

优化设计主要利用各种先进的计算机手段，实现设计的动态分析和仿真，提高设计效率和优化。

智能作业则是利用传感器技术和控制方法，实现机器人作业的高度柔性和对环境的适应性，同时降低操作人员参与的复杂性。

目前，机器人的作业主要靠人的参与实现示教，缺乏自我学习和自我完善的能力。

这方面的研究工作刚刚开始。

6.机器人网络化技术

网络化使机器人由独立的系统向群体系统发展，使远距离操作监控、维护及遥控脑型工厂成为可能，这是机器人技术发展的一个里程碑。

目前，机器人仅仅实现了简单的网络通讯和控制，网络化机器人是目前机器人研究中的热点之

。

7.机器人灵巧化和智能化发展

机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展

哈尔滨工业大学作为中国机器人发展的先行者和领路人，在工业机器人的领域里培养出一批高素质，业务硬的机器人方面的工程师和学者,所以，我们作为哈工大的一份子，要努力学习专业知识，争取沿着前辈的足迹，在工业机器人方面，奉献出自己的一份力量!