2022年2022年机器人的应用及前景 .pdf

机器人的应用XX 09 摘 要:简要介绍工业机器人技术现状及国内发展的趋势，分析了我国机器人在多个行业有非常好的前景。关键词：工业机器人；传感器；一、机器人在我国的前景应该说中国是最需要又最不需要机器人的国家。中国人口众多，劳动力资源丰富廉价，从这一层说明用一个贵而笨重的机器人还不如雇一个人来的便宜，但是我国要做世界强国就必须用最少的资源作更多的事，我们的企业必须尽可能的采用高新技术来更高效率的生产，以高竞技争力取胜，这就需要很多的机器人，人是没用机器人那样的精确率、准确率和高效率。可能会有人失业，但创造的就业机会更多，社会所得的利益会更多。我相信在不久将来，机器人产业会如同汽车一样成为国家的经济支柱产业，美国是汽车上的国度，中国可以成为“站在机器人肩膀上的国家”。二、工业机器人技术现状及国内发展的趋势国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：1、工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91 年的 10.3 万美元将至 97 年的 6.5 万美元。2、机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。3、工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度高，控制柜日见小巧，且采用模块化机构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。4、机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、立觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、力觉、触觉等多传感觉的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。5、虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。我国的工业机器人从80 年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，产生了部分机器人关键器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人其中有130 多台套喷漆机器人在二十余企业的近30 条自动喷漆生产线上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的看来，我国的工业机器人技术极其工名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -程应用的水平和国外比还有一定哦的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域小，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200 台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没用形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一从新设计”，品种规模多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术(产业化)，必须具备 5 个要素即 5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有着“机器人王国”之称的日本相比，我国有着截然不同的基本国情，那就是人口多，劳动力过剩。刺激日本发展工业机器人的根本动力就在于要解决劳动力严重短缺的问题。所以，我国工业机器人起步晚发展缓。但是正如前所述，广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十分重要的途径。机器人技术是高技术的重要组成部分，其产业化的进程在我国刚刚起步，虽然取得了一定的成绩，但仍然存在很多困难和不足，因此更需要多方面的关心和支持。国家政策支持，是加速高新技术产业化的重要前提。根据我国政府有关部门应组织力量进行充分地调查研究，在此基础上，制定切实可行的推广、应用机器人和促进机器人研究开发的倾斜政策。如税收、投资和贷款方面对机器人产业实行扶持政策。日本政府通过制定政策，采取一系列措施鼓励企业应用机器人，为日本机器人在国内开拓市场的经验值得我们借鉴。另外，对机器人用户，可以考虑给予一定的资金补贴，以鼓励购买，为了避免危险恶劣的工作环境导致工伤事故和职业病，保护工人的身心安全，对一些特殊工种，如喷漆，铸造等通过劳动法强制采用工业机器人来代替，这样可以大大增加工业机器人的需要数量。我国机器人产业化必须由市场拉动。机器人作为高技术，它的发展与社会的生产、经济状况有密切相关。机器人的研制、开发只有从技术上实现可能性大为原则选择机器人优先应用的领域，并依次为突破口，向其他领域渗透、扩散至为重要。机器人只是的普及程度对机器人产业的进程也起着很大的制约作用。试想如果我们的最终机器人用户对机器人都感到神秘莫测，并心存放而远之的态度，谈何机器人产业的发展？因此国家和有关企业都应把机器人知识的科普宣传放在一个很重要的位置。我国机器的应用人要顺利走上市场，实现产业化，还是需要各方面的努力。三、有关机器人的设计技术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、机器人控制技术现已实现了机器人的全数字化控制，控制能力可达 21 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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -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(PROFIBUS)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一。7、工业机器人的技术发展趋势机器人是最典型的机电一体化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，其发展趋势主要为结构的模块化和可重构化，控制技术的开放化、PC 化和网络化，伺服驱动技术的数字化和分散化，多传感器融合技术的实用化，工作环境设计的优化和作业的柔性化，以及系统的网络化和智能化等方面。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -