工业机器人发展简介、集成系统及展望.ppt

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1、工业机器人系统组成与产业化应用工业机器人系统组成与产业化应用-工业机器人集成控制系统工业机器人集成控制系统第一页，编辑于星期一：十三点 三十六分。序 人类文明进步和发展的标志：1、工具机器人；2、文字信息技术。20世纪是计算机的时代；21世纪是机器人的时代。比尔盖茨 机器人=自动化装置 （Automatic Device）第二页，编辑于星期一：十三点 三十六分。目目 录录 1 1、工业机器人概论、工业机器人概论 2 2、工业机器人集成控制系统、工业机器人集成控制系统 3 3、工业机器人发展展望、工业机器人发展展望第三页，编辑于星期一：十三点 三十六分。1.1 工业机器人简介工业机器人简介1.2

2、 工业机器人全球发展状况工业机器人全球发展状况1.3 工业机器人国内发展状况工业机器人国内发展状况1.4 工业机器人总体应用趋势工业机器人总体应用趋势1 工业机器人概论工业机器人概论第四页，编辑于星期一：十三点 三十六分。工业机器人系统就是把工业机器人本体（机械）、机器人控制器（硬件）、控制软件和应用软件（软件）与机器人周边设备结合起来，应用于焊接、搬运、插装、喷涂、机床上下料等工业自动化领域。1.1 1.1 工业机器人简介工业机器人简介1 1、工业机器人概论、工业机器人概论第五页，编辑于星期一：十三点 三十六分。焊接机器人焊接机器人喷涂机器人喷涂机器人1 1、工业机器人概论、工业机器人概论码

3、垛机器人码垛机器人装配机器人装配机器人第六页，编辑于星期一：十三点 三十六分。工业机器人分类工业机器人分类1.11.1 工业机器人简介工业机器人简介第七页，编辑于星期一：十三点 三十六分。工业机器人组成工业机器人组成1.11.1 工业机器人简介工业机器人简介第八页，编辑于星期一：十三点 三十六分。消除枯燥无味的工作，降低工人的劳动强度；消除枯燥无味的工作，降低工人的劳动强度；增强工作场所健康安全性，从事特殊环境下的操作，减少劳资纠纷；增强工作场所健康安全性，从事特殊环境下的操作，减少劳资纠纷；提高自动化程度，减少工艺过程中停顿的时间；提高自动化程度，减少工艺过程中停顿的时间；提高对零部件的处理

4、能力，保证产品质量，提高成品率；提高对零部件的处理能力，保证产品质量，提高成品率；提高自动化生产效率，便于调整生产能力，实现柔性制造。提高自动化生产效率，便于调整生产能力，实现柔性制造。工业机器人作用和优点工业机器人作用和优点工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业或工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业或是危险、恶劣环境下的作业，例如在焊接、涂装、机械加工和装配等工序上，是危险、恶劣环境下的作业，例如在焊接、涂装、机械加工和装配等工序上，以及完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。工业机器人能够提升生产的效以及完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。

5、工业机器人能够提升生产的效率和产品的质量，是企业补充和替代劳动力的有效方案。率和产品的质量，是企业补充和替代劳动力的有效方案。作作用用优优点点1.11.1 工业机器人简介工业机器人简介第九页，编辑于星期一：十三点 三十六分。应用行业应用类型汽车产业弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、切割电子电器搬运、洁净装配、自动传输、打磨、真空封装、拾取化工纺织搬运、包装、码垛、称重、检测、切割、研磨、装配食品饮料普通包装、搬运、真空包装塑料轮胎上下料、去毛边冶金钢铁搬运、码垛、铸件去毛刺、浇口切割家具家电装配、搬运、打磨、喷漆、切割、雕刻海洋勘探维修、建造、拆卸工业机器人应用工业机器人应用1.11.1 工业机器

6、人简介工业机器人简介第十页，编辑于星期一：十三点 三十六分。全球机器人全球机器人发展状况发展状况发展历程发展历程行业发展行业发展机器人机器人市场格局市场格局机器人机器人竞争格局竞争格局研发趋势研发趋势1.2 1.2 工业机器人全球发展状况工业机器人全球发展状况第十一页，编辑于星期一：十三点 三十六分。智能化时期新技术不断发展第五阶段（第五阶段（21世纪及未来）世纪及未来）产业发展期机器人产品多样化，市场趋于成熟第四阶段（第四阶段（20世纪世纪90年代到年代到21世纪）世纪）产业形成期大批量生产第三阶段（第三阶段（20世纪世纪70-80年代）年代）产业孕育期 小批量生产形成第二阶段（第二阶段（2

7、0世纪世纪60年代）年代）技术准备期第一台工业机器人在美诞生第一阶段（第一阶段（20世纪世纪50-60年代初年代初）1.2.1 1.2.1 全球工业机器人发展历程全球工业机器人发展历程第十二页，编辑于星期一：十三点 三十六分。类型发展模式特点日本模式产业链分工发展机器人制造厂以开发新型机器人的批量生产优质产品为主要目标，并由其子公司或社会上的集成工程公司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统欧洲模式交钥匙工程机器人的生产和用户所需要的系统的设计制造全部由机器人制造厂商自己完成美国模式集成应用，采购与成套设计相结合美国国内基本上不生产普通的工业机器人，企业需要机器人通常由工程公司进口，再自行设计

8、、制造配套的外围设备1.2.1 1.2.1 全球工业机器人发展历程全球工业机器人发展历程美美、日日、欧欧盟工业盟工业机器人产业发展已经完成了前四个阶段并形成机器人产业发展已经完成了前四个阶段并形成了各自的产业模式了各自的产业模式。第十三页，编辑于星期一：十三点 三十六分。服务机器人市场，代表性企业服务机器人市场，代表性企业有专注于医疗机有专注于医疗机器人的直觉外器人的直觉外科公司、科公司、制造军用和家用机器人制造军用和家用机器人的的IROBOT公司等公司等工业机器人本体市场，四大企业工业机器人本体市场，四大企业占比超过占比超过50%1.2.2 1.2.2 工业机器人全球发展市场格局工业机器人全

9、球发展市场格局工业机器人集成市场除了四大企业工业机器人集成市场除了四大企业外还有德国的杜尔、莱斯、意大利外还有德国的杜尔、莱斯、意大利的柯马等的柯马等第十四页，编辑于星期一：十三点 三十六分。主要国家机器人技术优势领域比较主要国家机器人技术优势领域比较1.2.2 1.2.2 工业机器人全球发展市场格局工业机器人全球发展市场格局机器人类型日本韩国欧盟美国工业机器人极为突出一般很突出一般仿人型机器人极为突出很突出一般一般家用机器人极为突出很突出一般一般服务机器人突出很突出突出突出生物医疗机器人一般一般很突出很突出航空机器人一般不突出突出极为突出第十五页，编辑于星期一：十三点 三十六分。1.2.3

10、1.2.3 工业机器人全球竞争格局工业机器人全球竞争格局（万台）（年）第十六页，编辑于星期一：十三点 三十六分。（台/万人）1.2.3 1.2.3 工业机器人全球竞争格局工业机器人全球竞争格局第十七页，编辑于星期一：十三点 三十六分。1机器人操作机结构的优化设计技术机器人操作机结构的优化设计技术：机构向模块化、可重构方向发展机构向模块化、可重构方向发展；2机器人控制技术：重点研究开放式机器人控制技术：重点研究开放式、模块化控制系统模块化控制系统；1.2.4 1.2.4 工业机器人国外研发趋势工业机器人国外研发趋势 3多传感系统多传感系统融合技术融合技术：研究热点在于多传感器融合算法：研究热点在

11、于多传感器融合算法；4机器人遥控及监控技术机器人遥控及监控技术：机器人半自主和自主机器人半自主和自主控制控制技术，多机器人和技术，多机器人和操作者之间的协调控制操作者之间的协调控制技术；技术；5多智能体控制技术：主要对多智能体的群体体系结构、群体行为控制等多智能体控制技术：主要对多智能体的群体体系结构、群体行为控制等方面进行研究方面进行研究；6微型和微小机器人技术：研究主要在系统结构、运动方式、控制方法、微型和微小机器人技术：研究主要在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。传感技术、通信技术以及行走技术等方面。第十八页，编辑于星期一：十三点 三十六分。中国工业中国

12、工业机器人机器人发展现状发展现状竞争格局竞争格局研发趋势研发趋势与全球机器与全球机器人发展差距人发展差距 1.3 1.3 工业机器人国内发展状况工业机器人国内发展状况第十九页，编辑于星期一：十三点 三十六分。1.3 1.3 工业机器人国内发展状况工业机器人国内发展状况上海中国国际机器人展（上海中国国际机器人展（CIROS2015）-新松机器人新松机器人第二十页，编辑于星期一：十三点 三十六分。上海中国国际机器人展上海中国国际机器人展（CIROS2015）-埃夫特机器人埃夫特机器人1.3 1.3 工业机器人国内发展状况工业机器人国内发展状况第二十一页，编辑于星期一：十三点 三十六分。上海中国国际

13、机器人展上海中国国际机器人展（CIROS2015）-广州数控机器人广州数控机器人1.3 1.3 工业机器人国内发展状况工业机器人国内发展状况第二十二页，编辑于星期一：十三点 三十六分。截止截止2014年中国工业机器人保有量年中国工业机器人保有量17.5万台，预计万台，预计2015年增至年增至23.5万台万台国内工业机器人保有量国内工业机器人保有量1.3.1 1.3.1 工业机器人国内市场规模工业机器人国内市场规模（年）（万台）第二十三页，编辑于星期一：十三点 三十六分。中国工业机器人不同领域需求中国工业机器人不同领域需求1.3.1 1.3.1 工业机器人国内市场规模工业机器人国内市场规模第二十

14、四页，编辑于星期一：十三点 三十六分。中国工业中国工业机器人竞机器人竞争格局争格局技术领先技术领先实力雄厚实力雄厚实力雄厚实力雄厚研发实力研发实力突出突出创新不足创新不足技术受限技术受限川崎、现代、柯马、不二越、松下新松、博实、首钢莫托曼、埃夫特1.3.2 1.3.2 工业机器人国内竞争格局工业机器人国内竞争格局库卡、发那科、ABB第二十五页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2013年中国工业机器人销年中国工业机器人销量量36560台，其中本土品台，其中本土品牌机器人销量牌机器人销量9500台台2014年年47500台，本土品牌台，本土品牌16900台台中国工业机器人销售情况中国工业机器人销售

15、情况1.3.2 1.3.2 工业机器人国内竞争格局工业机器人国内竞争格局第二十六页，编辑于星期一：十三点 三十六分。1.现代精密加工以及装配技术的研究；现代精密加工以及装配技术的研究；2.精密精密减速器减速器、伺服电机性能及可靠性、伺服电机性能及可靠性技术技术；3.工业机器人新型控制器技术工业机器人新型控制器技术：研发研发具有自主知识产权的先进工业机器人控制器具有自主知识产权的先进工业机器人控制器。研究具有高研究具有高实时性实时性、多处理器并行工作的控制器硬件系统多处理器并行工作的控制器硬件系统；设计基于高性设计基于高性能能、低成本总线技术的控制和驱动模式低成本总线技术的控制和驱动模式；深入研

16、究先进控制方深入研究先进控制方法法，提高系统高速提高系统高速、重载重载、高高跟跟踪精度等动态性能踪精度等动态性能。1.3.3 1.3.3 工业机器人国内研发趋势工业机器人国内研发趋势第二十七页，编辑于星期一：十三点 三十六分。高精度机器人减速机：高精度机器人减速机：基本依赖进口基本依赖进口 伺服电机和驱动器：伺服电机和驱动器：大多需要进口大多需要进口机器人控制器：机器人控制器：性能与国外差距较大性能与国外差距较大 1.3.4 1.3.4 中国工业机器人与世界水平差距中国工业机器人与世界水平差距第二十八页，编辑于星期一：十三点 三十六分。3/3/2023谐波、谐波、RV减速器减速器精度不够精度不

17、够 1.3.4 1.3.4 中国工业机器人与世界水平差距中国工业机器人与世界水平差距第二十九页，编辑于星期一：十三点 三十六分。精密减速机、精密减速机、交流伺服电机、交流伺服电机、控制器是机器人的控制器是机器人的关键核心部件关键核心部件全球机器人行业，75%的精密减速机被日本的Nabtesco和Harm onic Drive垄断，日本的Nabtesco在工业机器人关节领域拥有60%的市场占有率交流伺服电机及控制器基本上被日本、德国、美国垄断，日本的安川、松下，德国西门子，美国Delta Tau公司的PMAC 1.3.4 1.3.4 中国工业机器人与世界水平差距中国工业机器人与世界水平差距第三十

18、页，编辑于星期一：十三点 三十六分。趋势趋势趋势之一：趋势之一：重载、高速、高精度重载、高速、高精度趋势之二：趋势之二：智能化智能化趋势之三：趋势之三：信息化、网络化信息化、网络化 1.4 1.4 工业机器人总体应用趋势工业机器人总体应用趋势第三十一页，编辑于星期一：十三点 三十六分。趋势之一：趋势之一：重载、高速、高精度重载、高速、高精度M-2000iA系列是世界上最大的可搬运超重物体的机器人，一次可举起1200公斤重，重复精度达0.3 mm，能够做到更快、更稳、更精确地移动大型部件。M-2000iA/1200配备有摄像机和高灵敏度的“手指”。1.4 1.4 工业机器人总体应用趋势工业机器人

19、总体应用趋势第三十二页，编辑于星期一：十三点 三十六分。趋势之二：趋势之二：趋势之二：趋势之二：智能化智能化智能化智能化 NEXTAGE可以自由移动，更加智能化。NEXTAGE的功能主要体现在上半身，身高730mm，肩宽576mm，体重20kg，有15个电机（头部2个、腰部1个、两支手臂各有6个），单臂最大有效载荷为1.5kg。NEXTAGE头部装有视觉传感器，能够定位识别自己的位置，通过CAN总线与控制系统通信。1.4 1.4 工业机器人总体应用趋势工业机器人总体应用趋势第三十三页，编辑于星期一：十三点 三十六分。趋势之三：趋势之三：趋势之三：趋势之三：信息化、网络化信息化、网络化信息化、网

20、络化信息化、网络化机器机器人人 1服务工程师服务工程师机器机器人人 2机器机器人人 3视频视频 监视监视服务器服务器服务器服务器PC工作站工作站客户工程师客户工程师无线局域网诊断用笔无线局域网诊断用笔记本电脑记本电脑ISDN调制解调器调制解调器互联网互联网远程网远程网无线局域网无线局域网局域网局域网视频视频 监视监视视频视频 监视监视视频视频 监视监视ISDN调制解调器调制解调器互联网互联网PC工作站工作站 1.4 1.4 工业机器人总体应用趋势工业机器人总体应用趋势PC-控制控制PC-控制控制PC-控制控制第三十四页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2 工业机器人集成控制系统工业机器人集成控

21、制系统2.1 机器人控制系统机器人控制系统分类分类2.2 PMAC控制系统控制系统2.3 工业工业PC集成控制系统集成控制系统2.4 开放式集成控制系统开放式集成控制系统2.5 机器人集成控制系统举例机器人集成控制系统举例第三十五页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.1 机器人控制系统机器人控制系统分类分类1 1、集中控制系统、集中控制系统用一台计算机实现全部的控制功能，充分利用了PC资源开放性；多种控制卡、传感器设备等都可以通过标准PCI插槽或通过标准串口、并口集成到控制系统中。易于实现系统的最优控制，整体性与协调性较好，基于PC的系统硬件扩展较为方便。系统控制缺乏灵活性，系统实时性差，可

22、靠性低。机器人控制系统是一种典型的多轴实时运动控制系统，按照控制方式可以分为以下三种控制系统：第三十六页，编辑于星期一：十三点 三十六分。3 3、分散控制系统、分散控制系统按系统的性质和方式将系统分成几个模块，每一个模块有不同的控制任务和控制策略，各模式之间可是主从关系，也可是平等关系。这种方式实时性好，易于实现高速、高精度控制，易于扩展，可实现智能控制，是目前流行的方式。其主要思想是“分散控制，集中管理”，即系统对其总体目标和任务可以进行综合协调和分配，并通过子系统的协调工作来完成控制任务，整个系统在功能、逻辑和物理等方面都是分散的，所以又称为集散控制系统或分散控制系统。2 2、主从控制系统

23、、主从控制系统采用主、从两级处理器实现系统的全部控制功能。主CPU实现管理、坐标变换、轨迹生成和系统自诊断等；从CPU实现所有关节的动作控制。主从控制方式系统实时性较好，适于高精度、高速度控制，但其系统扩展性较差，维修困难。2.1 机器人控制系统机器人控制系统分类分类第三十七页，编辑于星期一：十三点 三十六分。机器人集成系统优势：机器人集成系统优势：机器人普及为系统集成企业带来发展机机器人普及为系统集成企业带来发展机遇遇设备自给化率高的系统集成企业受益更设备自给化率高的系统集成企业受益更大大看好汽车、电子、物流与仓储领域的需看好汽车、电子、物流与仓储领域的需求空间求空间2.1 机器人控制系统机

24、器人控制系统分类分类第三十八页，编辑于星期一：十三点 三十六分。基于基于PMAC 运动控制卡的机器人控制系统，采用运动控制卡的机器人控制系统，采用IPC+DSP 的结构来实现机器人的控制的结构来实现机器人的控制 2.1 2.1 PMACPMAC集成集成控制系统控制系统PMAC是program multiple axis controller 可编程多轴运动控制卡，是集运动轴控制和PLC控制以及数据采集的多功能的运动控制产品第三十九页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.12.1 PMAC PMAC 集成控制系统集成控制系统PMAC 集成控制系统示例PMACPC/HMI用用户户界面界面放大器放大

25、器机械输入机械输入/输出输出USBEthernetSerialPCIVME总线总线Local General Purpose I/Os/Built-inAnalog/digital/Fieldbus10VPWMPFMSinusoidalFieldbusBrushBrushlessInductionStepper通讯通讯:机械机械 I/O:I/O:命令输出命令输出:电机类型电机类型:A quad B,Sinusoidal,Serial,Resolver,Incremental,Absolute反馈反馈:电机电机/编码器编码器第四十页，编辑于星期一：十三点 三十六分。机器人控制系统上位机程序人机界

26、面轨迹规划正运动学和逆运动学运算PTPCP三维仿真示教再现与下位机通讯运动状态监控控制指令下载 下位机程序伺服控制伺服终端伺服插补与上位机通讯上传关节信息获取指令信息2.12.1 PMAC PMAC 集成控制系统集成控制系统第四十一页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.22.2 工业工业PCPC集成控制系统集成控制系统扫描仪扫描仪电话上网电话上网打印机打印机ProfibusInterbusCANopenDeviceNetLightbusSercosEthernet DOS/WindowsXP/CEI/O 映射映射应用程序平台应用程序平台操作员界面操作员界面Windows 应用程序应用程序程序

27、开发平台程序开发平台 SystemManager PLC NC PTP I/OServer PLCServer NC PTPServer 实时核扩展实时核扩展用户模式用户模式VGA显示器显示器ModemRS 232 C并行口并行口局域网局域网软软 盘盘硬盘硬盘第四十二页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.22.2 工业工业PCPC集成控制系统集成控制系统 工业工业PCPC控制与传统控制方式的比较控制与传统控制方式的比较控制与传统控制方式的比较控制与传统控制方式的比较 传统控制组成传统控制组成 硬件硬件:可视化可视化 PC,PLC,NC/CNC 模块模块,微处理器系微处理器系 统统 软件软件:

28、多个操作系统多个操作系统,编程语言编程语言,编程系统编程系统接口接口:在硬件设备之间在硬件设备之间,在软件系统之间在软件系统之间,集中式配集中式配 电柜电柜 成本成本100%40%传统传统PCC复杂性复杂性传统传统100%60%PCC降低降低-40%降低降低-60%PC 控制组成控制组成硬件硬件:PC 和现场总线和现场总线,支持所有标准支持所有标准软件软件:Windows CE 操作系统操作系统,PLC,NC PTP,TwinCAT应用程序应用程序:Windows 软件产品和软件产品和 C,C+,VB,Delphi接口接口:标准化软件接口标准化软件接口,分布式配电柜分布式配电柜 优点：优点：成

29、本低成本低减少了组件减少了组件：可靠性增加可靠性增加,改善了互换性改善了互换性 降低复杂性降低复杂性：减少工程量减少工程量,把较多的时间把较多的时间 用于过程的优化上用于过程的优化上系统比较系统比较第四十三页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.22.2 工业工业PCPC集成控制系统集成控制系统 工业工业工业工业PCPCPCPC控制与传统控制方式的比较控制与传统控制方式的比较控制与传统控制方式的比较控制与传统控制方式的比较PC 硬件是标准化的和可互换的硬件是标准化的和可互换的现场总线现场总线 I/O 通过现场总线实现标准化，因此可互换通过现场总线实现标准化，因此可互换因特处理器系列和微软操作系

30、统保持了连续性因特处理器系列和微软操作系统保持了连续性PC 控制提供了控制提供了 PLC，NC，闭环控闭环控，.，在标准硬件上完成项目应用在标准硬件上完成项目应用独立于硬件供应商独立于硬件供应商独立于硬件供应商独立于硬件供应商 对软件和专项技术的投资得到长期对软件和专项技术的投资得到长期保护保护某一厂家的所有设备采用同一个标准的硬件平台某一厂家的所有设备采用同一个标准的硬件平台第四十四页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.22.2 工业工业PCPC集成控制系统集成控制系统 工业工业工业工业PCPCPCPC控制技术控制技术控制技术控制技术信息技术与自动化技术完美结合信息技术与自动化技术完美结合

31、机器机器 1服务工程师服务工程师机器机器 2机器机器 3PC-控制控制视频视频 监视监视服务器服务器服务器服务器PC 工作站工作站客户工程师客户工程师无线局域网诊断用无线局域网诊断用笔记本电脑笔记本电脑ISDN调制解调器调制解调器互联网互联网远程网远程网无线局域网无线局域网局域网局域网视频视频 监视监视视频视频 监视监视视频视频 监视监视ISDN调制解调器调制解调器互联网互联网PC-控制控制PC-控制控制PC 工作站工作站第四十五页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.22.2 工业工业PCPC集成控制系统集成控制系统 分分为为 4-IT 系统系统:基于基于PC 并并采用采用 NT 技术的系统

32、技术的系统:管理层管理层过程管理过程管理过程监视过程监视过程控制过程控制局域网局域网IT 管理层管理层服务器服务器生产模型生产模型PC-控制控制PC-控制控制PC用作传统用作传统PLCPC 工作站工作站 主控系统主控系统:基于基于Win CE的的 PC 控制控制 PC 技术技术 I/O:开放的现场总线系统开放的现场总线系统 工业工业PCPC控制技术控制技术信息技术与自动化技术完美结合信息技术与自动化技术完美结合第四十六页，编辑于星期一：十三点 三十六分。开放式结构的机器人控制系统,需要建立一个开放的、标准的、经济的、可靠的软硬件平台。基于标准总线结构,具有可伸缩性具有必要的实时计算能力要求硬件

33、系统模块化,便于添加或更换各种接口、传感器等低成本硬件可移植性,便于升级和软件复用交互性和分布性效率软件2.3 2.3 开放式集成控制系统开放式集成控制系统第四十七页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.32.3 开放式集成控制系统开放式集成控制系统第四十八页，编辑于星期一：十三点 三十六分。可扩展性(Extensibility)：系统可以灵活地增加硬件设备控制接口来实现功能的拓展和性能的提高；互操作性(Interoperability)：控制器的核心部分对外界应该表现成为一个符合一定标准的计算机，它能与外界的一个或多个计算机交换信息；可移植性(Portability)：机器人的应用软件可以在

34、不同环境下互相移植；可增减性(Scalability)：机器人系统的性能和功能可以根据实用需求很方便地增减。开放式集成控制系统具有的特性：开放式集成控制系统具有的特性：2.32.3 开放式集成控制系统开放式集成控制系统第四十九页，编辑于星期一：十三点 三十六分。软件设计任务包括 PC 端控制软件设计；控制软件包括 GUI 设计、核心控制算法设计、通信控制软件设计。SoftSoftSoftSoft型开放式运动控制器开发型开放式运动控制器开发型开放式运动控制器开发型开放式运动控制器开发以EtherCAT开发为例，开发一般都是采用TwinCAT 作为主站。TwinCAT提供了强大的EtherCAT主

35、站功能，包括XML文件、EEPROM配置文件的读取/下载、EtherCAT从站设备的扫描查看等。使用TwinCAT查看EtherCAT从站设备的结果。由于TwinCAT软件是基于Windows风格，有着良好的人机界面，并且功能强大，非常便于从站设备的开发。2.3 2.3 开放式集成控制系统开放式集成控制系统第五十页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统2.4.2 工业机器人研究成果工业机器人研究成果2.42.4 机器人集成控制系统举例机器人集成控制系统举例第五十一页，编辑于星期一：十三点 三十六分。焊接机器人就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人

36、。2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第五十二页，编辑于星期一：十三点 三十六分。主要由机器人本体、控制系统、焊接系统、焊接传感器及系统安全保护部分、周边设备组成。智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第五十三页，编辑于星期一：十三点 三十六分。机械本体：采用6自由度的关节机器人，前3个自由度（1、2、3轴）用于控制焊枪端部的空间位置，后3个自由度（4、5、6轴）用于控制焊枪的空间姿态。弧焊机器人机械本体弧焊机器人机械本体2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第五十四页，编辑于星期一：十三点

37、 三十六分。本体控制部分本体控制部分实现机器人本体的基本控制焊接控制部分焊接控制部分负责对焊接电源进行控制，发出焊接开始指令，自动控制和调整焊接参数（如电流、电压、时间），控制焊接电源动作 弧焊机器人控制部分弧焊机器人控制部分弧焊机器人控制部分弧焊机器人控制部分2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第五十五页，编辑于星期一：十三点 三十六分。弧焊机器人焊接传感器及系统安全保护部分弧焊机器人焊接传感器及系统安全保护部分机器人的末端焊枪上装有力传感器或者接近传感器，可以使机器人在过分接近工件或者发生碰撞时停止工作。安全保护部分是弧焊机器人系统安全运行的重要保障，起到防止机器人伤人或者

38、保护周边设备的作用。主要包括驱动系统过热自断电保护、动作超限位自断电保护、超速自断电保护、机器人系统工作空间干涉自断电保护和人工急停断电保护等。传感部分安全保护部分2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第五十六页，编辑于星期一：十三点 三十六分。弧焊机器人周边设备弧焊机器人周边设备弧焊机器人周边设备弧焊机器人周边设备焊接变位机焊接变位机移动滑台移动滑台焊枪清理装置焊枪清理装置自动换枪装置自动换枪装置 2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第五十七页，编辑于星期一：十三点 三十六分。在汽车消声器生在汽车消声器生在汽车消声器生在汽车消声器生产线的应用产线的应用产线的应用

39、产线的应用焊接变位机是通过倾斜和回转动作，将工件置于便于实施焊接作业位置的机械或机器。焊接变位机与机器人连用可增大机器人工作空间，缩短辅助时间，提高劳动生产率，改善焊接质量。2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第五十八页，编辑于星期一：十三点 三十六分。滑移平台滑移平台滑移平台滑移平台：主要是安置机器人或焊丝支架，特别是在焊接大型工件时，移动滑台加大了机器人的工作空间。2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第五十九页，编辑于星期一：十三点 三十六分。清枪装置清枪装置:焊枪自动清枪站主要包括焊枪清洗机、喷化器和焊丝剪断装置3部分。机器人在焊接过程中焊钳的电极头氧化磨

40、损、焊枪喷嘴内外残留的焊渣以及焊丝伸长的变化严重影响了产品的焊接质量。清枪效果图清枪效果图2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第六十页，编辑于星期一：十三点 三十六分。换枪装置换枪装置：在机器人焊接作业过程中，焊枪用于不同填充材料的自动焊接，自动换枪装置可适应改变焊接方法的自动焊接。2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第六十一页，编辑于星期一：十三点 三十六分。多层多道相贯曲线簇焊接效果图多层多道相贯曲线簇焊接效果图中厚板空间轨迹焊接机器人工作站中厚板空间轨迹焊接机器人工作站中厚板空间轨迹焊接机器人装备研制（与北京中电华强公司合中厚板空间轨迹焊接机器人装备研制（

41、与北京中电华强公司合中厚板空间轨迹焊接机器人装备研制（与北京中电华强公司合中厚板空间轨迹焊接机器人装备研制（与北京中电华强公司合作，北京市科委项目（作，北京市科委项目（作，北京市科委项目（作，北京市科委项目（Z111104059111003Z111104059111003）2.4.1 2.4.1 焊接机器人系统焊接机器人系统第六十二页，编辑于星期一：十三点 三十六分。码垛机器人（码垛机器人（863-512-9418-04-01，863-512-9502-01（1994年年-今）今）2.4.2 2.4.2 工业机器人研究成果工业机器人研究成果第六十三页，编辑于星期一：十三点 三十六分。机器人磨削

42、抛光加工系统（机器人磨削抛光加工系统（2007AA04Z2443，2012AA041304（2005年年-今）今）2.4.2 2.4.2 工业机器人研究成果工业机器人研究成果第六十四页，编辑于星期一：十三点 三十六分。2.4.2 2.4.2 工业机器人研究成果工业机器人研究成果第六十五页，编辑于星期一：十三点 三十六分。机器人焊接加工系统（机器人焊接加工系统（863-512-9804-02，863-512-9802-05（1999-2002年）；年）；Z111104059111003（2012-2013年）年）2.4.2 2.4.2 工业机器人研究成果工业机器人研究成果第六十六页，编辑于星期一

43、：十三点 三十六分。大型复杂曲面钢板水火成型机器人（大型复杂曲面钢板水火成型机器人（863-512-9921-02，2001AA421200-02（1998-2005年）年）2.4.2 2.4.2 工业机器人研究成果工业机器人研究成果第六十七页，编辑于星期一：十三点 三十六分。3 工业机器人发展展望工业机器人发展展望第六十八页，编辑于星期一：十三点 三十六分。1、国内企业发展势头良好、国内企业发展势头良好 据中国机器人产业联盟统计，2014年国内企业在我国销售工业机器人总量超过16900台；工业机器人国内发展势态工业机器人国内发展势态工业机器人国内发展势态工业机器人国内发展势态2、中国连续两年

44、成为全球第一大工业机器人市场、中国连续两年成为全球第一大工业机器人市场 2014年中国市场共销售工业机器人5.7万台，较上年增长55%，约占全球市场总销量的四分之一，连续两年成为全球第一大工业机器人市场；3、多关节机器人市场需求广泛，国产坐标机器人竞争力强、多关节机器人市场需求广泛，国产坐标机器人竞争力强 从机械结构看，多关节机器人是中国市场上的主力机型，销量占国产工业机器人总销量的比重超过50。3、工业机器人发展展望、工业机器人发展展望第六十九页，编辑于星期一：十三点 三十六分。年份部门政策法规目的2012国务院“十二五”国家战略性新兴产业发展规划突破新型传感器与智能仪器仪表、自动控制系统、

45、工业机器人等感知、控制装置及其伺服、执行、传动零部件等核心关键技术，提高成套系统集成能力2012工信部高端装备制造业“十二五”发展规划智能制造装备中提出重点开发智能控制系统、伺服控制机构、工业机器人和专业机器人等八大类典型的智能测控装置和部件并实现产业化2012科技部智能制造科技发展“十二五”专项规划攻克工业机器人本体、精密减速器、伺服驱动器和电机、控制器等核心部件的共性技术，自主研发工业机器人工程化产品，实现工业机器人及其核心部件的技术突破和产业化2012财政部财政补贴财政部公示2012年智能制造装备项目拟支持名单，用以支持包括软控股份和赛轮股份的轮胎行业工业机器人产业化、海大集团的面向包装

46、物流领域的搬运机器人等工业机器人项目和智能制造系统集成应用2013成立中国机器人产业联盟推动我国机器人的产、学、研、用，加速机器人技术与产品在各行业中的普及应用国家政策国家政策3、工业机器人发展展望、工业机器人发展展望第七十页，编辑于星期一：十三点 三十六分。国内工业机器人市场驱动因素分析国内工业机器人市场驱动因素分析经济结构转型经济结构转型人工替代人工替代政策扶持政策扶持3、工业机器人发展展望、工业机器人发展展望第七十一页，编辑于星期一：十三点 三十六分。国产机器人发展成功路径国产机器人发展成功路径伺服系统及伺服系统及控制器控制器核心算法核心算法精密减速器精密减速器应用和集成应用和集成技术技

47、术现阶段国内机器人厂商在高端领域不能直接与国外企业竞争，国内机器人的成功之道在于打通上下游产业链，生产经济型机器人本体，尤其要突破减速机等关键零部件。3、工业机器人发展展望、工业机器人发展展望第七十二页，编辑于星期一：十三点 三十六分。国内机器人企业突破关键零部件的两种思路国内机器人企业突破关键零部件的两种思路走关键零部件自主研发路线：南京埃斯顿、广州数控等企业利用原来在机床数控系统和伺服系统方面的经验，自主研发机器人控制器和伺服系统走深度合作路线：打通机器人产业上下游，联合上游关键零部件厂商，如固高、南通振康等，共同突破减速机等关键零部件3、工业机器人发展展望、工业机器人发展展望第七十三页，

48、编辑于星期一：十三点 三十六分。3、工业机器人发展展望、工业机器人发展展望模块化与可重构化是现阶段机械架构发展的主要动向；PC机的开放型控制器是机器人体系发展的一个主要方向，目的就是为了完善机器人，使其逐渐走向网络化和标准化；传感器在机器人中发挥重要的作用，不仅运用传统的速度传感器、位置传感器等，同时也引进先进的视觉传感器、触觉传感器和听觉传感器，促使机器人逐渐向智能化方向发展和推进；装配、焊接等机械产品逐渐向模块化、标准化及系列化方向推进和发展，及系统动态的仿真等。机器人的发展 现状与动态第七十四页，编辑于星期一：十三点 三十六分。谢谢Thanks贠贠 超超 教授教授北京航空航天大学机器人研究所北京航空航天大学机器人研究所手机：手机：13701291121Email:第七十五页，编辑于星期一：十三点 三十六分。