國內發(fā)展
我國工業(yè)機器人起步于70年代初期,經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,大致經(jīng)歷了3個(gè)階段:70年代的萌芽期,80年代的開(kāi)發(fā)期和90年代的適用化期。
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70年代是世界科技發(fā)展的一個(gè)里程碑:人類(lèi)登上了月球,實(shí)現了金星、火星的軟著(zhù)陸。我國也發(fā)射了人造衛星。世界上工業(yè)機器人應用掀起一個(gè)高潮,尤其在日本發(fā)展更為迅猛,它補充了日益短缺的勞動(dòng)力。在這種背景下,我國于1972年開(kāi)始研制自己的工業(yè)機器人。
進(jìn)入80年代后,在高技術(shù)浪潮的沖擊下,隨著(zhù)改革開(kāi)放的不斷深入,我國機器人技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究得到了*的重視與支持。"七五"期間,投入資金,對工業(yè)機器人及其零部件進(jìn)行攻關(guān),完成了示教再現式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開(kāi)發(fā),研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧焊和搬運機器人。1986年高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)開(kāi)始實(shí)施,智能機器人主題跟蹤世界機器人技術(shù)的前沿,經(jīng)過(guò)幾年的研究,取得了一大批科研成果,成功地研制出了一批特種機器人。
從90年代初期起,我國的國民經(jīng)濟進(jìn)入實(shí)現兩個(gè)根本轉變時(shí)期,掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮,我國的工業(yè)機器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步,先后研制出了點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機器人,并實(shí)施了一批機器人應用工程,形成了一批機器人產(chǎn)業(yè)化基地,為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎。
雖然*的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中,但和國際同行相比,差距依舊明顯。從市場(chǎng)占有率來(lái)說(shuō),更無(wú)法相提并論。工業(yè)機器人很多核心技術(shù),當前我們尚未掌握,這是影響我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2014-2018年*工業(yè)機器人行業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)需求預測與轉型升級分析報告》數據顯示,2013年*市場(chǎng)共銷(xiāo)售工業(yè)機器人近3.7萬(wàn)臺,約占全球銷(xiāo)量的1/5,總銷(xiāo)量超過(guò)日本,位居全球。而且我國市場(chǎng)銷(xiāo)售機器人的數量,年化增長(cháng)率高達34%。成為全球增長(cháng)速度快的工業(yè)機器人市場(chǎng)。預計到2018年工業(yè)機器人年供應量超過(guò)91000臺。
控制技術(shù)
機器人控制系統是機器人的大腦,是決定機器人功能和性能的主要因素。
工業(yè)機器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機器人在工作空間中的運動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等。具有編程簡(jiǎn)單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線(xiàn)操作提示和使用方便等特點(diǎn)。
關(guān)鍵技術(shù)包括:
(1)開(kāi)放性模塊化的控制系統體系結構:采用分布式CPU計算機結構,分為機器人控制器(RC),運動(dòng)控制器(MC),光電隔離I/O控制板、傳感器處理板和編程示教盒等。機器人控制器(RC)和編程示教盒通過(guò)串口/CAN總線(xiàn)進(jìn)行通訊。機器人控制器(RC)的主計算機完成機器人的運動(dòng)規劃、插補和位置伺服以及主控邏輯、數字I/O、傳感器處理等功能,而編程示教盒完成信息的顯示和按鍵的輸入。
(2)模塊化層次化的控制器軟件系統:軟件系統建立在基于開(kāi)源的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統Linux上,采用分層和模塊化結構設計,以實(shí)現軟件系統的開(kāi)放性。整個(gè)控制器軟件系統分為三個(gè)層次:硬件驅動(dòng)層、核心層和應用層。三個(gè)層次分別面對不同的功能需求,對應不同層次的開(kāi)發(fā),系統中各個(gè)層次內部由若干個(gè)功能相對對立的模塊組成,這些功能模塊相互協(xié)作共同實(shí)現該層次所提供的功能。
(3)機器人的故障診斷與安全維護技術(shù):通過(guò)各種信息,對機器人故障進(jìn)行診斷,并進(jìn)行相應維護,是保證機器人安全性的關(guān)鍵技術(shù)。
(4)網(wǎng)絡(luò )化機器人控制器技術(shù):當前機器人的應用工程由單臺機器人工作站向機器人生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)展,機器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得越來(lái)越重要?？刂破魃暇哂写?、現場(chǎng)總線(xiàn)及以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)功能?？捎糜跈C器人控制器之間和機器人控制器同上位機的通訊,便于對機器人生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行監控、診斷和管理。
技術(shù)特點(diǎn)
(1)技術(shù)先進(jìn)工業(yè)機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應用開(kāi)發(fā)等先進(jìn)制造技術(shù)于一體,通過(guò)對過(guò)程實(shí)施檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理和決策,實(shí)現增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本、減少資源消耗和環(huán)境污染,是工業(yè)自動(dòng)化水平的高體現。
(2)技術(shù)升級工業(yè)機器人與自動(dòng)化成套裝備具備精細制造、精細加工以及柔性生產(chǎn)等技術(shù)特點(diǎn),是繼動(dòng)力機械、計算機之后,出現的全面延伸人的體力和智力的新一代生產(chǎn)工具,是實(shí)現生產(chǎn)數字化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò )化以及智能化的重要手段。
(3)應用領(lǐng)域廣泛工業(yè)機器人與自動(dòng)化成套裝備是生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵設備,可用于制造、安裝、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節,并廣泛應用于汽車(chē)整車(chē)及汽車(chē)零部件、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè),應用領(lǐng)域非常廣泛。
(4)技術(shù)綜合性強工業(yè)機器人與自動(dòng)化成套技術(shù),集中并融合了多項*,涉及多項技術(shù)領(lǐng)域,包括工業(yè)機器人控制技術(shù)、機器人動(dòng)力學(xué)及仿真、機器人構建有限元分析、激光加工技術(shù)、模塊化程序設計、智能測量、建模加工一體化、工廠(chǎng)自動(dòng)化以及精細物流等先進(jìn)制造技術(shù),技術(shù)綜合性強。
技術(shù)原理
機器人控制系統是機器人的大腦,是決定機器人功能和性能的主要因素。
工業(yè)機器人技術(shù)工業(yè)機器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機器人在工作空間中的運動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等。具有編程簡(jiǎn)單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線(xiàn)操作提示和使用方便等特點(diǎn)。[2]
關(guān)鍵技術(shù)包括:
(1)開(kāi)放性模塊化的控制系統體系結構:采用分布式CPU計算機結構,分為機器人控制器(RC),運動(dòng)控制器(MC),光電隔離I/O控制板、傳感器處理板和編程示教盒等。機器人控制器(RC)和編程示教盒通過(guò)串口/CAN總線(xiàn)進(jìn)行通訊。機器人控制器(RC)的主計算機完成機器人的運動(dòng)規劃、插補和位置伺服以及主控邏輯、數字I/O、傳感器處理等功能,而編程示教盒完成信息的顯示和按鍵的輸入。
(2)模塊化層次化的控制器軟件系統:軟件系統建立在基于開(kāi)源的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統Linux上,采用分層和模塊化結構設計,以實(shí)現軟件系統的開(kāi)放性。整個(gè)控制器軟件系統分為三個(gè)層次:硬件驅動(dòng)層、核心層和應用層。三個(gè)層次分別面對不同的功能需求,對應不同層次的開(kāi)發(fā),系統中各個(gè)層次內部由若干個(gè)功能相對對立的模塊組成,這些功能模塊相互協(xié)作共同實(shí)現該層次所提供的功能。
(3)機器人的故障診斷與安全維護技術(shù):通過(guò)各種信息,對機器人故障進(jìn)行診斷,并進(jìn)行相應維護,是保證機器人安全性的關(guān)鍵技術(shù)。
工業(yè)機器人
(4)網(wǎng)絡(luò )化機器人控制器技術(shù):當前機器人的應用工程由單臺機器人工作站向機器人生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)展,機器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得越來(lái)越重要?？刂破魃暇哂写?、現場(chǎng)總線(xiàn)及以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)功能?？捎糜跈C器人控制器之間和機器人控制器同上位機的通訊,便于對機器人生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行監控、診斷和管理
