浅谈工业机器人的应用与前景.pdf

Ac a dem i c 学术 机械设备的工作人员包括操作人员和管理 人员。现代机械设备 的造价都非常高，要提高 机械设备的使用寿命和工作效率，就必须提高 工作人员的素质。对工作人员进行专业知识技能 的培训，让他们接触新技术新知识，努力提高他 们对机械设备的认识度，尽量减少机械设备运作 过程中操作失误带来的损坏。提高管理人员的素 质，促进维护工作的顺畅进行，提高维护质量 ， 为机械设备的维护制定合适的检修计划，保证检 修的质量，保证机械设备的正常运转。 3 3 建立维护保养的责任体制 我国机械设备的维护 中很少有责任制度 ， 这导致维护人员在维护 中掉 以轻心，总是会忽 视一些问题，而这些忽视的问题在长期的作用下 就有可能爆发极大的影响，导致机械设备的损坏 或安全生产事故的发生。因此，企业要建立完善 的维护保养责任体制，将维护工作具体分配到每 一 个人身上。当机械设备进行预防性维护之后， 投入使用一段时间就发生了某些故障，那么就根 据维护保养的档案资料追究个人责任，以此来督 促管理人员认真做好维护保养工作。 3 4 加强对机械设备使用环境的控制 机械设备的使用 中很多时候是在室外进行 的，室外恶劣的环境会给机械设备带来一定的 损坏，而环境的因素有些部分是可控制的，如： 空气中的粉尘、天气状况对机械设备的性能产 生一定的负面影响，那么在施工过程 中应该采 取一些措施来减少环境对设备的不 良影响，保 证机械设备性能的稳定。 3 5 加强机械设备的日常检查工作 机械设备的 日常检查工作是尽量避免安全 生产事故的重要措施 ，也是机械设备维护工作 中的一个基本环节。 对机械设备进行日常检查， 及时发现机械设备中一些安全隐患，分析机械 设备 中的故障发生的规律，促进机械设备故障 处理水平的提高，保证机械设备的正常运转 。 3 6 维护保养要及时、适时 机械设备损坏的渐进性和模糊性要求维护 保养要及时、适时。因此，要对机械设备 的运 行状态进行全面系统的监测，及时发现机械设 备的安全隐患，发现机械设备的先天性缺陷， 从而不断优化机械设备的结构，提高机械设备 的性能，促进机械设备工作效率的提高。维护 保养的及时、适时可以有效减少机械设备的维 护费用，减少开支，使每一笔开支都用到实处。 结束语 随着我国工业化进程的不断加快，机械设 备的维护保养也要跟上发展步伐，要利用先进 科学技术来开展严谨有序的维护工作 ，促进机 械设备工作效率和使用寿命 的提高，提高企业 的经济效益。 参考文献： 1 赵东超，刘帅 机械设备维修与保养 J 科技与企业，2 0 1 3( 6 ) 2 陈 占峰 浅述机械设备使用滚动轴承 的要 求 J 城市建设 理论研究 ( 电子版 )， 2 0 1 2 ( 3 ) 3 王蕴辉 械设备故障诊断的基本原理和 方法 J 知识经 济 ，2 0 0 9 ( 8 ) _ 4 李晓君 机械设备损坏的机理、特征及 维护探究 J 机电信息，2 0 1 2 ( 6 ) 作者简介： 杨健 ( 1 9 8 7 0 7 )，性别：男，籍贯：吉林 省辽源市，工作单位：东北特钢集团北满特钢， 学历：本科，职称：助理工程师，研究方 向： 机械 浅谈工业机器人的应用与前景 北京信息科技大学 - 孙加林 苏超 李俊韬 摘 要 ： 工业机器人是世纪重大高科技成果之一 ， 机器人产品已在社会豹许多领域得到 广泛应用 ， 为提高世界工业自动化水平发挥了重要作用。研究工业机器人的作用和 应用状况 ， 分析其发展趋势 ， 将有助于更好地发展我国的机器人产业。 9 2 Ma c h i n e C h in a中国机械 很多领域，正如计算机技术一样，机器人技术 正在 日益改变着我们的生产方式，以至今后的 生活方式 ( 比尔 盖茨在微软创立 3 0年时向世 界预言：机器人将 与个人电脑一样迈入家家户 户，彻底 改变人类的生活方式)。因此，我们 有必要 以极大的兴趣关注它的发展 ，研 究它的 未来，迎接它给我们带来的机遇。 1 工业机器人的发展历程 第一代：6 0年代初，美国U n in a t io n公司 成功研制第一台数控机械手，它是具有记忆存 储能力的示教再现式机器人， 1 9 6 2年美国A M F 盯 ，会 “ 国 社 _兰一 哥 ； S t S： 一 一 是 一 一 一 一 昌 言 一 一 一 一 一 引 过 s ) 0 x n 1 t e 0 n t n ( 0 c u 曲 t p 一 。 t m 饥 y a K 刚 鲫 m _匕 一 一 一 一 一 一 一 一 气 鼋 I ， 窟 位麓 瘦 金 f 朋 赫壤 图 1自行车前 三角架弧焊系统 窆鹏多美嘴譬 S 4 繇 )慧液怒萎毫器祝 _ 表 2 采用弧焊机器入后的效益 公 司推 出的 “ v E R s A T R A N ” 和 U N I M A T I O N公 司推 出的 “ U N I M A T E ”是机器人产品最早的实用机型 ( 示教再现)。 第二代 ：7 O年代，出现 了具有感觉传感器 的机器人，具有一定的自适应能力 第三代：8 O 年代，具有智能功能的机器人， 具有灵活的思维功能。到了 9 O 年代，随着计算 机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展， 机器人技术也得到了飞速发展。除了工业机器人 水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机 器人系统也有了长足的进展 ( 信息与网络化 ) 。 2 工业机器人的应用 经过近几十年 的发展，机器人 已初步形成 了一个近百万人的 “ 王国”，机器 人发展迅速 种类繁多，国际上依据其技术特点和规模大小 的不同，对它们进行 了分类。1 9 9 0年在工业机 器人国际标准大会上把机器人分为四类： ( 1 ) 顺序型：很多固定作业的装配机械手都属于此 类。 ( 2 )沿轨道作业型。这类机器人能执行受 控过程。 ( 3 )远距离作业型。这类机器人可接 受遥控， 对操作者的行为反应可通过编程实现。 ( 4 )适应型或者智能型。它们具有感知、适应 或学习功能。 ( 见图 1) 2 1 弧焊机器人应用实例 弧焊机器人在我国已应用在汽车、自行车、 汽车千斤顶等大批量机械产品的自动焊接生产 中。1 9 8 9年天津 自行车二厂采用国产机器人焊 接 自行车前三角架，提高 了产品质量，并获得 Ac a d e m i c 学术 了显著的社会、经济效益。 2 1 1 系统组成 G J R G 1弧焊机器人及控制 系统、双工位回 转工作 台及夹具、焊接设备及其他附属设备， 见 图 1 。 G R J G 1 弧焊机器人的技术参数 ( 见表 1 ) 。 双 工 位 回转 工 作 台，可 手 动 操 作 回转 1 8 0 。中间加隔板，工人在一边上、下料，另 一 边由机器人施焊。气动定位锁紧。回转夹具 出现误动作时，机器人不动作，以保安全。 2 1 2 工件 ( 见图 2 ) 图2男、女 自行车前三角架结构形式 2 1 3 焊 接工 艺要 点 1 ) 注 意焊 枪 起弧 后快速移到起焊点并延时，以防虚焊；熄弧时 逐渐减小 电流至零。2 ) 焊接 电压采用 D c 1 6 4 4 V ，焊 接 电流采 用 D C 6 0 4 0 0 A ；焊 接 速度 为 5 2 0 m mS ；混合气体 比例 ( 体积分数 ) C 0 2 ：A r 为 l：4 。 z 1 4 经济效益 ( 见表 2) 2 1 4 1 废除了旧的采用管接头连接的盐 浴钎焊工艺，采用机器人对三角架接头处进行 直接焊接， 大大节约了金属材料及工时，见表 2 。 2 1 4 2 提高了产品质量，产 品一次合格 率由过去的9 3 上升到 9 9 。 2 1 4 3 根据表 ，如果按该厂年产 4 0万辆 自行车计算，则可节约原材料约 1 5 0 0 t ，每年节 约工时 3 2人年。 2 1 4 4 由于省掉了盐浴炉钎焊，大大降 低 了能耗，减轻了工人 的劳动强度：同时由于 回转工作台装有遮光板，上方有固定风道，改 善了工人的劳动环境。 2 1 4 5 以往产品更新需要一年时间，现 在两个月即可推出一种新车型，增强了产 品竞 争能力。 2 2 压铸机器人应用实例 压铸机器人是在恶劣环境下 2 4 h 代 替人工 操作的极好的例子。目前用于压铸的机器人大 多是通用型机器人，专 门用于 自动压铸系统的 机器人为数极少，A L M A R T系列机器人是其中具 有代表性的一种，该系列 自7 0 年代推出，至 9 O 年代 己开发出三代型号，用于 8 0 、1 2 5 、1 5 0 、 2 5 0 t 压铸机 ，进行汽车零件等的压铸生产。一 般来说，引入压 铸机器人的条件至少包括以下 各项： 2 2 1 力求将自动浇注机、 压铸机、 机器人、 切边压力机、堆垛装置连成一系统。 2 2 2 要有足够的工作空间，既不影响机 器人的动作，又不妨碍更换金属模的作业。 2 2 3 机器人及系统选择要满足生产节拍 中国机械 Ma c h i n e C h i n a g3 八 Caaem I C 学 术 的要求。 2 2 4 除 特殊 需求外，夹持 器应尽 量通 用化并具有适 当强度 ( 以防搬运中工件脱落变 形 ) 。 2 2 5 具有检测工件的手段。 2 2 6 具有一定的安全保证措施。 作业系统的平面布置与构成应随不同的生 产要求而定。作为压铸机器人应用一例。 使用压铸机器人，可得到如下效益： 2 2 6 1 保证产品质量均匀稳定。 2 2 6 2 集约化生产，有效利用时间，缩 短了作业周期，劳动生产率提高了5 O 。 2 2 6 3 实现 了多品种、少批量的柔性化 生产 。 2 2 6 4 一人可同时管理多台压铸机，节 省劳力达 6倍以上。 2 2 6 5 不必熟练操作工，节省培训费用。 2 2 6 6 把操作者从多尘、易被烧伤 的恶 劣环境中解放出来。 2 3 装配机器人应用实例 2 3 1 用 机 器 人 装 配 电 子 印 制 电路 板 ( P C B )日本日立公司的一条 P C B 装配线，装备了 各型机器人共计 5 6台。可灵活地对插座、可调 电阻、I F I 线 圈、D I P I C芯 片和轴向、径 向元 件等多种不同品种的电子元器件进行P C B 插装。 各类 P C B的 自动插装率达 8 5 ，插装线的节拍 为 6 s 。 该线具有 自动卡具调整系统和检测系统， 机器人组成的单元式插装工位既可适应工作节 拍和精度 的要求，又使得装配线的设备利用率 高，装配线装配 工艺的组织可灵活地适应各种 变化的要求。 2 3 2 用机器人装配计算机硬盘 用两台 S C A R A型装配机器人装配计算机硬 盘的系统如图 3所示。 f 悴靛j睑簟意 ：j 帆器人裟 汁 帆硬虢 一 蝶钊 供给 兀 2 装 机 器 人l 0 送 道1 控 射 i器 5 定化 器 6 随行 必 7 拧 螺钉 它具有一条传送线、两个装配工件供应单 元 ( 一个单元供应 A E五种部件；另一个单 94 Ma c h in e C h i n a中国机械 元供应螺钉 ) 。 传送线上的传送平 台是装配作业的基 台。 一 台机器人负责把 A E五个部件按装配位置 互相装好，另一台机器人配有拧螺钉手爪，专 管把螺钉按一定力矩要求安装到工件上。全部 系统是在超净间安装工作的。 3 结 语 工业机器人有着广泛的应用前景，机器人 就是任何高级 的自动机械，机器人正向着 “ 小 而有力 ”的方向迅速发展。 当今机器人技术正逐渐向着具有行走能力、 多种感觉能力 以及对作业环境 的较强自适应能 力的方面发展 。各种类型具有视觉、触觉、高 灵巧手指、能行走的智能机器人相继出现 ，开 始用于精密装配、核工业、宇航和深海开发、 各种恶劣环境和农业部 门，并 出现了多传感器 融合、具有一定语言能力的机器人。机器人的 应用领域将覆盖到下表所示的范围。 3 1 导盲机器人 又称导盲犬 ，感觉器能不 断地检测路标 ， 以确定 自己的路线 ，电脑可根据盲人想走 的路 线将这些信息与预先存储的街道地图相 比较 ， 给出控制信号 ，指挥行走装置向前行走 ， 并不 断进行修正。盲人和导盲犬之间还可 以交流， 导盲犬会按照主人的命令通过路 口，遇到障碍 物时，会及时提醒主人注意安全 。 3 2 供人娱乐的机器人 韩国推 出了会踢足球 的一对 机器人 “ I C O 和 G I C O ”，与普通的玩具机器人不同，装有可 以变换程序的微处理器。它们 内置足球游戏的 程序，可由两个人通过无线 电进行操作 。此外， 如果把它们连接到个人 电脑上并变换程序，还 可使他们进行沿着指定的路线行走、互相摔跤、 跳舞等各种游戏图 6 3 3 机器 人医生 麻醉，建立先进 的闭式体外循环，在胸部 打两个小孔，机械手伸了进来， “ 握” 住 了进入人体内的小摄像头。切口， 开始做手术。这种名叫 “ 利萨”的机器手为近 3 0 位病人做过手术。“ 利萨” 在手术中负责“ 抓” 着摄像头， “ 听”着大夫发出的 “ 上、下、左、 右移动”的指令，用 电脑进行声控，使他 通过电脑显示屏 ， 看清楚手术的视野， 以便操作。 3 4 工业机器人佣工 去年，富士康公布了惊人的机器人计划。 表示打算在未来三年增加 1 百万个机器人装配 线。一百万个机器人是什么概念，相 当于 目前 现有工业机器人的数量的两倍。不过仍有许多 不确定因素，包括他们是否可以保持产量。可 以肯定 的是，市场对灵活、高效、安全的工业 机器人存在一个 巨大的需求，新一代工业机器 人将更加灵巧和便宜。工业机器人大范围应用 将开启一个新时代。 3 5 智能设备机器人 机器人可 以由传感器、处理 器、显示设 备、网络等元素组成。智能手机和平板电脑似 乎具备了这些特性。iR o b o t 公司已经开发出一 个叫 A v a的远程机器人，可以在平板电脑上使 用。再 比如，两个西雅 图的工程师从募捐网站 K ic k s t a r t e r拿到 1 0 万美元并迅速开发出一个 可爱智能手机供 电机器人 R o m o 。这两个例子代 表着一种趋势，移动设备领域上的机器人开发 潜力 巨大。苹果的 lO S和谷歌的 A n d r o id兴起 了前所未有的创新浪潮。其结果将是有更多的 机器人，从移动实验室进入市场。在手机越来 越多的智慧，像苹果公司的语音助手 S ir i，将 影响今年的机器人玩具和研究，由于智能设备 加入，机器人会变得更聪明。 参考文献： i 周远清，张再兴，等编著 智能机器人 系统 M i版 北京：清华大学出版社，1 9 8 9 2 龚振邦，陈振华，钱晋武，等编著 机 器人机械设计 M 1 版 北 电子工业出版社 1 9 9 5 3