先进制造技术——工业机器人PPT课件.ppt

1 工业机器人 2 1920年 捷克斯洛伐克小说家 剧作家恰佩克在他写的科学幻想戏剧 罗素姆万能机器人 中 塑造了只会劳动不会思维的机器人形象 捷克语中的Robota意为 苦力 劳役 是一种人造劳动者 英语Robot由此衍生而来 此后该词被欧洲各国语言所吸收而成为专有名词 3 机器人三原则与机器人学 IsaacAsimov在 I mRobot 中提出了 机器人三原则 第一条 机器人不得伤害人类 或无故使人类受到伤害 第二条 机器人必须服从人类的命令 除非这条命令与第一条相矛盾 第三条 机器人必须保护自己 除非这种保护与以上两条相矛盾 并首次出现了 机器人学Robotics 的概念 4 什么是机器人学 机器人学是人们设计和应用机器人的技术和知识 机器人系统不仅由机器人组成 还需要其他装置和系统连同机器人一起来共同完成必需的任务 机器人学是一门交叉学科 它得益于机械工程 电气与电子工程 计算机科学 生物学以及其他许多学科 5 我国科学家对机器人的定义是 机器人是一种自动化的机器 所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力 如感知能力 规划能力 动作能力和协同能力 是一种具有高度灵活性的自动化机器 1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义 工业机器人是一种具有自动控制操作和移动功能 能完成各种作业的可编程操作机 什么是机器人 6 机器人的四大特征 仿生特征 模仿人的肢体动作柔性特征 对作业具有广泛适应性智能特征 具有对外界的感知能力自动特征 自动完成作业任务 7 工业机器人 通用及专用 一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量 高质量要求的工作 如汽车制造 摩托车制造 舰船制造 某些家电产品 电视机 电冰箱 洗衣机 化工等行业自动化生产线中的点焊 弧焊 喷漆 切割 电子装配 以及物流系统的搬运 包装 码垛等作业的机器人 8 9 10 11 机器人 a 搬运机器人 b 涂料机器人 c 焊接机器人 12 工业机器人的组成工业机器人一般由执行机构 控制系统 驱动系统以及位置检测机构等几个部分组成 13 执行机构 是一种具有和人手相似的动作功能 可在空间抓放物体或执行其它操作的机械装置 通常包括如下一些部件 手部 又称抓取机构或夹持器 用于直接抓取工件或工具 此外 在手部安装的某些专用工具 如焊枪 喷枪 电钻 螺钉螺帽拧紧器等 可视为专用的特殊手部 14 腕部 是连接手部和手臂的部件 用以调整手部的姿态和方位 手臂 是支承手腕和手部的部件 由动力关节和连杆组成 用以承受工件或工具的负荷 改变工件或工具的空间位置 并将它们送至预定的位置 机座 包括立柱 是整个工业机器人的基础部件 起着支承和连接的作用 15 2 控制系统 控制系统是机器人的大脑 支配着机器人按规定的程序运动 并记忆人们给予的指令信息 如动作顺序 运动轨迹 运动速度等 同时按其控制系统的信息对执行机构发出执行指令 3 驱动系统 驱动系统是按照控制系统发来的控制指令进行信息放大 驱动执行机构运动的传动装置 常用的有液压 气压 电气和机械等四种传动形式 16 4 位置检测装置 通过力 位置 触觉 视觉等传感器检测机器人的运动位置和工作状态 并随时反馈给控制系统 以便使执行机构以一定的精度达到设定的位置 17 工业机器人的分类1 按系统功能分类 1 专用机器人 在固定地点以固定程序工作的机器人 其结构简单 无独立控制系统 造价低廉 如附设在加工中心机床上的自动换刀机械手 18 19 2 通用机器人 具有独立控制系统 通过改变控制程序能完成多种作业的机器人 其结构复杂 工作范围大 定位精度高 通用性强 适用于不断变换生产品种的柔性制造系统 20 21 3 示教再现式机器人 具有记忆功能 在操作者的示教操作后 能按示教的顺序 位置 条件与其他信息反复重现示教作业 4 智能机器人 采用计算机控制 具有视觉 听觉 触觉等多种感觉功能和识别功能机器人 通过比较和识别 能自主作出决策和规划 自动进行信息反馈 完成预定的动作 22 23 24 25 2 按驱动方式分类 1 气压传动机器人 以压缩空气作为动力源驱动执行机构运动的机器人 具有动作迅速 结构简单 成本低廉的特点 适用于高速轻载 高温和粉尘大的作业环境 2 液压传动机器人 采用液压元器件驱动 具有负载能力强 传动平稳 结构紧凑 动作灵敏的特点 适用于重载或低速驱动场合 26 3 电气传动机器人 用交流或直流伺服电动机驱动的机器人 不需要中间转换机构 机械结构简单 响应速度快 控制精度高 是近年来常用的机器人传动方式 27 直角坐标机器人 结构简单 定位精度高 空间因数低 用于印刷电路基板的元件插入 紧固螺丝等 3 按操作机的位置机构形式分类 28 圆柱坐标型 结构简单 刚性好 空间利用率低 用于重物的装卸和搬运 例如Versatran机器人 29 极坐标 球坐标型 结构紧凑 所占空间较小 30 水平多关节型 垂直方向上的刚性好 适于装配工作 31 垂直多关节 动作范围宽 结构刚度低 精度较低 装配 搬运 弧焊 喷涂 点焊等 32 4 按照机器人的用途分类 工业机器人 焊接 喷漆 码垛 装配 搬运农业机器人 耕种 施肥 喷药 嫁接 移载 收获 灌溉 养殖探索机器人 水下 太空 空间 危险环境服务机器人 清洁 护理 救援 娱乐 保安其它机器人 医疗 福利 林业 渔业 建筑等 33 工业机器人的应用1 在摩托车行业中的应用海南新大洲摩托车厂用4台弧焊机器人工作站完成新大洲50系列摩托车的车架焊接 该生产线自1998年3月投入运行以来 运行良好 性能稳定 南京金城机械有限公司在其125 7D车架的生产线上使用了7台机器人用于焊接和切割 提高了产品的一致性 34 2 在电子 家电行业中的应用机器人的应用改变了韵声集团八音琴全靠手工装配的历史 提高了企业形象 积累了经验 培养了人才 为企业的下一步发展打下了基础 3 在石化行业中的应用哈工大博实公司自主开发的 自动包装机器人码垛生产线 应用于大庆石化公司10万吨 年聚丙烯生产装置 全线实现了自动运行 35 动作平稳可靠 运行速度快 称重精度高 缝口位置准确 码垛垛形整齐 4 在采矿业中的应用 1 特殊煤层采掘机器人目前 一般煤矿都用综合机械化采煤机采煤 但对于薄煤层这类特殊情况 36 运用综合机械化采煤机采煤就很不方便 有时甚至是不可能的 而人工采煤作业又十分艰苦和危险 但如果舍弃薄煤层 又会造成资源的极大浪费 因此 采用遥控机器人进行特殊煤层的采掘是最佳的方法 这种采掘机器人应该能拿起各种工具 比如高速转机 电动机和其它采爆器械等 并且能操作这些工具 这种机器人的肩部应装有强光源和视觉传感器 这样能及时将采区前方的情况传送给操作人员 37 2 凿岩机器人这种机器人可以利用传感器来确定巷道的上缘 这样就可以自动瞄准巷道缝 然后把钻头按规定的间隔布置好 钻孔过程用微机控制 随时根据岩石硬度调整钻头的转速 力的大小以及钻孔的形状 这样可以大大提高生产率 人只要在安全的地方监视整个作业过程就行了 38 3 井下喷浆机器人井下喷浆作业是一项繁重且危害人体健康的作业 目前这种作业主要由人操作机械装置来完成 缺陷很多 采用喷浆机器人不仅可以提高喷涂质量 也可以将人从恶劣和繁重的作业环境中解放出来 4 瓦斯 地压检测机器人瓦斯和冲击地压是井下作业中的两个不安全的自然因素 一