机器人论文金佳奇.doc

毕业设计(论文)题 目：工业机器人技术的应用及发展学生姓名金佳奇学 号201220120209专业班级自动化2二级学院信息指导教师（职称）徐欧官2016 年 1 月 诚信承诺书本人谨此承诺，本人所写毕业设计（论文）均由本人独立撰写，无任何抄袭行为。凡涉及他人的观点材料，均作了注释。如出现抄袭或侵犯他人知识产权的情况，愿承担由此引起的任何责任，并接受相应的处分。 学生签名：金佳奇2016年 1 月 5 日浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 中文摘要工业机器人技术的应用及发展【摘要】 摘 要:我国从“七五”期间及实施“863”计划开始，经过近20年的研制、生产、应用，工业机器人有 了长足的发展。开发、生产了不同机型的工业机器人，同时也造就了一支具有一定技术水平的队伍，奠定了独立自主发展我国工业机器人的基础。但与欧美发达国家相比，我国工业机器人从技术、规模、应用领域等方面，还有很大差距，还需加大投入，利用自己的优势，建立集技工贸为一体-即研究、开发、生产、销售为一体.的机器人生产经营基地，从功能、精度、速度、应用领域、商品化、产业化等方面缩小与欧美发达国家的差距。 【关键词】 工业机器人；控制器；人工智能系统；模块化 IV浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 英文摘要Application and development of industrial robot technology【Abstract】 Abstract: China from the seven five period and the implementation of the 863 plan, after nearly 20 years of development, production, application, industrial robots have made considerable progress. Development and production of different models of industrial robots, but also created a team with a certain level of technology, laid the foundation for the independent development of Chinas industrial robots. But compared with the developed countries in Europe and America, Chinas industrial robots from the technology, scale and field of application, there is still a big gap, still need to increase investment, using their own advantages, establish a set of technology, industry and trade as one - that is, the research, development, production and sales as one. Machine production base of operations, from the aspects of function, accuracy, speed, the field of application, commercialization and industrialization of narrowing the gap with the developed countries in Europe and America.【Key Words】 Industrial robot; controller; artificial intelligence system; modularization浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 目录目 录0 绪 论11工业机器人的组成12 工业机器人的应用22.1 电焊、弧焊机器人22.2 喷涂机器人22.3搬运机器人 22.2 网络机器人2 2.2 其他机器人23 国内外机器人发展现状34 工业机器人技术的发展方向45 结语5参考文献6浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 图目录浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 表目录浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 0 绪 论 “发展高科技，实现现代化”是邓小平同志科技思 想的重要组成部分，高科技是那些对国家军事、经济有重大影响，具有较大社会意义或能形成产业的新技术和尖端技术。 机器人技术是高科技的重要组成部分，融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多领域的前沿技术。机器人是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化生产设备，特别适合于多品种、变批量的柔性生产，对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。1工业机器人的组成一个机器人系统一般由操作机（机械本体）、驱动 单元、控制器和为机器人进行作业而连接的外部设备组成。操作机是机器人完成作业的实体，它具有与人手臂相似的动功能；驱动单元是用来为操作机及各部件提供动力和运动的装置；控制器是对机器人的起动、停止等进行操作的装置，它指挥机器人按规定的要求动作；人工智能系统是智能机器人所具有的，它包括了感觉系统和决策、规划智能系统。9浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 2 工业机器人的应用2.1电焊、弧焊机器人 焊接机器人应用中最普通的方式主要有两种，即弧焊机器人和点焊机器人，它们分别能进行电弧焊自动操作和点焊自动操作。其中，弧焊机器人是从事焊接、切割、喷涂的工业机器人。弧焊机器人的研究经历了三个阶段：包括示教再现、离线编程和自主编程的智能机器人。弧焊机器人的应用范围很广，需要机械化和自动化的弧焊作业场合，都可以采用弧焊机器人。弧焊机器人除了应具有机器人的一般功能外，还必须具备一些适合弧焊要求的功能。 与点焊机器人相比，弧焊机器人有以下特点。点焊机器人受控运动方式是点位控制型，只在目标点上完成操作；而弧焊机器人受控运动方式是连续轨迹控制型，即机械手总成终端按预期的轨迹和速度运动。由于弧焊过程比点焊过程复杂得多，要求机器人终端的运动轨迹的重复精度、焊枪的姿态、焊接参数都要有更精确的控制。为了满足填丝条件下角焊缝及多焊道的成形要求，弧焊机器人还应具有终端横向摆动的功能。弧焊机器人经常工作在焊缝短而多的情况，需要频繁地引弧和收弧，因此要求机器人具有可靠的引弧和收弧功能。对于空间焊缝，为了确保焊接质量，还需要机器人能实时调整焊接参数。电弧焊时容易发生粘丝、断丝等故障，如不及时采取措施，将会损坏机器人或报废工件，因此要求机器人必须具有及时检出故障并实时自动停车、报警等功能。应用在汽车、摩托车、工程机械、锅炉等领域，如点焊汽车底盘、车体等其他部件，弧焊也可用于装配。2.2 喷涂机器人喷涂机器人又叫喷漆机器人（spray painting robot）， 是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人，1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集团）发明。喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有23个自由度，可灵活运动。较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷等工艺生产部门。 喷涂机器人的主要优点（1）柔性大。工作范围大大。（2）提高喷涂质量和材料使用率。（3）易于操作和维护。可离线编程，大大的缩短现场调试时间。（4）设备利用率高。喷涂机器人的利用率可达90%-95%。应用于汽车、建材、家电、机械行业。如汽车整车自动喷漆，汽车发动机、保险杠、弹簧、板簧、驾驶室等自动喷漆，卫生陶瓷等自动喷釉，玻璃纤维加强水泥预制板的喷涂，电视机、电冰箱、洗衣机、电脑、手机等外壳自动喷漆，减速器等自动喷漆，汽车灯、车门防水帘、车身底板、塑料件等自动涂胶等2.3 搬运机器人 搬运机器人【transfer robot】是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。1 最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。世界上使用的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。应用于机械、汽车制造业，用以完成产品和物料的自动输送。2.4 网络机器人 网络机器人又称为Spider程序，是一种专业的Bot程序。用于查找大量的Web页面。它从一个简单的Web页面上开始执行，然后通过其超链接在访问其他页面，如此反复理论上可以扫描互联网上的所有页面。基于因特网的搜索引擎是Spider的最早应用。例如搜索巨头Google公司，就利用网络机器人程序来遍历Web站点，以创建并维护这些大型数据库。网络机器人还可以通过扫描Web站点的主页来得到这个站点的文件清单和层次机构。还可以扫描出中断的超链接和拼写错误等。应用在通信和远距离控制，承担环境观测等工作，如几个机器人连到()*+(*)上，通过网架实现动作等。 2.5其他机器人 如军用机器人，爆炸物处理机器人，检测航路和障碍物机器人，加汽油机器人-定量加注汽油、柴油、润滑油、清洁液、防冻液等.，水下机器人、探月车等。3 国内外工业机器人技术发展现状1、国外工业机器人的发展现状 在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKA Roboter，美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会（UNECE）和国际机器人联合会（IFR）的统计，世界机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头1。 在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。像国际上著名公司ABB、Comau、KUKA、BOSCH、NDC、SWISSLOG、村田等都是机器人自动化生产线及物流与仓储自动化设备的集成供应商。目前，日本、意大利、德国、欧盟、美国等国家产业工人人均拥有工业机器人数量位于世界前列，全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。 2、国内工业机器人的发展现状 在降低制造成本，解决用工严重不足等口号的呼喊下，近年来机器人产业在全世界范围内兴起。中国作为世界工厂，面临的形式更是尤为的严重。有数据显示中国每年工业机器人的装机量约占全球的1/8，仅次于日本、韩国，预计2015年中国的装机量会超过这两个国家，成为世界上使用工业机器人最多的国家。自2009年以来，中国机器人市场持续快速增长，工业机器人年均增长速度超过40%，到目前为止，中国工业机器人市场份额约占全球市场的1/5；以教育、清扫等为代表的服务机器人在国内也在逐步进入市场。随着我国门户的逐渐开放，国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击，因此，掌握国内工业机器人市场的实际情况，把握我国工业机器人研究的相关进展，显得十分重要。 2012年，四种新型工业机器人在中国哈尔滨研制成功。专家们认为这标志着我国已经掌握了第一代工业机器人的生产技术，新的机器人产业已经在我国诞生。这四种工业机器人分别是哈尔滨工业大学和哈尔滨风华机器厂等单位研制的华宇型弧焊机器人，华宇型点焊机器人，哈尔滨工业大学与航天部811厂等单位联合研制的东方1号喷漆机器人和国营星光机器厂研制的星光型直角坐标点焊机器人。 近年来，中国河南洛阳市越来越多的企业开始引进工业机器人等智能设备，但目前国内使用的机器80%是国外制造。位于洛阳工业园区的沃德福集团高端智能装备制造基地项目，总投资1。5亿元，将研发制造6轴工业机器人等高端智能设备，达到年产1万台工业机器人的生产、装配能力。该项目计划2014年建成投产，预计年产值20亿元，不久将在这里首次实现先进工业机器人大批量生产制造。随着便宜劳动力时代的结束，可以预计工业机器人将迎来一个伟大的时代，不仅在工业上，而且在服务、医疗等领域都有广泛的应用，从而推动一大批行业的发展，如高端制造业、制造业的个性化、医疗图像处理以及航空航天等。 近十年以来，在“十五”、“十一五”攻关计划和863计划等科技计划的支持下，我国有组织、有计划地发展工业机器人产业，通过研制、生产、应用等多个层面的不断探索，在技术攻关和设计水平上有了长足的进步。总的来看，已经掌握了工业机器人的设计、制造、应用过程中的多项关键技术，能够生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人2。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术、运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线（工作站）与周边配套设备的开发和制备技术等，某些关键技术已达到或接近了国际先进水平，中国工业机器人在世界工业机器人领域已占有一席之地。 三、工业机器人的发展趋势 工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。 4工业机器人技术的发展方向工业机器人的发展趋势工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作 用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。在新的世纪，机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。1、工业机器人的技术发展趋势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化、模块化和系统化的方向发展，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。2、工业机器人的产业发展趋势据UNECE/IFR预测，至2007年，全球新安装装机器人的数量将从2003年的81800套增至2007年的106000套，年平均增长7%。其 中，日本2003-2007年工业机器人的销售将从2003年的31600增长至2007年的41000套；欧洲2003-2007年工业机器人将从 2003年的27100套增长至2007年的34000套；北美2003-2007年工业机器人市场每年平均增长5.8%，至2007年将增长到 16000套。浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论5 结语机器人技术是高技术的重要组成部分，其产业