《自动生产线安装与调试》-5项目拓展篇

项目拓展篇学习项目一工业机器人的认知柔性生产线的认知学习项目二学习项目一工业机器人的认知

知识能力

技能能力

素质能力理解工业机器人的定义和组成

规范操作、积极思考、勇于实践；

分工协作、善于总结、公正评价。123了解工业机器人的分类能识别工业机器人各组成部分，并判断出其所属类别学习项目一工业机器人的认知工业机器人的历史并不算长，1959年美国英格伯格和德沃尔(Devol)制造出世界上第一台工业机器人，工业机器人的历史才真正开始。由英格伯格负责设计机器人的“手”、“脚”、“身体”，即机器人的机械部分和完成操作部分；由德沃尔设计机器人的“头脑”、“神经系统”、“肌肉系统”，即机器人的控制装置和驱动装置。它成为世界上第一台真正的实用工业机器人。机械传动技术计算机技术信息传感技术控制理论人工智能及仿生学机器人技术学习项目一工业机器人的认知工业机器人的定义一、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，如感知力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活的自动化机器。

工业机器人实物图工业机器人的特点二、01030402可编程工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程。拟人化业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。通用性除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。涉及广工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合，也就是机电一体化技术。。工业机器人的历史与现状三、机器人的发展历史1机器人的发展大致经历了三个成长阶段，也即三个时代。第一代为简单个体机器人，第二代为群体劳动机器人，第三代为类似人类的智能机器人，它的未来发展方向是有知觉、有思维、能与人对话。机器人的发展历史2FANUC工业机器人在某汽车厂发动机车间中应用KR210工业机器人输送冲压件在自动化生产领域，工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车及自动检测系统组成柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS），实现生产自动化。机器人的应用也越来越多，如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人均有应用实例ABB工业机器人在饼干生产线上的应用三菱工业机器人在电流断路器装配中应用富士康工业机器人在镭射打标作业上应用工业机器人的应用领域3工业机器人的组成四、工业机器人是机电一体化的系统，它由以下几个部分组成：执行机构、机械本体、控制系统、监测系统。机械结构系统

控制系统

基本体系结构

驱动系统

传感检测系统

机器人环境交互系统人机交互系统臂部

：一般有2～3个自由度，用于支撑腕部和手部，按一定的运动轨迹运动到指定位置。腕部：主要用于调整改变手部在空间的方位，使手部中的工具或者工件在某一指定姿态。腕部有独立的自由度.手部：是用于抓持物件的机构，又称末端操作器。手部是一个独立部件，其自由度也是根据需要而定。机身：

又称立柱，是工业机器人的基础部分，主要起到支撑作用.执行机构1工业机器人的基本机械结构机械本体2控制系统3控制系统是工业机器人的指挥中心。它控制工业机器人按规定的程序动作。控制系统还可存储各种指令(如动作顺序、运动轨迹、运动速度以及动作的时间节奏等)，同时还向各个执行元件发出指令。必要时，控制系统对自己的行为加以监视，一有越轨的行为，能自己排查出故障发生的原因并及时发出报警信号。监测系统4人工智能系统赋予工业机器人五种感觉功能，以实现机器人对工件的自动识别和适应性操作。具有自适应性的智能的机械系统是当前机电一体化技术的发展方向。工业机器人的分类五、按结构形式分类101020403按系统功能分类示教再现式机器人在示教操作后，能按示教的顺序、位置、条件重现示教作业。智能机器人具有视觉、听觉、触觉功能，通过比较和识别,作出决策和规划，完成预定的动作。专用机器人以固定程序工作机器人，结构简单、无独立控制系统、造价低廉。通用机器人可完成多种作业，结构复杂，工作范围大，定位精度高，通用性强。按系统功能分类2按驱动方式气压传动机器人液压传动机器人电力传动机器人以压缩空气作为动力源，高速轻载采用液压驱动，负载能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏交直流伺服电机驱动，结构简单、响应快、精度高按驱动方式分类3按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配等机器人。按作业任务分类4工业机器人的发展趋势六、020103050604发展趋势机器人操作机负载/自重比大、高速高精度的机器人操作机一直是机器人设计者追求的目标。可靠性由于微电子技术的快速发展向大规模集成电路的应用方向发展，使机器人系统的可靠性有了很大提高。网络通信功能日本YASKAWA和德国KUKA公司的最新机器人控制器已实现了与Canbus、Profibus总线及一些网络的连接。并联机器人采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展。控制系统控制系统的性能进一步提高，以实现多机器人系统及周边设备的协调运动，并且实现了软件伺服和全数字控制。传感系统激光传感器、视觉传感器和力传感器在工业机器人系统中已得到广泛应用。学习项目二柔性生产线技术的认知

知识能力

技能能力

素质能力了解柔性生产线的产生和特点

规范操作、积极思考、勇于实践；

分工协作、善于总结、公正评价。123掌握柔性生产线的定义、组成及类型能认识柔性生产线，可以归纳出常用柔性生产线的类型传统的生产工艺只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定及效率高，才能构成规模经济效益。反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁地调整工具夹，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。学习项目二柔性生产线技术的认知柔性生产线的定义一、我国对柔性生产线的定义：柔性生产线是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速调整，适用于多品种、中小批量生产。美国制造工程师协会(SME)的计算机辅助系统和应用协会把柔性生产线定义为：使用计算机、柔性加工单元和集成物料储运装置完成零件族某一工序或一系列工序的一种集成制造系统。（1）两台以上的数控机床或加工中心以及其他加工设备，包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等。（2）一套能自动装卸的运输系统，包括刀具储运和工件及原材料储运。具体结构可采用传输带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘站等。（3）一套计算机控制系统及信息通信网络。1.硬件组成（1）能自动管理零件的生产过程，自动控制制造质量，自动进行故障诊断及处理，自动进行信息收集及传输。（2）简单地改变软件或系统参数，便能制造出某一零件族的多种零件。（3）物料的运输和储存必须为自动(包括刀具等工装和工件的自动运输)。（4）能解决多机床条件下零件的混流加工，且无需额外增加费用。（5）具有优化调度管理功能，能实现无人化或少人化加工。3.FMS必须具备的功能柔性生产线的构成二、能根据制造任务或生产环境的变化迅速调整，以适宜于多品种、中小批量生产，能适应加工对象变换，在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化由计算机集成管理和控制、高效率地制造某一类中小批量多品种零部件的自动化制造系统它是由数字控制加工设备、物料储运系统和信息控制系统等三个子系统组成的柔性制造系统作用计划调度加工设备物流系统CAD/CAM一体化网络通讯检测监控柔性制造系统功能结构

随着微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，如今，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点按规模大小柔性制造系统柔性自动生产线(FML柔性制造工厂(FMF)4种形式

有柔性制造单元(FMC)柔性制造系统(FMS)柔性生产线的类型三、FMC由1～2台数控机床或加工中心构成的加工单元，并具有不同形式的刀具交换和工件的装卸、输送及储存功能。除了机床的数控装置外，通过一个单元计算机进行程序管理和外围设备的管理。FMC适合加工形状复杂、工序简单、工时较少、批量小的零件。它有较大的设备柔性,但人员和加工柔性低。有柔性制造单元(FMC)柔性制造单元(FMC)1FMS除了调度管理计算机外，还配备有过程控制计算机和分布式数控终端，形成多级控制系统组成的局部网络。FMS是使用柔性制造技术最具代表性的制造自动化系统柔性制造系统(FMS)

FMS以2台以上数控机床或加工中心为基础,配以物料传送装置、检测设备等，具有较为完善的刀具和工件的输送和储存系统FMS适合加工形状复杂,加工工序多,批量大的零件,加工和物料传送柔性大,但人员柔性仍然较低。可实现在不停机的情况下,满足实现多品种、中小批量的加工管理柔性制造系统(FMS)2为了保证系统工作的可靠性和经济性，将其主要组成部分标准化和模块化。以模块化结构集成FMS、再以FMS作为制造自动化基本模块集成CIMS是一种基本趋势与计算机辅助设计和辅助制造系统相结合，利用原有产品系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构成各种不同形式的具有物料流和信息流的模块化柔性系统是实现从产品决策、产品设计、生产到销售的整个生产过程自动化，特别是管理层次自动化的计算机集成制造系统。柔性制造系统只是它的一个组成部分FMS的软、硬件都向模块化方向发展一方面另一方面独立制造岛(AMI)3它将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，是以信息流控制物质流的智能制造系统（IMS）为代表，其特点是实现整个工厂的柔性化及自动化。它是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。FMF是由计算机系统和网络通过制造执行系统MES，将设计、工艺、生产管理及制造过程的所有柔性单元FMC、柔性线FMS连接起来，配以自动化立体仓库，实现从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整的数字化制造过程。柔性制造工厂(FMF)

柔性制造工厂(FMF)4FML是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段FML是把多台可以调整的机床(多为专用机床)联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床，亦可采用专用机床或NC专用机床，可以加工批量较大的不同