机器人在汽车制造业中的应用

机器人在汽车制造业中的应用
机器人在汽车制造业中的应用

工业机器人在汽车制造业中的应用

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备。

目前,国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。工业机器人已成为柔性制造系统(FMS)、工厂自动化(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动工具。

我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步,经过二十年余年的努力,已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年,我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右,年销售额在20亿元以上。统计数据显示,中国市场上工业机器人总共拥有量近万台,占全球总量的0.56%,其中完全国产工业机器人(行业内规模比较大的前三家工业机器人企业)行业集中度占30%左右,其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主,年出口量为100台左右,年出口额为0.2亿以上。

工业机器人50%以上用在汽车领域,当前,工业机器人的应用领域主要有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。目前,国际上工业机器人技术在制造业应用范围越来越广阔,现已从传统制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救援等各种非制造行业。但汽车工业仍是工业机器人的主要应用领域。据了解,美国60%的工业机器人用于汽车生产;全世界用于汽车工业的工业机器人已经达到总用量的37%,用于汽车零部件的工业机器人约占24%。

在我国,工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业,主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。目前,由于机器人技术以及研发的落后,工业机器人还主要应用在制造业,非制造业使用的较少。据统计,近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业。可见,汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。

焊接机器人在汽车制造业中发挥着不可替代的作用,焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备,是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,主要用于工业自动化领域,其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业,在汽车生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用,其中应用最多的以弧焊、点焊为主。

目前,焊接工业机器人在一汽、上汽、沈阳中顺、金杯通用、重庆长安、湖南长丰等整车制造企业广泛应用,据统计每辆汽车车身上,大约有3000~4000个电阻点焊焊点,电阻点焊技术的应用实现了汽车车身制造的量产化与自动化。

多年来,我国汽车零部件生产一直是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位,劳动强度大,作业环境恶劣,焊接质量不易保证,而且生产的柔性也很差,无法适应现代汽车生产的需要。近年来由于焊接机器人的大量应用,提高了零部件生产的自动化水平及生产效率,同时使生产更具有柔性,焊接质量也得到了保证。近年来,焊接机器人在大连华克、上海华克、上海龙马神、南京新迪、长春

佛吉亚、上海汇众等零部件及配件生产企业也有着典型的应用。工业机器人(简称IR)是广泛适用的能够自主动作,且多轴联动的机械设备。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的加工工具,以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。工业机器人在汽车生产中的主要应用有:点焊,弧焊,铆接,涂胶,喷涂等。在汽车零部件的生产中广泛采用了点焊、凸焊、缝焊、对焊及电弧焊等焊接工艺。例如:横梁总成托架点焊,传动轴平衡片凸焊,汽车燃油箱缝焊,汽车轮圈连续闪光对焊,汽车转向臂、消声器、净化器壳体的电弧焊等。

随着我国汽车工业的发展和对自动化水平要求的不断提高,将为焊接机器人市场的快速增长提供了一个良好的机会。预计国内企业对焊接机器人的需求量将以30%以上的速度增长。从机器人技术发展趋势看,焊接机器人不断向智能化方向发展,完全实现生产系统中机器人的群体协调和集成控制,从而达到更高的可靠性和安全性。而采用焊接机器人的汽车生产企业在高技术、高质量、低成本条件下必将获得高速发展,也必将为汽车产业的发展带来新的生机。

以下是几种汽车制造行业中普片应用的几种机器人

一、搬运机器人在汽车制造业中应用

汽车桥箱类零件具有精度高、加工工序多、形状复杂、重量重的特点,为提高其加工精度及生产效率,各重型汽车生产厂家纷纷采用数控加工中心来加工此类零部件。而在使用数控加工中心加工工件时,要求工件在工作台上具有非常高的定位精度,且需要保证每次上料的一致性。由於人工上料此类的工件具有劳动强度高、上料精度不好控制等缺点,现在正逐步被工业机器人或专机进行上下料所取代。工业机器人具有重复定位精度高,可靠性高,生产柔性化,自动化程度高等突出的优势:与人工相比,能够大幅度提高生产效率和产品质量;与专机相比,具有可实现生产的柔性化,投资规模小等特点。机器人智能化自动搬运系统作为减速器壳体加工的重要生产环节,虽然已经在国内重型汽车厂内取得成功的应用,但依然尚未普及。在国家经济建设飞速发展的进程中,重型载重汽车的生产能力及生产力水平亟待有一个质的飞跃,而工业机器人即是提升生产力水平的强力推进器。

如图所示为机器人自动柔性搬运系统的现场布局。该系统包括1台FANUC

R-2000iB/165F机器人,1个机器人手爪,1个长11m的行走轴,2台上下料滑台,FANUC iR Vision 2DV视觉系统,FANUC iR Vision 3DL视觉系统,5台抽检滑台,电气控制系统。该系统使用1台机器人完成服务5台机床进行上下料的作业。

图1 机器人自动柔性搬运系统的现场布局

在此系统中,1台FANUC R-2000iB/165F机器人被安装於行走轴上,能够实现整个系统的上下料动作。基於机器人专用手爪单元开发的手爪,非常适用於工件一致性较差的使用情况,并有较高的定位精度和抓持稳定性。

在长度为11m的行走轴导轨上安装一台工业机器人,最大运动速度为1.5米/秒,使用FANUC伺服电机驱动,具有重复定位精度高、响应速度快、运行平稳、可靠等特点。此外,还专门设计了防尘罩,保护导轨、直线轴承以及齿条等运动部件,有效提高了可靠性和使用寿命。在实际应用中,导轨安装於两条生产线机床的中心线上,所安装的工业机器人运动范围完全覆盖5台机床以及上下料滑台区域。从而实现了1台机器人服务5台机床进行上下料作业。

2台上下料滑台,每个上面有4个托盘,每个托盘分别可以存放一个工件。以实现待加工工件的上料,以及加工完成工件的下料。在该系统中,由於使用了视觉技术,因此上下料滑台无需工件的定位装置。

FANUC iR Vision 2D视觉系统由一个安装於手爪上的2D摄像头完成视觉数据采集。该视觉系统作为待加工工件准确抓取的定位方式,省去通常为满足机器人的准确抓取而必须采用的机械预定位夹具,具有很高的柔性,使得在加工中心上可以非常容易地实现多产品混合生产。而FANUC iR Vision 3DL视觉系统由一个安装於地面上的3D Laser Sensor完成视觉数据采集。该视觉系统解决了定位

面有偏差的工件上料位置变化问题。由於待加工工件为毛坯件,机器人抓取工件後,上料的定位孔位置会发生变化,甚至工件上料时的平面度也有变化。该技术可以自动补偿位置变化,实现高精度上料。5台抽检滑台分别针对一台机床,以实现随时对该机床加工工件质量的检测。电气控制系统运用人机界面对整个机器人自动柔性搬运系统的运行状态进行监控。采用三菱Q系列PLC控制器,并使用工业现场总线实现系统中实时和非实时数据的传输,具有高度可靠性和可维护性。安全设备采用门开关作为机器人工作区域的安全防护,完全做到人机隔离,确保系统在自动运行中的人员安全。

该套设备的应用极大地提高了产品的质量稳定性,节省了大批人工,提高了企业的自动化水平,减少了企业的劳动力成本支出,提高了产品的巿场竞争力。系统流程如图2所示。

图2 机器人自动柔性搬运系统流程图

2D视觉技术:无夹具定位工件的自动柔性搬运

机器人对无定位工件的自动柔性搬运系统的工作原理,就是利用高清晰摄像头(vision系统)实现对无定位工件的准确位置判断,在机器人收到信号後,机器人装上为工件定制的专用手爪可靠的抓取工件,在与机床进行通讯得到上料请求後,最终完成机床的上下料。在各种机械加工行业中该系统应用广泛。使用机器人对无夹具定位工件的自动柔性搬运系统可以使生产流水线更加简单易於维护,并大幅度降低工人的劳动强度,效率和柔性又比较高。该系统结构简单,安全文明,并且无污染,能在各种机械加工场合进行应用,满足了高效率、低能耗的生产要求。

FANUC iR Vision 2DV视觉系统主要是通过视觉系统软件设置,建立视觉画面上

的点位与机器人位置相对应关系。对工件进行视觉成像,与已标定的工件进行比较,得出偏差值,即机器人抓放位置的补偿值,实现机器人自动抓放。该技术实现了机器人在无夹具定位工件情况下的自动柔性搬运。

在该上下料系统中,待加工工件形状复杂,用夹具进行定位非常复杂,也不利於以後同类新产品的扩展。应用FANUC iR Vision 2DV视觉系统後,待加工工件只需放置於上下料滑台无定位装置的托盘上,实际情况为待加工工件可以在托盘上移动正负2厘米以及旋转正负30度。这样大大减少了在上下料滑台上的设计工作,保证了系统的扩展功能。

FANUC iR Vision 2DV视觉系统的原理是,选一个待加工工件作为初始工件,通过2DV视觉软件对该工件在摄像头中的画面点位与机器人示教点位的关系进行标定,同时完成初始工件的特征标定。示教完成的抓取程序为初始工件初始位置的抓取位置,此时工件抓取偏差值为零。当工件平移或者旋转後,位置与初始工件的位置发生变化。通过2DV软件,机器人能够计算出位置变化量X、Y、R。机器人把该偏差值存入位置寄存器[PR]中。此时机器人可以通过把偏差值[PR]

补偿到初始抓取位置来实现工件的抓取。2DV视觉系统操作流程如图3。

图3 2DV视觉系统操作流程

在该上下料的应用中只有一种工件,当有多种工件时,2DV视觉系统可以根据不同的工件进行多次特征标定,实现多种工件之间的切换调用。大大提高了系统的可扩展性,柔性度高。

3D视觉定位技术助力机器人准确上料

3D视觉定位技术应用於机器人上料至机床。摄像头安装固定在3DL视觉支架上。该技术解决了定位面有偏差的工件上料位置变化问题。由於工件为毛坯件,机器人抓取工件後,上料的定位孔位置会发生变化,甚至工件上料时的平面度也有变化。对於此,在没有3DL视觉系统的情况下,机器人是无法实现对工件的

准确上料。

其原理是:选一个毛坯件作为初始工件,通过3DL视觉软件对该工件在摄像头中的画面点位与机器人示教点位的关系进行标定,同时完成初始工件的特征标定。示教完成的上料程序为初始工件初始位置的上料位置,此时工件上料偏差值为零。当抓取其它毛坯件後,定位孔位置以及工件的平面度发生变化。通过3DL 软件,机器人能够计算出位置变化量X、Y、Z、W、P、R。机器人把该偏差值存入位置寄存器[PR]中。此时机器人可以通过把偏差值[PR]补偿到初始上料位置来实现工件的上料。

2DV是通过摄像头计算平面变化量,3DL是通过摄像头和激光综合计算空间变化量。实际上3DL是2DV与激光技术的综合应用,该技术大大增加了系统设计的可行性,尤其是在遇到定位面有偏差的工件设计时。软浮动功能:补偿机器人手爪在抓取工件时产生的位置偏差

软浮动功能(Soft Float)应用於工件抓取和机器人机床上、下料步骤。该项目中,机器人手爪抓取处於待加工工件位置在毛坯面,各个毛坯件抓取位置与定位孔位置都有差异。毛坯面与定位孔位置的变化会引起一系列的问题,这包括:工件在托盘内,机器人抓取後,由於毛坯面带来的偏差就会导致工件在手爪抓取时产生移动,偏差大的时候会与托盘之间产生摩擦;机器人从机床下料时,由於毛坯面带来的偏差,导致手抓不能完全贴合毛坯面,即使强硬贴合上,在工件脱离定位销时会有严重的摩擦,导致碰撞报警。

虽然有2DV视觉补偿,但是毛坯面不能作为特征量,导致在机器人手爪抓取工件的位置在不停的变化,机器人无法补偿此偏差。

当开启软浮动功能後,机器人可以受外力改变姿态,改变大小可以通过参数设置。手爪在抓取毛坯件时可以根据毛坯面改变姿态,达到完全贴合,避免碰撞和摩擦。在该项目中,工件定位孔与机床定位销(锥形)之间的配合精度达到0.01毫米。机器人本身的重复精度是大於0.01毫米的,导致工件上料位置偏差。此时,通过应用软浮动功能,机器人首先抓取工件运行到定位销锥度部位,由机床夹具夹紧,机器人通过软浮动移动至上料位置,从而实现上料过程。

搬运机器人

机器人自动柔性搬运系统在重型汽车生产中应用前景可期,随着中国经济的快速增长,重型载重运输汽车的需求在不断地扩大,为满足巿场的需求,各重型汽车厂正在不断地积极开发新产品,并扩大原有产能。使用机器人服务加工中心组成柔性加工生产线的自动化方式逐步得到广泛采用,从而在提高生产效率、减少人工成本、保障作业安全、提高生产品质等方面起到了显着作用。

由上文可知,机器人自动柔性搬运系统具有很高的效率和产品质量稳定性,同时兼具柔性和可靠性较高、结构简单和便於维护的优点,可以满足不同种类产品的生产。对於重型汽车生产厂家来说,可以很快进行产品结构的调整和扩大产能,同时大大降低了产业工人的劳动强度,具有广泛的应用前景。

二、焊接机器人在汽车制造业中的应用

汽车行业的发展水平,代表了一个国家的综合技术水平,汽车工业的发展将会带动其他行业的发展。各厂商为了在日渐激烈的竞争中立于不败之地,必须率先实现焊接自动化,因此,今后除了如汽车、摩托车这样的大批量生产行业,一些产品多样化的企业,为了提高焊接质量,也将会考虑使用焊接机器人,如钢结构等行业,与此同时,对焊接机器人的要求也必然会逐步提高,如说对焊道的自动跟踪系统的需求会逐步加大等。作为焊接机器人和焊接机的专业生产厂家,OTC公司将继续为提高中国的高速、高效、自动化焊机做出自己的贡献。李瑞峰:由于焊接技术是基于多学科交叉融合的产物,随着现代科学技术成果的不断涌现,必将推动焊接技术更新更快的发展。除了物理、化学、材料、力学、冶金、机械、电子学等学科的新发展将会推动焊接新材料、新工艺的不断出现外,计算机、控制理论、人工智能等信息科学领域的新进展将进一步将焊接工艺实现的手段推进到自动化、机器人化和智能化的新阶段,进而实现几代焊接人的梦想——用机器来代替人工进行焊接作业。对于在汽车工业中的点焊应用来说,目前已广泛采用电驱动的伺服焊枪。日本丰田公司已决定将这种技术作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。据本田公司称,用这种技术可以提高焊接质量,在短距离内的运动时间也大为缩短,因而试图用它来代替某些弧焊作业。据富士电机报导,该公司最近推出一种高度较低的点焊机器人,用它来焊接车体的下部

零件,这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起,共同对车体上部进行加工,从而缩短了整个焊接生产线的长度。目前,用2台机器人协调工作进行弧焊已相当普遍。此时,一台弧焊机器人焊接工件,而另一台夹持机器人夹持工件,从而不必为特殊工件专门设计成本很高的专用夹具,并能保持最佳的焊接压力。目前,丰田公司已开始使用能够焊接厚度为0.6mm的薄钢板(间隙2mm)的弧焊机器人,由于这种弧焊机器人能从钢板一侧进入到焊接位置而不必像点焊机器人那样需要从钢板两侧进入到焊接位置,因而将优先取代某些点焊作业。在日本,激光焊接还不是很普遍,而柔性本体生产线(FBL)方案的应用已日益增多。在这种场合下,各种形状的板金件都采用激光焊接,以形成车体的板金件。将处理速度更高的微处理器引入到机器人控制器,显著提高了机器人的运动控制性能,从而提高了生产效率。由于运动控制性能的不断提高,使得一些新型应用成为可能,比如汽车油箱的线焊,采用特殊的焊机焊接油箱的接缝,专门设计用于特定的油箱形状,而为了便于装入到车体内的有限空间内,油箱的形状越来越复杂,因而这就要求机器人的工作尽可能满足这一需要。过去,由于难以保持恒定的线焊速度,很难实现这一任务,而使用了新的机器人控制器后则能够顺利完成这一任务。计算机视觉以其信息量大、精度高、检测范围大等特点,在焊接领域得到了广泛应用,为实现焊接操作自动化提供了有力手段。借助CCD 摄像机、红外摄像仪、X光探伤仪、高速摄像机等图像传感设备及智能化的图像处理方法,许多机器人及特定的自动焊机也具备了一定的视觉功能,它们不仅可以模拟熟练焊工的视觉感知能力,而且可以超越人的局限,完成诸如获取并处理强弧光及飞溅干扰下的焊缝图像,实时提取焊接熔池特征参数,预测焊接组织、结构及性能等,实现人类难以直接作业的特殊场合(如水下、空间核辐射环境等)的自动焊接施工,确保焊缝质量的稳定性和可靠性。在国内外研究人员的共同努力下,计算机视觉广泛应用于焊缝跟踪、熔池形状与熔透控制、焊道形貌检测与控制等领域,为焊接生产和过程自动化、智能化作出了重要贡献。鉴于焊接过程的复杂性、先进制造业对焊接技术更高层次的需求及用户对新型视觉传感系统更高的性价比要求等,当前还必须解决系统的复杂性与可靠性、实时性与精确性、可控性与智能化等方面的问题。随着全球经济的一体化发展,世界制造中心逐步向中国转移,中国工业机器人的产业也将会快速地发展起来。我坚信,在不远的未来,在中国的汽车生产线上会有越来越多的国产焊接机器人发挥作用。

弧焊机器人

三、装配机器人在汽车制造业中的应用

在国内外各大汽车公司装配生产线上被广泛采用的装配机器人。一方面使汽车装配自动化水平大大提高,目前,国外某些大批量生产的轿车的装配自动化程度已达到50%~65%。另一方面,有效地减轻了工人的劳动强度,提高了装配质量,并明显地提高了生产率。在汽车整车装配中,机器人不仅用于挡风玻璃的密封济涂覆、安装和车轮备胎、仪表盘总成、后悬梁、车门、蓄电池等部件的安装,也用于发动机动力总成等大件的安装。

装配机器人

四、喷涂机器人在汽车制造业中的应用

喷涂机器人在汽车制造业中可喷涂形态复杂的汽车工件,而且生产效率和很高。多用于汽车车体的喷涂作业,如喷漆、喷釉等。

喷涂机器人

除了上述4类机器人以外,汽车制造业中应用的机器人还有用于特殊加工的激光加工机器人,用于部件形状测量、装配检查和产品缺陷检查的检测机器人,抑制尘埃粒子大小及数量的水切割机器人和净化机器人等。

随着中国汽车工业的迅猛发展,机器人在先进汽车制造中的重要性也越来越凸显。机器人的产品应用广泛,覆盖焊接、物料搬运、装配、喷涂、精加工、拾料、包装、货盘堆垛、机械管理等领域。在汽车行业的应用主要分为以下五大部分。车身系统中,采用虚拟仿真等手段,主要针对车身覆盖件不断开发出新的标准化、模块化解决方案;动力总成系统中,提供了涵盖汽车传动系统核心部件:发动机、变速箱和传动轴的全套装配测试系统。在冲压自动化系统方面,从卷材与堆垛到零件的码垛,从提供控制系统到企业ERP,从设计到生产支持与效率优化,拥有全面的工程能力;涂装自动化系统方面,以高柔性高精度的喷涂机器人来帮助客户提升涂装质量,减少生产废料;而在焊接自动化系统中,机器人比较典型的应用是电阻点焊、电弧焊;其最新一代机器人配套提供一系列高度人性化的软件工具。汽车工业的最大特点是产量大,生产节拍快,产品一致化程度高。消费者对汽车质量要求越来越高,是促使机器人应用越来越普遍的一个重要原因。与人工制造相比较而言,运用机器人进行自动化批量生产有许多好处。以汽车车灯的涂胶为例,随市场对汽车车灯泡质量要求逐日升高,对车灯的密封性能要求比以前更高了,如果仍然采用传统的人工涂胶生产模式是不能满足现在消费者对车灯密封性能的需求的。机器人的运用不仅能解决人工生产所不能达到的技术要求,而且还能进行高质量的批量生产以满足不断增长的生产和消费需求。对此,机器人却是个很好的解决方案。比如说ABB机器人,坚固耐用,功能强,使用周期可达十年以上;需要更换车型的时候,只考虑改变机器人程序就

行,所以它可生产不同的车型;同时,由于柔性化程度高,同一条机器人生产线也可同时生产许多不同种类的产品。作为大型投资,投资回报期的长短是厂家必须考虑的重要因素之一;以前汽车商们把这个时间估算为八到十年,而有了机器人以后,这个周期被大大缩短。投资节省了,节拍变快了,避免了废工废力废材料,不仅有利于汽车商本身,而且也有利于节能和环保,对社会也是一个很大的贡献。

目前,机器人市场上主要存在欧系和日系两大类产品,其中,ABB是典型的欧系机器人,是第一个发明微电子电机驱动的机器人生产厂家。ABB机器人的轨迹精度很高,尤其是在高速运动时非常出色;若软件设定切割一个圆,不管直径再小,切出来的形状所达的效果值和期望值几乎毫无偏差。再如,过去的机器人在进行电弧焊时,必须安装一个特别防撞开关,避免发生撞击事故时可能对人体及设备产生的不安全因素;而ABB却是通过独特防碰撞软件技术,使得力的控制达到了最巧妙的设定。在电阻点焊时,要求工程师非常清楚的了解工具的重心在哪里,惯量多大,必须标定的很好,才能最优化的发挥机器人的性能。忆起机器人最初在业界兴起的时候,王经理细谈起,最初只有合资厂们直接引进机器人项目,但也只使用于关键工序;渐渐,中国汽车厂商们开始对吸收新技术充溢激情,很多公司看到别人的工作站上使用机器人就有样学样,一时间,车间里充斥不同品牌的制造机器人;乍一看颇有些气势,但使用过H中出现了许多问题,比如设备维护、技术培训、备件储存等,这都大大增加了管理的复杂度和难度。

机器人本身只是集装箱里的一个货物;随机器人的设备功能越来越精细,客户的思维在这时候逐渐走向成熟,在采购时不再单单考虑某生产工位的瓶颈,而更多的考虑到长期战略因素,如维护成本加入的高低,长期投资回报是否划算,服务涵盖地域是否广泛,响应是否及时,全球技术支持能力有多强,中期后期不同阶段解决问题的能力有多大,等等;这时,产品本身的价格和意义相对弱化,而长期的价值越发凸显。

可以看到,目前中国的机器人市场虽然仍是一种混合状态,但是基本上一半的客户都已经比较成熟。对于那些新的使用者,他们仍需要有一段时间了解整个汽车行业到底偏爱哪个供货商品牌。

机器人运用中的问题

目前,国内汽车生产中机器人运用还不够广泛,但为了改善汽车制造过程中的质量,提高劳动生产率,机器人的应用已经成为汽车制造的总体大方向。

1)位置偏移后重新示教的问题

在ABB机器人应用与焊接时,如果发生焊接位置偏移,必须进行在线示教然后再线运行,这个工作现在需要占用大量的生产时间。如果能利用先进的计算机动态仿真,将是ABB机器人在汽车制造的焊接过程中的一次革命性的改变。2)机器人焊缝跟踪问题

示教再现型机器人进行弧焊时,不能对焊缝进行跟踪反馈,因而焊缝有细微变化时,不能保证焊缝质量,如果能够应用智能技术,动态跟踪焊缝状态,就能有效的保证弧焊质量的可靠性和稳定性。

3)机器人与其他工位或设备上的障碍物碰撞问题

目前机器人系统在处理信号交换时,都采用外部I/O信号来交换彼此的工作

状态,信号检测只以一个点的工作方式测量,即在某一运动程序中,确认某一个交换信号来决定机器人是否继续下面的工作,而不是在一个运动区域中持续检测障碍物和机器人状态,这样,一旦检测过程结束,而机器人的运动轨迹发生错误或信号交换不正常,碰撞问题就能得到有效控制甚至彻底避免。

综上所述,机器人使汽车制造也大批量、高效率、高质量生产提供了有效保障,同时机器人在应用是暴露了问题,这也促使我们不断学习先进技术,不断寻求更加有效的方式,让机器人为中国汽车制造业作出更大贡献。

浅析工业机器人的自动生产线组建技术

浅析工业机器人的自动生产线组建技术 现代科技的发展给人们生活带来了许多便利,越来越自动化的高科技服务于人们生活,使得人们生活质量得到不断的提高。同时,依靠现代科技在工业生产自动化的程度也越来越高,其中机器人就是最典型的代表。在工业自动化生产线上以机器人为核心成为工厂发展不可逆转的趋势,机器人的自动化将会更好的服务于生产建设中。工业机器人作为先进制造技术和自动化的典型代表,不仅对于先进制造业的发展具有重要的作用,而且对于高科技产业和传统产业的发展具有显著的促进作用。 标签:工业机器人;自动化生产技术;研究 作为新兴的高新技术产业和智能化产业,工业机器人产业具有一般的高新技术产业所表现的高投入、高技术、高风险、高回报等特征。随着我国制造业的不断升级,工业机器人在现今生产企业中占据着越来越重要的地位。工业机器人的自动生产组建技术是工业机器人应用的核心技术,通过对机器人的不断研究以实现工业机器人的生产组建设计。现如今,我国工业大规模的发展,人力成本在不断的增高,在日益激烈的市场竞争中,在生产过程中不断提高其生产效率、降低生产成本、有效提高产品质量是目前各制造业发展面临的主要严峻问题。在现代信息工业背景下,各个工业生产都特别将工业机器人应用于生产建设,目前,工业机器人在发达工业国家,已成为企业必不可少的设备之一。就我国而言,工业机器生产技术还处于比较低端的水平,所以文章通过对机器人在工业生产的技术进行简单的分析研究,希望和大家一起交流讨论学习。 1 工业机器人背景与技术认识 工业机器人是广泛使用的能够自主动作,且多轴联动的机械设备。它们在必要情况下配备传感器,其动作步骤包括灵活的转动都是在其编程控制的。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的加工工具,以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。 技术本质反映了人对自然的能动关系,其包括主要三种要素:材料、动力、控制。工业机器人的制作要求应满足其中以下的主要要求:安装面积小,工作空间大,快速完成任务。根据要求,材料应该选择高强度的不锈钢作为机械本体,以满足结构紧凑的要求。动力应选用电力系统,以满足快速响应的要求。控制则选用自动化电脑操作,以满足定位精度搞的需要。 2 工业机器人的构造 工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和传感装置构成,是一种防人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的光仪点一体化自动化生产设备,特别适用于工厂的多量高质的工业大生产,能按时完成工业任务的高效生产的机器人。

工业机器人在工业生产中的应用探讨

此文章枪手代写的并且没有付费,严重侵害版权,客户要用就会告的其没 工作 工业机器人在工业生产中的应用探讨摘要:工业机器人是可以自己执行工作的机器,是依靠自身的动力与自身的控制能力来完成各种功能的一种机械装置。它既可以按照人们的指挥来完成工作,也可以按照事先编好的程序进行工作,现代社会的工业机器人还能依据人工的智能技术制定的纲领行动。本篇文章主要内容是就工业机器人在工业生产中的应用进行探讨。 关键词:工业机器人;工业生产;应用;探讨 最早应用工业机器人的行业应为汽车制造行业,机器人常用于焊接、喷漆以及搬运等工作。工业机器人的加入有效的增大了人们的手和足以及大脑的功能,工业机器人可以替代人们完成危险的工作以及一些复杂单调的重复劳动,有效的提高了工业生产的效率,同时也提高了产品的质量。实现工业自动化需要工业机器人与数控加工中心等各方面的相互配合。 一.工业机器人的简介 到今天机器人的历史也算不上长,1959年美国的英格伯格与德沃尔两位科学家联合制造出了世界上第一台工业类机器人,自那时起,机器人的历史才真正的拉开帷幕。 工业机器人一般由主体、驱动系统以及控制系统三个主要部分组成。机器人的主体为机座和执行机构组成,并且包括腕部以及手部等部位。大部分的工业机器人都有三个以上六个以下的运动自由度。然而驱动系统则是使执行的机构实行相应的动作,控制系统则是依据输入的程序来发号施令,并进行有效的控制。 二.工业机器人的主要应用 1.有一些安全因素很不稳定且不适宜由人去做的作业工作以及一些危险的工作军事领域或核工业领域等危及人类生命安全的工作用工业机器人去担任是最合适不过的。例如在核工厂的设备维修及检验类机器人,核工业上的沸腾水式反应堆燃料的自动交换机。

工业机器人应用技术课程标准

工业机器人应用技术课程标准 、课程基本信息 先修课程:机械设计基础、电气控制与PLG机电设备故障诊断与维修 后续课程:工业机器人现场编程、自动化工业生产的安装与调试 课程类型:专业选修课 二、课程性质 工业机器人技术是一种综合性的机电一体化技术,包括传动机构、伺服系统、数据处理、人机对话以及与机器人工作性质对应的控制功能等。 本门课程致力培养学生具有机器人安装、调试和维护方面等基础知识的专业选修课,课程理论和应用技术紧密结合,使学生能在较短的时间内了解生产现场最需要的工业机器人的实际应用技术。 三、课程的基本理念 以典型案例为载体,设计课程结构;以职业岗位能力要求为基础,改革课程内 容;以职业素质培养为主线,提升学生职业能力。 四、课程设计 该课程以工业机器人常用的技术原理与应用知识为载体,让学生了解工业机器人基 本原理和应用技能为目标,选取基本工业机器人的机械机构和运动控制、基本操作、搬运机器人及其操作应用、码垛机器人及其操作应用、焊接机器人及其操作应用、涂装机器人及其操作应用、装配机器人及其操作应用等内容,采用任务驱动的方式组织教学内容,以典型案例为载体讲述工业机器人的基础知识,培养学生了解和掌握工业机器人应

用能力。教学的过程是:案例导入T相关知识一案例讲解一知识拓展。 五、课程的目标 (一)总目标 通过本门学习领域课程工作任务的完成,使学生了解工业机器人的分类、特点、组成、工作原理等基本理论和技术,掌握工业机器人的使用的一般方法与流程,具备工业机器人选型、操作以及工作站设计等解决实际问题的基本技能,使学生达到理论联系实际、活学活用的基本目标,提高其实际应用技能,并使学生养成善于观察、独立思考的习惯,同时通过教学过程中的案例分析强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识以及创新思维的能力。 (二)具体目标: 1知识: 通过本课程的学习,使学生掌握工业机器人的结构,工业机器人的环境感觉技术,工业机器人控制,工业机器人系统等方面的知识。 2、能力 (1)了解如何操作工业机器人,完成简单的动作。 (2)掌握各种工业机器人的构造原理以及特点。 (3)能分析出简单的故障所在。 (4)能设计出简单的末端操作器。 3、素质 (1)培养学生对机器人的兴趣,培养学生关心科技、热爱科学、勇于探索的精神 (2)培养科学的学习态度与作风,利用先进技术进行开拓创新的专业思维。 (3)培养良好的专业触觉。 六、课程内容与学时分配 (一)课程内容与学时分配表

工业机器人原理及应用实例

工业机器人原理及应用实例 一、工业机器人概念 工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用 机械装置;由计算机控制,是无人参与 的自主自动化控制系统;他是可编程、 具有柔性的自动化系统,可以允许进行 人机联系。可以通俗的理解为“机器人 是技术系统的一种类别,它能以其动作 复现人的动作和职能;它与传统的自动 机的区别在于有更大的万能性和多目 的用途,可以反复调整以执行不同的功 能。” 二、组成结构 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座 和执行机构,包括臂部、腕部和手部, 有的机器人还有行走机构。大多数工业 机器人有3~6个运动自由度,其中腕 部通常有1~3个运动自由度;驱动系 统包括动力装置和传动机构,用以使执 行机构产生相应的动作;控制系统是按 照输入的程序对驱动系统和执行机构 发出指令信号,并进行控制。 三、分类 工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直 角坐标移动;圆柱坐标型的臂部可作升 降、回转和伸缩动作;球坐标型的臂部 能回转、俯仰和伸缩;关节型的臂部有 多个转动关节。 工业机器人按执行机构运动的控制机能,又可分点位型和连续轨迹型。 点位型只控制执行 机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、 装卸等作业;连续轨迹型可控制执行机 构按给定轨迹运动,适用于连续焊接和 涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程 输入型是将计算机上已编好的作业程 序文件,通过RS232串口或者以太网等 通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器(示教操纵 盒),将指令信号传给驱动系统,使执 行机构按要求的动作顺序和运动轨迹 操演一遍;另一种是由操作者直接领动 执行机构,按要求的动作顺序和运动轨 迹操演一遍。在示教过程的同时,工作 程序的信息即自动存入程序存储器中 在机器人自动工作时,控制系统从程序 存储器中检出相应信息,将指令信号传 给驱动机构,使执行机构再现示教的各 种动作。示教输入程序的工业机器人称 为示教再现型工业机器人。 具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人,能在较为复杂的环境下工作; 如具有识别功能或更进一步增加自适 应、自学习功能,即成为智能型工业机 器人。它能按照人给的“宏指令”自选 或自编程序去适应环境,并自动完成更 为复杂的工作。 四、主要特点 工业机器人最显著的特点有以下几个: (1)可编程。生产自动化的进一步发 展是柔性启动化。工业机器人可随其工 作环境变化的需要而再编程,因此它在 小批量多品种具有均衡高效率的柔性 制造过程中能发挥很好的功用,是柔性 制造系统中的一个重要组成部分。 (2)拟人化。工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。 此外,智能化工业机器人还有许多类似 人类的“生物传感器”,如皮肤型接触 传感器、力传感器、负载传感器、视觉 传感器、声觉传感器、语言功能等。传 感器提高了工业机器人对周围环境的 自适应能力。 (3)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。

工业机器人的自动生产线组建技术

工业机器人的自动生产线组建技术 发表时间:2019-08-11T11:35:42.743Z 来源:《防护工程》2019年9期作者:刘镜钊[导读] 完成基于工业机器人的自动生产线控制架构设计,该控制架构对相关的工业机器人生产线组建控制具有一定的借鉴意义。 广东利迅达机器人系统股份有限公司摘要:现代科技的发展给人们生活带来了许多便利,越来越自动化的高科技服务于人们生活,使得人们生活质量得到不断的提高。同时,依靠现代科技在工业生产自动化的程度也越来越高,其中机器人就是最典型的代表。在工业自动化生产线上以机器人为核心成为工厂发展不可逆转的趋势,机器人的自动化将会更好的服务于生产建设中。工业机器人作为先进制造技术和自动化的典型代表,不仅对于先进 制造业的发展具有重要的作用,而且对于高科技产业和传统产业的发展具有显著的促进作用。关键词:工业机器人;自动化生产技术;研究 作为新兴的高新技术产业和智能化产业,工业机器人产业具有一般的高新技术产业所表现的高投入、高技术、高风险、高回报等特征。随着我国制造业的不断升级,工业机器人在现今生产企业中占据着越来越重要的地位。工业机器人的自动生产组建技术是工业机器人应用的核心技术,通过对机器人的不断研究以实现工业机器人的生产组建设计。现如今,我国工业大规模的发展,人力成本在不断的增高,在日益激烈的市场竞争中,在生产过程中不断提高其生产效率、降低生产成本、有效提高产品质量是目前各制造业发展面临的主要严峻问题。在现代信息工业背景下,各个工业生产都特别将工业机器人应用于生产建设,目前,工业机器人在发达工业国家,已成为企业必不可少的设备之一。就我国而言,工业机器生产技术还处于比较低端的水平,所以文章通过对机器人在工业生产的技术进行简单的分析研究,希望和大家一起交流讨论学习。1工业机器人背景与技术认识工业机器人是广泛使用的能够自主动作,且多轴联动的机械设备。它们在必要情况下配备传感器,其动作步骤包括灵活的转动都是在其编程控制的。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的加工工具,以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。技术本质反映了人对自然的能动关系,其包括主要三种要素:材料、动力、控制。工业机器人的制作要求应满足其中以下的主要要求:安装面积小,工作空间大,快速完成任务。根据要求,材料应该选择高强度的不锈钢作为机械本体,以满足结构紧凑的要求。动力应选用电力系统,以满足快速响应的要求。控制则选用自动化电脑操作,以满足定位精度搞的需要。 2 工业机器人的构造 工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和传感装置构成,是一种防人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的光仪点一体化自动化生产设备,特别适用于工厂的多量高质的工业大生产,能按时完成工业任务的高效生产的机器人。 2.1 操作机 通过有限元分析、模态分析及其仿真设计等现代设计方法的运用,机器人操作机基本能实现优化设计。 2.2 控制器 通过软件和全数字操控,实现对机器人自动化的操作,随着科学技术的发展,控制器的性能也在不断的提高和发展,它能实现对机器人全方位精准的控制,以达到其目的和要求。 2.3 传感配置 激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用,并实现焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等,这样就提高了机器人的作业性能和对环境的适应性能。 2.4 并联机构 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,为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。 2.5 网络通信 机器人控制器以实现了网络的连接,这样使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步,也使机器人由过去的专用设备向标准化设备的发展。 3 自动化生产线组建研究的技术机器人在自动化生产的应用典型就是自动化生产线成套装备。自动化成套装备是指以机器人为核心,以信息技术和网络技术为媒介,将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。它是先进制造装备的典型代表,是发展先进制造技术实现生产线的数字化和网络化的智能化的重要手段。那么它的技术其主要表现在以下几个方面:(1)利用现代网络技术进行远程控制,对工业机器人进行操作控制,实现生产线在线检测和监控,对产品进行质量监控,使得产品的质量得到有效的保证,这样既有利于生产的自我控制和调整,同时,也保证其生产效率。(2)建立起资源管理信息系统,对产品制造工艺和企业的资源管理进行相互连接,对产品工业技术进行不断更新和提高,从而达到对生产技术的实时监测,这样保证了该企业产品制造的全制动化信息平台。(3)利用定位系统对生产线进行快速整定,建立起完整的制造过程信息技术。这样既方便实现生产线现场安装精度测试技术,又达到完全的透明。通过实现网络控制管理智能技术,对各个环节进行指导处理,这样就能及时性的处理临时性的问题。(4)自动化柔性生产系统管理技术。企业生产流程中管理与控制信息的集成,是实现企业管理控制一体化和柔性自动化的基础。通过这技术分析,建立一种信息集成系统结构及其功能模型,提出现场总线的开放式控制系统,建立控制系统分层式体系结构,使其与信息管理系统实现无缝接口。我国在近几年机器人自动化生产已经不断出现,并给用户带来了显著效益。目前我国已经建立了多条弧焊机器人生产线、装备机器人生产线、喷涂生产线和焊装生产线。随着我国工业企业自动化水平的不断提高,机器人自动化线的设厂也会越来越大,并逐渐成为自动化生产线的主要方式。我国机器人自动化生产线装备市场刚刚起步,而国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期,这就给机器人自动化生产线研究开发者带来了巨大商机。4工业机器人的组建生产线技术

工业机器人在铸造中的应用..

课程论文 题目工业机器人在铸造中的应用学院材料学院 专业材料成型及控制工程 班级 组员 (排名不分先后) 2013 年 5 月9 日

工业机器人在铸造中应用 一、历史与发展 (2) 二、基本机构组成 (3) 三、工作原理 (4) 四、在铸造中的应用 (6)

一、历史与发展 工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。工业机器人是精密机械技术和微电广技术相结合的机电一体化产品,它在工厂自动化和柔性生产系统中起着关键作用。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。它对稳定、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。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 一般来说,工业机器人的显著特点有以下四个方面: (1)仿人功能。工业机器人通过各种传感器感知工作环境,达到自适应能力。在功能上模仿人的腰、臂、手腕、手抓等部位达到工业自动化的目的。 2)可编程。工业机器人作为柔性制造系统的重要组成部分,可编程能力是其对适应工作环境改变能力的一种体现。 (3)通用性。工业机器人一般分为通用与专用两类。通用工业机器人只要更换不同的末端执行器就能完成不同的工业生产任务。 (4)良好的环境交互性。智能工业机器人在无人为干预的条件下,对工作环境有自适应控制能力和自我规划能力。 工业机器人的发展过程可分为三个阶段: 第一代机器人就是目前工业中大量使用的“示教再现”机器人,主要由夹持器、手臂、驱动器和控制器组成。示教内容为机器人操作机构的空间轨迹,作业条件,作业顺序等。示教方法可以是操作者“手把手”直接做,或与计算机编程结合.通过示教存储信息,工作时读出这些信息,向执行机构发出指令,执行机构按指令再现示教的操作.广泛用于上下料、焊接、喷漆和搬运。 第二代机器人是带感觉的机器人。能获取作业环境,操作对象的简单信息,通过计算机处理和分析,对外界信息进行反馈,采用自适应控制,从90年代起进入实用阶段。 第三代机器人即智能机器人,是指只有适应性的自治机器人,能理解指示命令,感知环境,识别对象.具有知识库和专家系统,在作业环境中能独立工作,目前还处于实验阶段。 其未来的发展趋势是: (1)提高运动速度和动作精度,减少重量和占用空间,加速机器人功能部件的标准化和模块组合化:将机器人的回转、伸缩、俯仰利摆动等各种功能的机械模块和控制模块、检测模块组合成结构和用途不同的机器人; (2)开发新型结构,如开发微动机构保证动作精度;开发多关节、多自由度的手臂和手指;研制新型的行走机构,以适应各种作业需要。 (3)研制各种传感检测装置,如视觉、触觉、听觉和测距传感器等,用传感器获取有关工作对象和外部环境信息,来完成模式识别,并采用专家系统进行问题求

工业机器人技术与应用》试卷a

《工业机器人技术与应用》试卷 (A ) 一、填空(每空1分,共30分) 1.按照机器人的技术发展水平,可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 人、 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ 机器人。 2.机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、 __________ 、__________。 3.机器人常用的驱动方式主要有_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 三种基本类型。 4.一般来说,机器人运动轴按其功能 可划分为 __ ____ 、 _ 和工装轴,________ 和工装轴统称 _______。 5.从结构形式上看,搬运机器人可分为 __________ 、 __________ 、 __________ 、 __________ 和关节式搬运机器人。 6.码垛机器人工作站按进出物料方式可 分为 __ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和四进四出等形 式。 7.装配机器人常见的末端执行器主要有__ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和 。 8.弧焊系统是完成弧焊作业的核心装 备,主要由 、送丝机、 和气瓶等组成。 9.目前工业生产应用中较为普遍的涂装 机器人按照手腕构型分主要有两种: 涂 装 机 器 人 和 涂装机器人,其中 手腕机器人更适合用于涂装作业。 二、判断(每题2分,共20分) ( )1.涂装机器人的工具中心点 ( TCP )通常设在喷枪的末端中心处。 ( )2.一个完整的点焊机器人系统 由操作机、控制系统和点焊焊接系统几部分组成。 ( )3. 工业机器人是一种能自动控制,可重复编程,多功能、多自由度的操作机。 ( )4.工业机器人的腕部传动多采 用 RV 减速器,臂部则采用谐波减速器。 班级 姓名 学号

工业机器人应用技术课程标准

《工业机器人应用技术》课程标准 课程名称:工业机器人应用技术 课程性质:职业技术课 学分:2 计划学时:32 1前言 《工业机器人应用技术》课程是机电一体化各专业方向的一门专业技术课,是一门多学科的综合性技术,它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构,了解和掌握工业机器人的基本知识,使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解,培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力,培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力,为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。 1.1课程定位 本课程的教学以高等职业教育培养目标为依据,遵循“结合理论联系实际,应知、应会”的原则,以拓展学生专业知识覆盖面为重点;注重培养学生的专业思维能力。重点通过对主流工业机器人产品的讲解,使学生对当前工业机器人的技术现状有较为全面的了解,对工业机器人技术的发展趋势有一个明确的认识,为学生进入社会做前导;把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法,注重发展学生专业思维和专业应用能力,通过简单具体的实例深入浅出地讲解专业领域的知识。 1.2设计思路

以点带面,讲解授课为主的教学方式。课程主要可以分为机械、运动、控制、感觉等几个部分,内容较多。课堂教学上,我们使用重点突破的方法,讲解一个或者两个典型的实例,让学生触类旁通,举一反三,从而带动整个知识面的学习。 我们让学生联系已学各门科目的知识点,达到温故知新的目的。由于涉及的已学课程较多,学生由于基础薄弱,前面课程的遗忘率不容忽视,所以在讲解的过程中,对一些重要的知识点,我们还要做一个较为详细的说明,从而可以加强学生的知识储备,为本课程的学习扫清障碍。 传统的教学手段与现代教育技术手段灵活运用:板书、实物模型、多媒体课件等。尤其是在机械部分,考虑到学生的立体思维能力较为薄弱,多媒体和实物模型的使用能更好地帮助学生理解工业机器人各部分的工作原理。 2课程目标 2.1总体目标 《工业机器人应用技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业课,本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。通过本课程的学习,使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。 2.2具体目标 2.2.1知识目标 1.了解机器人的由来与发展、组成与技术参数,掌握机器人分类与应用,对各类机器人有较系统地完整认识。 2.了解机器人运动学、动力学的基本概念,能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。

机器人自动化冲压生产线简介

一.背景 在汽车生产过程中,汽车车身的钣金冲压线是主要设备,生产效率和生产质量直接影响着汽车制造业的生产效率和生产质量。原始的人工冲压生产线,生产不稳定、效率低下、产品质量无法保证、人工成本升高等因素直接影响着汽车生产厂家的市场竞争力。很多汽车生产厂家认识到这方面的问题,如何改善避免上述问题?冲压自动化线技术是提高产品质量和生产效率的 主要措施。 冲压自动化生产线的实现,主要有机械手式和机器人式两种形式。其中,工业机器人作为可靠性强、灵活性高、安全性好,并且运行方便的一种新型的机械设备在冲压自动线上的运用,对汽车制造具有重要的作用,成为广大汽车生产厂家的首选。当前很多汽车车身生产厂家,正逐步进行冲压生产线的自动化升级改造。新上马的冲压生产线,也是直接升级为机器人自动化冲压生产线结构。客户的需要为我公司进行机器人自动化冲压生产线系统的集成设计和开发提供了良好的市场环境。 二.机器人自动化冲压生产线系统简介 (一)机器人自动化冲压生产线的机械系统组成: 1.拆垛分张系统。主要包括:上料台车、拆垛机器人、磁性皮带机、板料清 洗机、板料涂油机、视觉对中台。如下图示: 2.上下料运输系统。上下料机器人、端拾器、机器人底座等。如下图示: 3.线尾检验码垛系统。线尾皮带机、检验照明台等。如下图示: (二)机器人自动化冲压生产线的控制与安全系统组成: 1.自动化控制系统(控制台、控制柜、示教器、气路及真空系统)

2.生产信息显示用的LED显示屏 3.安全护栏和安全防护 (三)机器人自动化冲压生产线的工艺过程 机器人自动化冲压生产线运行循环方式为: ——垛料拆垛(机器人拆垛)——板料传输——板料清洗涂油——板料对中——上料机器人送料——(首台压机冲压)——下料机器人取料、送料——(根据工序数量循环)——(末端压机冲压)——线尾机器人取料、放料——皮带机输送——人工抽检码垛。 拆垛系统采用可循环式双垛料台,导轨布置平行于压力机,冲压板料用行车或叉车放置在非工作垛料台上,然后通过有效信号确认上料完毕,系统将在一台拆垛完成后自动转换垛料台,保证连续生产;在垛料车上配备磁力分张器,通过磁力将垛料自动拆垛成单张。在拆垛机器人上有双料检测以及双料处理装置以保证每次为单张送料。拆垛机器人将板料放置在长度可调的磁性传送带上,板料送至清洗机、涂油机,涂油机为可编程智能涂油系统,板料是否涂油及涂油位置可通过编程自行设定,板料涂油后,传送到对中台。 对中系统采用视觉智能对中,可方便地进行移动和固定,同时使用视觉对中系统,保证板料的重复定位快捷、准确与牢固;上料机器人根据每个零件的对中位置,改变运行轨迹,将板料准确地搬运到压力机内;对不同的冲压工件进行机器人的模拟示教,离线编程,以适应多种工件的共线生产;线尾输送采用皮带机,在生产线的末端放置皮带机,保证最后一台压力机的机器人直接将零件放置到皮带机上,达到出件效果。通过皮带机传送到检验台上,由人工对工件进行抽检码垛。 利用高效智能使机器人跟踪压机的运动,实现压机与机器人同步功能,可以最大化上下料与压机运动之间的重合度,达到平稳切换提高生产节拍的目的。

工业机器人在汽车焊接中的应用

工业机器人在汽车焊接中的应用焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术,在工业中应用的历史并不长,但它的发展却是非常迅速的。焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备,是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,主要用于工业自动化领域,其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业,在汽车生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用,其中应用最多的以弧焊、点焊为主。 典型的焊接机器人系统有如下几种形式:焊接机器人工作站、焊接机器人生产线、焊接专机。焊接机器人系统一般适合中、小批量生产,被焊工件的焊缝可以短而多,形状较复杂。柔性焊接线特别适合产品品种多,每批数量又很少的情况下采用。焊接专机适合批量大、改型慢的产品,对焊缝数量较少、较长,形状规矩的工件也较为适用,至于选用哪种自动化焊接生产形式,需根据企业的实际情况而定。 在汽车领域的典型应用 纵观整个汽车工业的焊接现状,不难分析出汽车工业的焊接发展趋势为:发展自动化柔性生产系统。而工业机器人,因集自动化生产和灵活性生产特点于一身,故轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面,主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。特别是近几年,国内的汽车生产企业非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上,各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制,自动完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人共61台进行,机器人驱动由微机控制,数字和文字显示,磁带记录仪输入和输出程序。机器人的动作采用点到点的序步轨迹,具有很高的焊接自动化水平,既改善了工作条件,提高了产品质量和生产率,又降低材料消耗。 类似的高水平的生产线,在上海、武汉等地都有引进。但这些毕竟还远不能适应我国民族汽车工业迅速发展的需要,我们必须坚持技术创新,大力加速发展高效节能的焊接新材料、新工艺和新设备,发展应用机器人技术,发展轻便灵巧的智能设备,建立高效经济的焊接自动化系统,必须用计算机及信息技术改造传统产业,提高档次。 新松机器人深度服务汽车行业大市场 作为国内唯一的“机器人国家工程研究中心”,新松机器人自动化股份有限公司从事机器人及自动化前沿技术的研制、开发与应用。其系列机器人应用主要涵盖点焊、弧焊、搬运、装配、涂胶、喷涂、浇铸、注塑、水切割等各种自动化作业,广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械、冶金、电子装配、物流、烟草、五金交电、军事等行业。目前,机器人系列技术及应用、自动化成套技术装备、仓储物流自动化技术装备已形成新松公司三大主导产业领域,旨在为用户提供卓越的技术和服务。迄今已累计向市场推出了800多台机器人系统,是市场上极具竞争力的“机器人及自动化技术和服务”解决方案提供商,也是国内进行机器人研究开发与产业化应用的主导力量。 新松公司的机器人产业应用主要是承担各类汽车车身自动冲压线、白车身焊装线、汽车总装线、发动机装配线、工装夹具及输送系统的设计制造;焊装线钢结构、管网工程的设计制造;焊装线工艺设计、平面布置、机器人选型、机器人用自动焊钳设计与选型、非标机

工业机器人技术应用

2018年江苏省高等职业院校技能大赛 “工业机器人技术应用”赛项竞赛规程 一、赛项名称 工业机器人技术应用 二、竞赛目的 赛项以“中国制造2025”规划为背景,针对装备制造业转型升级对岗位技能提升的要求,引导职业院校关注行业在“工业机器人技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用,促进工学结合人才培养模式和课程的改革与创新。通过技能大赛,展示参赛选手维护、调试、操控机器人的技能,检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控制、安全意识等职业素养,提升高职院校专业教师的指导水平,以赛促教,为工业机器人及系统在企业中的应用提供人才保障。 三、竞赛方式 竞赛为团体赛。每支参赛队最多由6人组成,其中领队1人(可由指导教师兼任),参赛选手3人(其中队长1人),指导教师2人。 四、竞赛内容 参赛选手在规定时间(4小时30分钟)内,以现场操作的方式,根据赛场提供的有关资料和赛项任务书,完成基本赛项任务及综合赛项任务。 基本赛项任务: 1.生产线空间位置调整、传感器安装及基本功能调试。 2.六关节机器人手爪的安装及手爪控制设备的安装调试。 3.六关节机器人参数设定、标定、现场示教编程及复现;六关节机器人安全工作区间建立。 4.AGV机器人上部输送线安装与调试;工业以太网络连接等。

5.按任务要求完成机器视觉系统的设定、流程编辑,实现托盘流水线上的缺陷工件检测和工件形状种类的识别、工件库建立及坐标变换。 6.完成满足控制要求的立库码垛机和主控系统的人机界面及PLC 控制程序编制。 7.主控PLC、触摸屏、六关节机器人、流水线、立体仓库的网络建立和程序联调测试。 综合赛项任务: 1.由裁判将放有工件的托盘随机摆放到立库各仓位中,由立库码垛机根据赛项任务书的要求,依次取出托盘并放置到磁导AGV小车上。 2.磁导AGV小车每次可以携带3个托盘,沿着磁导线运动并对接到托盘流水线,自动完成立库与托盘流水线之间的工件运输。 3.托盘流水线上设置了视觉检测系统,通过对托盘上的工件进行识别,区分出不同的工件;并将托盘中工件的坐标数据传送到主控PLC 中。 4.由主控PLC通过工业网络操控多关节机器人实现所有工件的抓取、摆放和装配。 1)选用合适的工具自动抓取托盘上不同类型的工件,对合格工件和缺陷工件进行分拣; 2)根据赛项任务书的要求,将抓取的合格工件摆放在装配流水线上的相应位置以完成装配。工件在装配流水线上的具体摆放方式以及装配要求在赛项任务书中有明确规定。 五、竞赛试题 (一)采取提前公开竞赛样题的方式进行比赛,赛前一个月公布样题。 (二)备有10套以上竞赛用试题,每场次比赛试卷由赛点裁判组

工业机器人技术的应用及未来发展

工业机器人技术的应用及未来发展 摘要:结合工业机器人的研究经验与相关文献,对工业机器人的含义、发展原因、组成结构及技术特点等方面展开探讨,阐述了工业机器人技术的应用与未来发展趋势,为进一步促进工业机器人技术应用领域的深层次发展奠定基础。[1] 关键词:工业机器人;机器人技术;应用发展 The application and future development of industrial robot technology Abstract:Combing with the research experience and related literature,the meaning,development reason,composinstructure and technical features of industrial robot were discussed,the application and future development of industrirobot were expounded,which laid a foundation for promoting the deep development in industrial robot technology-appliefield. Key words:Industrial robot;Robot technology;Application development 工业机器人的设计与制造是一个非常复杂的过程,涉及的技术与领域很多,如机电、电气、计算机、工业设计等,其是多种先进技术的有机结合体,因此工业机器人的发展离不开所涉及的各项技术的支持。为了更好地满足人们对使用功能的要求,工业机器人不断地向标准化和网络化发展,以下对工业机器人的技术发展与应用进行浅析。[2] 1机器人的含义及发展原因 机器人就是一种自动化机器,而控制器就是机器人的核心部分,即机器人的“大脑”。机器人的“大脑”不仅具有感知、运作、规划、协同等诸多功能,还可以通过控制机器人的“大脑”定向模拟人类的某些行为与思想。近些年,机器人实现了飞速发展且具有良好的发展前景,主要原因是机器人可以完成许多人们无法完成、不愿意做的工作,特别是在一些恶劣的、危险的、特殊的、极限的工作环境中,都可以指派机器人完成施工作业,使人们远离危险作业环境。[3]在太空、海洋等领域,人类无法在其中工作,由机器人进行探索恰恰能实现预期目标,这也是现今大力发展工业机器人的重要理由。 2工业机器人的国内外发展史 2.1国内发展史 受核心技术的限制,我国在工业机器人领域起步较晚,直到20世纪70年代才有企业和高校开始进行工业机器人的研发,截止到目前,已经开展了近40年的研究,并取得了一定的成果。在早期的研究中,主要是解决国产化的问题,因为缺乏先进的技术和经验,导致在研发过程中出现各种各样的问题,致使进度相对缓慢,随着我国对工业机器人重视程度的提升,并将其列入国家计划当中,工业机器人的发展速度明显提升,尤其是在数个五年计划中均给予工业机器人足够的支持,为其发展提供了良好的契机。[4]近些年来,随着科技的发展和社会的进步,工业机器人被广泛应用于工业生产中,并为企业带来高额的利润,其需求量也在不断扩

工业机器人常见五大应用领域及关键技术

工业机器人常见五大应用领域及关键技术 去年全球工业机器人销量达到24万台,同比增长8%。其中,我国工业机器人市场销量超过6.6万台,继续保持全球第一大工业机器人市场的地位。但是,按机器人密度来看,即每万名员工对应的机器人保有量,我国不足30台,远低于全球约为50多台的平均水平。 前瞻产业研究院《2016-2021年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示:2015年我国工业机器人产量为32996台,同比增长21.7%。2016年机器人产业将继续保持快速增长,今年一季度我国工业机器人产量为11497台,同比增长19.9%。此外,数据显示,2015年我国自主品牌工业机器人生产销售达22257台,同比增长31.3%。国产自主品牌得到了一定程度的发展,但与发达国家相比,仍有一定差距。 2016年未来全球工业机器人市场趋势包括:大国政策主导,促使工业与服务机器人市场增长;汽车工业仍为工业机器人主要用户;双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。 一、什么是工业机器人 工业机器人是一种通过重复编程和自动控制,能够完成制造过程中某些操作任务的多功能、多自由度的机电一体化自动机械装备和系统,它结合制造主机或生产线,可以组成单机或多机自动化系统,在无人参与下,实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。 当前,工业机器人技术和产业迅速发展,在生产中应用日益广泛,已成为现代制造生产中重要的高度自动化装备。 二、工业机器人的特点

自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来,工业机器人的研制和应用有了飞速的发展,但工业机器人最显著的特点归纳有以下几个。 1.可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程,因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用,是柔性制造系统(FMS)中的一个重要组成部分。 2.拟人化。工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。此外,智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”,如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。 3.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。比如,更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。 4.机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛,但是归纳起来是机械学和微电子学的结合——机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器,而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能,这些都和微电子技术的应用,特别是计算机技术的应用密切相关。因此,机器人技术的发展必将带动其他技术的发展,机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平。 三、工业机器人常见的五大应用领域 1.机械加工应用(2%)

工业机器人的发展与应用

学校:中南大学 学院:机电工程学院 专业班级:机械0701班姓名:丁云 学号:

工业机器人的发展与应用 随着计算机技术的不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断扩展和深化,工业机器人已成为一种高新技术产业,为工业自动化发挥了巨大作用,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了工业机器人的国内国外的发展状况和应用趋势,以及带来的经济效益。 一、工业机器人的介绍 工业机器人是机器人的一种,它由操作机.控制器.伺服驱动系统和检测传感器装置构成,是一种仿人操作自动控制,可重复编程,能在三难空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备,特别适合于多品种,变批量柔性生产。它对稳定和提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件的快速更新换代起着十分重要作用。 二、工业机器人带来的效益 广泛的应用工业机器人,可以逐步改善劳动条件,更强与可控的生产能力,加快产品更新换代。提高生产效率和保证产品质量,消除枯燥无味的工作,节约劳动力,提供更安全的工作环境,降低工人的劳动强度,减少劳动风险,提高机床,减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存,提高企业竞争力。 三、工业机器人的发展 随着科技的不断进步,工业机器人的发展过程可分为三代,第—代,为示教再现型机器人,它主要由机器手控制器和示教盒组成,可按预先引导动作记录下信息重复再现执行,当前工业中应用最多。第二代为感觉型机器人,如有力觉触觉和视觉等,它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力,目前已进入应用阶段。第三代为智能型机器人它具有感知和理解外部环境的能力,在工作环境改变的情况下,也能够成功地完成任务,它尚处于实验研究阶段。 第一、国外工业机器人的的发展

《工业机器人技术与应用》试卷A

《工业机器人技术与应用》试卷(A ) 一、填空(每空1分,共30分) 1.按照机器人的技术发展水平,可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 人、 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ 机器人。 2.机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、 __________ 、__________。 3.机器人常用的驱动方式主要有_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 三种基本类型。 4 轴,________ 5.从结构形式上看,__________ 6__ __ 7.__ 和 。 8气瓶等组成。 9 二、判断(每题2分,共20( )1( )2.成。 ( )3. 工业机器人是一种能自动控制,可重复编程,多功能、多自由度的操作机。 ( )4.工业机器人的腕部传动多采用 RV 减速器,臂部则采用谐波减速器。 ( )5.在直角坐标系下,机器人各轴可实现单独正向或反向运动。 ( )6.当机器人发生故障需要进入安全围栏进行维修时,需要在安全围栏外配备安全监督人员以便在机器人异常运转时能够迅速按下紧急停止按钮。 ( )7.示教时,为爱护示教器,最好戴上手套。 ( )8.机器人示教时,对于有规律的轨迹,原则上仅需示教几个关键点。 ( )9.离线编程是工业机器人目前普遍采用的编程方式。 ( )10.根据车间场地面积,在有利于提高生产节拍的前提下,搬运机器人工作站可采用 L 型、环状、“品”字、“一”字等布局。 三、选择(每题2分,共20分) 1.通常所说的焊接机器人主要指的是( )。 ①点焊机器人;②弧焊机器人;③等离子焊接机器人;④激光焊接机器人 A. ①② B. ①②④ C. ①③ D. ①②③④ )。 ③不同程度的智能;④独立性;⑤通用性 B. ①②③⑤ C. ①③④⑤ D. ②③④⑤ )。 ②柱面坐标机器人;③球面坐标机器人;④关节型机①②③ C. ①③ D. ①②③④ ) C. ①③ D. ①②③④ )。 C. ①③④ D. ①②③④ )。 C. ①③ D. ①②③④ )。 ②气流负压气吸附 ③挤压排气负压气吸附 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③ 8.搬运机器人作业编程主要是完成( )的示教。 ①运动轨迹 ②作业条件 ③作业顺序 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③ 9.涂装条件的设定一般包括( )。 ①涂装流量;②雾化气压;③喷幅(调扇幅)气压;④静电电压;⑤颜色设置表 A. ①②⑤ B. ①②③⑤ C. ①③ D. ①②③④⑤ 班级 姓名 学号 -- -- - - -- - - -- - -- ---- - -- --- - -- - - - --- - - -- - - -- - - - 密 - --- --- --- --- --- -- - -- - -- - -- - -- - - -- - - - 封--- --- -- - -- - -- - -- - -- - -- - --- - -- -- - 线- - - -- - -- - -- - -- - -- - - -- - -- - -- - -- - --- - - -- - -- -- - -- - - -- - - -- ---

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