工業機器人特點及發展趨勢分析
發布時間:
2018-12-05
當前，新的產業變革和科技革命與我國要加快變革經濟發展形式交匯在一起，國際上的產業分工格局正在重新形成。在工業4.0和中國制造2025的大環境大趨勢下，建設智能工廠，實現智能生產顯得尤為重要。而工業機器人就是實現中國制造2025，實現工業自動化和智能生產必不可少的工具。工業機器人目前在大多發達國家和部分發展中國家都已經得到了廣泛的應用，應用范圍不僅僅在傳統的制造領域，在非制造領域，如服務業，醫療行業
當前，新的產業變革和科技革命與我國要加快變革經濟發展形式交匯在一起，國際上的產業分工格局正在重新形成。在工業4.0和中國制造2025的大環境大趨勢下，建設智能工廠，實現智能生產顯得尤為重要。而工業機器人就是實現中國制造2025，實現工業自動化和智能生產必不可少的工具。工業機器人目前在大多發達國家和部分發展中國家都已經得到了廣泛的應用，應用范圍不僅僅在傳統的制造領域，在非制造領域，如服務業，醫療行業，甚至太空作業等都已隨處可見工業機器人的身影。
機器人工作環境的復雜多樣，使仿真和離線編程的發展和應用變得越來越廣泛。在計算機中進行仿真和離線編程的應用，使工業機器人的控制操作變得更加便攜，高效，簡單和安全。
1工業機器人的定義和特點
1.1工業機器人的定義
工業機器人的定義是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人。工業機器人是自動執行工作的機器裝置，能夠依靠自身動力和通過邏輯編程的控制能力來實現所需的不同功能的一種機器。它能夠按照人類的指揮進行動作，也可以按照預先編寫好并輸入至機器人中的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。
工業機器人是由三個基本部分組成的，即控制系統、驅動系統和主體。控制系統是由機器人主板處理器進行控制，按照編寫輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，來控制機器人的動作，一般也認為控制系統也包括人機交互系統;由控制系統發出的信號是由驅動系統驅動機器人本體來完成相應的動作的，驅動系統是由動力裝置和傳動機構所組成的;工業機器人的主體即包括機器人的機座和執行機構在內的所有機器人實體部分，一般的工業機器人都具有臂部、腕部和手部等部位，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3～6個運動自由度，常見的為5自由度工業機器人和6自由度工業機器人，其分別具有5個運動軸和6個運動軸。現代的工業機器人向著智能化方向發展又附加了感知系統和機器人與環境的交互系統，集成了大量的傳感器和處理單元。
1.2工業機器人特點
工業機器人主要有以下四個特點：
(1)可編程。工業機器人可以隨其在具體的工作環境和條件的改變編寫不同的程序，以程序去驅動機器人完成不同的動作來滿足不同條件下的各種需求，達成不同的任務目標。所以工業機器人可以適應各種不同的環境，并對不同的環境和條件做出最適合該環境下的調整來滿足需要，尤其是在有毒有害等惡劣環境下。在批量較大，品種較多的情況下有很高的工作效率，是柔性制造系統中非常關鍵的一個環節。
(2)擬人化。工業機器人與人體結構在很多方面有著較為相似的地方，即工業機器人有著較高的擬人化特點。工業機器人有與人相似的腕部，手爪，手臂，關節等機械結構，可以完成與人類動作很相似甚至人類不能完成的動作。此外，智能化的工業機器人還具有許多類似人類的可以達到人類某些能力的“生物傳感器”和功能等，如皮膚型接觸傳感器、負載傳感器、灰度傳感器、力傳感器、語言功能、視覺傳感器等。當工業機器人所擁有的傳感器的種類越多，其控制系統所需處理的數據就越多，當然也就會對周圍環境的自適應能力就越強，所能實現的功能就越多。
(3)通用性。除了專用場合而進行專門設計的機器人外，一般的工業機器人在執行不同的作業任務時具有較好的通用性，同樣的機器人可以完成各種不同的任務。對于同一型號或者系列的機器人，通過更改控制程序或者主板控制系統，改變機器人的安裝方式，更換末端執行器(EOAT)便可讓機器人執行各種各樣的作業任務。比如相同的機器人可以用來抓取，搬運，噴漆，焊接等性質不同的操作。
(4)高集成性。工業機器技術所涉及的相關學科內容相當的廣泛，總結起來就是機械學科和微電子學科的結合，也就是機電一體化技術。工業機器人的控制系統需要計算機微電子技術的支持，而且現在的智能機器人越來越多的涉及到微電子學電子計算機的應用，例如具有各種傳感器的機器人可以感知外部環境的情況，而且還可以針對環境進行相應的處理工作，比如圖像識別，語言理解和記憶能力。工業機器人的高集成性，使得機器人所涉及的領域越來越廣泛，發揮的作用也越來越大，因此，工業機器人的發展水平可以帶動一個國家工業技術和科學技術的發展水平。
2工業機器人的分類
工業機器人根據不同的分類標準可以分為不同的類型，分類標準大體上有按應用領域分類，按控制方式分類和按幾何結構分類等。
按照應用領域進行分類，工業機器人可以分為：
(1)裝配機器人
裝配機器人是裝配系統實現自動化的核心設備，在無人工廠等場所有著十分關鍵的地位。裝配機器人是由機器人主體、相關控制裝置、末端執行器和相配套的傳感系統所組成。裝配機器人的應用場合設計到生產領域的各個方面，主要用于各種的電器制造行業(包括家用電器，如電視機、電冰箱、吸塵器等)、汽車及其部件的裝配、機電產品及其組件的裝配等方面。
(2)焊接機器人
焊接機器人是目前工業機器人中應用的最為廣泛的機器人之一，主要是進行焊接工作(包括切割與噴涂工作)的工業機器人。焊接機器人又由焊接方式的不同分為點焊機器人和弧焊機器人。
(3)搬運機器人
搬運機器人是最廣泛用于工業生產的工業機器人之一，是可以通過編程實現自動化搬運工作的工業機器人。搬運機器人包括AGV小車但并不限于AGV小車，被廣泛應用于自動化成產線，碼垛搬運，機床上下料，集裝箱自動搬運等搬運工作中。
(4)激光加工機器人
激光加工機器人是通過高精度工業機器人實現更加柔性的激光加工作業，可用于工件的激光表面處理，打孔，焊接和模具修復等。
工業機器人按照其他不同的標準又有其他不同的分類，工業機器人按照控制方式可以分為非伺服機器人和伺服機器人。工業機器人按照幾何結構可將其劃分為直角坐標機器人，柱面坐標機器人，球面坐標機器人和關節型機器人等。
3工業機器人的發展趨勢
在“工業4.0”和“中國制造2025”的大潮下，工業機器人的發展勢必將更進一個臺階。“工業4.0”是德國提出的以“智能工廠”“智能生產”“智能物流”為主題的國家級戰略，工業領域自動化的發展和成熟是德國啟動“工業4.0”的重要前提之一，而工業機器人又是工業領域自動化技術的關鍵動力，工業機器人研發和制造必會受到世界各國政府和企業越來越高的重視。在我國，新一輪的產業變革和科技革命與我國加快轉變經濟發展方式的相關政策形成了歷史性的交匯，世界各國產業工業分工格局正在重新形成。我國目前正在大力推行“中國制造2025”戰略，其目標是加快我國制造業智能化自動化的發展步伐，把我國建設成為帶領世界制造業發展趨勢的制造強國，為實現中華民族偉大復興的中國夢奠定不可動搖的根基。中國工業機器人市場是全球工業機器人增長最快的市場，目前我國的產業結構也正處于升級轉型的時期，以汽車為主的重點機械裝備制造行業對工業機器人的需求越來越大并保持高速增長的勢頭。我國的工業機器人也肯定會突破創新僵局，向智能化，數字化，模塊化和具有大量自主知識產權的方向發展。
關鍵詞：
工業機器人
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