工业机器人的分类及应用

,1.1,什么是工业机器人,机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。,所,处,位,置,一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力,的多功能操作机。,【,课,堂,一种带有存储器件和末端操作器的通用机械，,它能够通过自动化的动作替代人类劳动。,认,知,】,返回,目录,4/28,一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。,一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者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。,中国,1.1,什么是工业机器人,所,处,位,置,广义地说,：,工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。,它具有四个,基本特征,：,【,课,堂,认,知, 特定的机械机构,】, 通用性, 不同程度的智能, 独立性,返回,目录,5/28,2024/9/20,进口部分（22000）,我国2012年工业机器人数据,进 口：,22,000台,富士康：10,000台,本 土：1,000台,补充：机器人的发展概况,国产机器人与进口机器人尚存一定差距,，具体现状如下：,第一，,低端技术水平有待改善。,第二，,产业链条亟待充实与规范。,9/20/2024,工业机器人核心技术,谐波减速器,国产精度不够,高精度机器人减速机,：,基本依赖进口,伺服电机和驱动器,：,大多需要进口,。,机器人控制器：,性能与国外较大差距,。,工业机器人核心技术,工业机器人核心技术,工业机器人核心部件与技术,未端执行器与本体,-,基本自主研制,谐波减速器,-,依赖进口,控制系统,-,进口占,80%,伺服系统,-,进口占,80%,耗能耗材最大,核心软件技术,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.1,工业机器人的分类,所,处,位,关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准，可按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等划分。,置,1,、按机器人的技术等级划分,【,课,（,1,）,示教再现机器人,第一代工业机器人能够,按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业,，,示教可由操作员手把手进行或通过示教器完成 。,堂,认,知,】,返回,示教器示教,手把手示教,目录,13/28,1.4,工业机器人的分类及应用,所,处,位,（,2,）,感知机器人,第二代工业机器人程,具有环境感知装置，能在一定度上适应环境的变化,，,目前已经进入应用阶段。,置,【,课,堂,认,知,】,配备视觉系统的工业机器人,返回,目录,14/28,配备感觉系统的工业机器人,（,3,）,智能机器人,第三代工业机器人,具有发现问题，并且能自主地解决问题的能力，,尚处于,实验研究阶段。,到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下,三个要素,：,一是感觉要素，,用来认识周围环境状态；,二是运动要素，,对外界做出反应性动作；,三是思考要素，,根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。,智能机器人根据其,智能程度,的不同，又可分为三种：,一、传感型机器人,又称外部受控机器人。机器人的本体上,没有智能单元,只,有执行机构和感应机构,，它具有利用,传感信息,（包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等）,进行传感信息处理、实现控制与操作的能力,。受控于外部计算机，在外部计算机上具有,智能处理单元,，处理由受控机器人采,集的各种信息,以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息，,然后发出控制指令指挥机器人的动作,。目前,机器人世界杯,的小型组比赛使用的机器人就属于这样的类型,。,二、交互型机器人,机器人通过,计算机系统,与,操作员或程序员,进行人机对话，实现对机器人的控制与操作。虽然具有了,部分处理和决策功能,，,能够独立地实现,一些诸如轨迹,规划、简单的,避障等功能，,但是还要,受到,外部的控制,。,三、自主型机器人,在设计制作之后，机器人,无需人的干预,，能够在各种环境下,自动完成各项拟人任务,。自主型机器人的本体上具有,感知、处理、决策、执行,等模块，可以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题。机器人世界杯的,中型组,比赛中使用的机器人就属于这一类型。全自主,移动机器人,的最重要的特点在于它的,自主性,和,适应性,，,自主性,是指它可以在一定的环境中，不依赖任何,外部控制,，完全自主地执行一定的任务,。,适应性,是指它可以实时识别和测量周围的物体，根据环境的变化，调节自身的参数，调整动作策略以及处理紧急情况。,由于全自主移动机器人涉及诸如,驱动器控制、传感器数据融合、,图像处理,、,模式识别,、神经网络,等许多方面的研究，所以能够综合反映一个国家在,制造业和人工智能,等方面的水平。,1.4,工业机器人的分类及应用,所,处,位,置,2,、按机器人的机构特征划分,【,课,堂,工业机器人的结构形式,认,知,】,直角坐标系,柱面坐标系,球面坐标系,多关节坐标系,返回,目录,15/28,按机器人结构坐标系特点方式分类,1,）,直角坐标型机器人,2,）,圆柱坐标型机器人,3,）,极坐标型机器人,4,）,关节型机器人,通过沿三个互相垂直的轴线的移动来实现机器人手部空间位置的改变,通过两个移动和一个转动实现位置的改变,运动由一个直线运动和两个转动组成,运动由前后的俯仰及立柱的回转组成,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.1,工业机器人的分类,所,处,位,y,置,工业机器人的结构形式,z,【,直角坐标系,课,x,堂,认,知,柱面坐标系,】,球面坐标系,多关节坐标系,直角坐标机器人,具有空间上相互垂直的多个直线移动轴，通过直角坐标方向的,3,个独立自由度确定其手部的空间位置，,其动作空间为一长方体,。,返回,目录,16/28,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.1,工业机器人的分类,所,处,位,置,r,工业机器人的结构形式,x,【,直角坐标系,课,堂,认,知,柱面坐标系,】,球面坐标系,多关节坐标系,柱面坐标机器人,主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由度，,其动作空间呈圆柱形。,17/28,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.1,工业机器人的分类,所,处,位,置,工业机器人的结构形式,r,【,直角坐标系,课,堂,认,柱面坐标系,知,】,球面坐标系,多关节坐标系,球面坐标机器人,空间位置分别由旋转、摆动和平移,3,个自由度确定，,动作空间形成球面的一部分。,18/28,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.1,工业机器人的分类,所,处,位,置,工业机器人的结构形式,【,直角坐标系,课,堂,认,柱面坐标系,知,】,球面坐标系,多关节坐标系,垂直多关节机器人,模拟人手臂功能，,由垂直于,地面的腰部旋转轴、带动小臂旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等组成，手腕通常有,23,个自由度，,其动作空间近似一个球体。,19/28,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.1,工业机器人的分类,所,z, 2, 1,处,位,置,工业机器人的结构形式, 3,【,直角坐标系,课,堂,认,柱面坐标系,知,】,球面坐标系,多关节坐标系,水平多关节机器人,结构上具有串联配置的两个能够在水平面内旋转的手臂，自由度可依据用途选择,24,个，,动作空间为一圆柱体。,20/28,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.2,工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为,搬运、码垛、焊接、涂装、装配,机器人 。,位,置,【,课,堂,认,知,机器人搬运,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。,】,机器人搬运,返回,目录,21/28,搬运机器人,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.2,工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为,搬运、码垛、焊接、涂装、装配,机器人 。,位,置,【,课,堂,认,机器人码垛,被广泛应用于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等生产企业，对纸箱、袋装、罐装、啤酒箱、瓶装等各种形状的包装成品都适用。,知,】,机器人码垛,返回,目录,22/28,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.2,工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为,搬运、码垛、焊接、涂装、装配,机器人 。,位,置,【,课,堂,机器人焊接,最早应用在装配生产线上。开拓了一种柔性自动化生产方式，实现了在一条焊接机器人生产线上同时自动生产若干种焊件 。,认,知,】,机器人焊接,返回,目录,23/28,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.2,工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为,搬运、码垛、焊接、涂装、装配,机器人 。,位,置,【,课,堂,认,知,】,机器人涂装,被广泛应用汽车、汽车零配件、铁路、家电、建材、机械等行业 。,机器人涂装,返回,目录,24/28,1.4,工业机器人的分类及应用,1.4.2,工业机器人的应用,所,处,按作业任务将工业机器人分为,搬运、码垛、焊接、涂装、装配,机器人 。,位,置,【,课,堂,认,机器人装配,被广泛应用于各种电器的制造行业及流水线产品的组装作业，具有高效，精确，不间断工作的特点。,知,】,机器人装配,返回,目录,25/28,本章小结,所,工业机器人是一种能自动定位控制并可重新编程予以变,处,位,动的多功能机器。它有多个自由度，可用来搬运材料、零件,置,和握持工具，以完成各种不同的作业。,【,工业机器人的发展过程可分为三代：,第一代为示教,-,再现型机器人,，它可以按照预先设定的程 序，自主完成规定动作或操作，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,，其尚处于实验研究阶段。,本,章,结,】,返回,目录,26/28,思考练习,1,、填空,所,处,（,1,）国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：一是模仿人,位,的,_,，实现多维运动，在应用上比较典型的是点焊、弧焊机器人；二是模,置,仿人的,_,，实现物料输送、传递等搬运功能，例如搬运机器人。,（,2,）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。,思,（,3,）目前在我国应用的工业机器人主要分,_,、,_,和国产三种。,考,练,习,2,、选择,】,（,1,）工业机器人一般具有的基本特征是（ ）。,拟人性；特定的机械机构；不同程度的智能；独立性；通用性,A. B. C. D. ,（,2,）按基本动作机构，工业机器人通常可分为（ ）。,直角坐标机器人；柱面坐标机器人；球面坐标机器人；关节型机器人,A. B. C. D. ,（,3,）机器人行业所说的四巨头指的是（ ）。,PANASONIC,；,FANUC,；,KUKA,；,OTC,；,YASKAWA,；,FANUC,；,NACHI,；,ABB,A. B. C. D. ,返回,目录,27/28,思考练习,3,、判断,所,处,（,1,）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,位,置,机。（ ）,（,2,）发展工业机器人的主要目的是在不违背“机器人三原则”前提下，用机,器人协助或替代人类从事一些不适合人类甚至超越人类的工作，把人类从大量的、,【,烦琐的、重复的、危险的岗位中解放出来，实现生产自动化、柔性化，避免工伤,思,考,事故和提高生产效率。（ ）,练,（,3,）直角坐标机器人具有结构紧凑、灵活、占地空间小等优点，是目前工业,习,】,机器人大多采用的结构形式。（ ）,返回,目录,28/28,返回,返回,返回,返回,