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工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用研究

工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用研究

2014/2/14 11:43:28
1 引言 

工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人的一種,它由操作機(jī).控制器.伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感器裝置構(gòu)成,是一種仿人操作自動(dòng)控制,可重復(fù)編程,能在三難空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備,特別適合于多品種,變批量柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,改善勞動(dòng)條件的快速更新?lián)Q代起著十分重要作用。 

2 工業(yè)機(jī)器人帶來(lái)的效益 

廣泛的應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人,可以逐步改善勞動(dòng)條件,更強(qiáng)與可控的生產(chǎn)能力,加快產(chǎn)品更新?lián)Q代。提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量,消除枯燥無(wú)味的工作,節(jié)約勞動(dòng)力,提供更安全的工作環(huán)境,降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,減少勞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn),提高機(jī)床,減少工藝過(guò)程中的工作量及降低停產(chǎn)時(shí)間和庫(kù)存,提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。 

3 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 

隨著科技的不斷進(jìn)步,工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展過(guò)程可分為三代,第—代,為示教再現(xiàn)型機(jī)器人,它主要由機(jī)器手控制器和示教盒組成,可按預(yù)先引導(dǎo)動(dòng)作記錄下信息重復(fù)再現(xiàn)執(zhí)行,當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺(jué)型機(jī)器人,如有力覺(jué)觸覺(jué)和視覺(jué)等,它具有對(duì)某些外界信息進(jìn)行反饋調(diào)整的能力,目前已進(jìn)入應(yīng)用階段。第三代為智能型機(jī)器人它具有感知和理解外部環(huán)境的能力,在工作環(huán)境改變的情況下,也能夠成功地完成任務(wù),它尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。 

3.1國(guó)外工業(yè)機(jī)器人的的發(fā)展 

美國(guó)是機(jī)器人的誕生地,早在1961年,美國(guó)的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺(tái)實(shí)用的示教再現(xiàn)機(jī)器人。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,美國(guó)的機(jī)器人技術(shù)在國(guó)際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn),適應(yīng)性也很強(qiáng)。 

日本在1967年從美國(guó)引進(jìn)第一臺(tái)機(jī)器人,1976年以后,隨著微電子的快速發(fā)展和市場(chǎng)需求急劇增加,日本當(dāng)時(shí)勞動(dòng)力顯著不足,工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)里受到了 “救世主”般的歡迎,使其日本工業(yè)機(jī)器人得到快速發(fā)展,現(xiàn)在無(wú)論機(jī)器人的數(shù)量還是機(jī)器人的密度都位居世界第一,素有“機(jī)器人王國(guó)”之稱。德國(guó)引進(jìn)機(jī)器人的時(shí)間比英國(guó)和瑞典大約晚了五六年,但戰(zhàn)爭(zhēng)所導(dǎo)致的勞動(dòng)力短缺,國(guó)民的技術(shù)水平較高等社會(huì)環(huán)境,卻為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展、應(yīng)用提供了有利條件。此外,在德國(guó)規(guī)定,對(duì)于一些危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位,必須以機(jī)器人來(lái)代替普通人的勞動(dòng)。這為機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)拓了廣泛的市場(chǎng),并推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。目前,德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第二位,僅次于日本。 

法國(guó)政府一直比較重視機(jī)器人技術(shù),通過(guò)大力支持一系列研究計(jì)劃,建立了一個(gè)完整的科學(xué)技術(shù)體系,使法國(guó)機(jī)器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項(xiàng)目中,特別注重機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究,把重點(diǎn)放在開(kāi)展機(jī)器人的應(yīng)用研究上。而由工業(yè)界支持開(kāi)展應(yīng)用和開(kāi)發(fā)方面的工作,兩者相輔相成,使機(jī)器人在法國(guó)企業(yè)界得以迅速發(fā)展和普及,從而使法國(guó)在國(guó)際工業(yè)機(jī)器人界擁有不可或缺的一席之地。 

英國(guó)紀(jì)70年代末開(kāi)始,推行并實(shí)施了一系措施列支持機(jī)器人發(fā)展的政策,使英國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步比當(dāng)今的機(jī)器人大國(guó)日本還要早,并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。然而,這時(shí)候政府對(duì)工業(yè)機(jī)器人實(shí)行了限制發(fā)展的錯(cuò)誤。這個(gè)錯(cuò)誤導(dǎo)致英國(guó)的機(jī)器人工業(yè)一蹶不振,在西歐幾乎處于末位。近些年,意大利、瑞典、西班牙、芬蘭、丹麥等國(guó)家由于自身國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)的大量需求,發(fā)展速度非常迅速。目前,國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、oTC、松下、 FANLUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的CO毗U及奧地利的工GM公司。 

3.2國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初期,經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展,大致經(jīng)歷了3個(gè)階段:70年代萌芽期,80年代的開(kāi)發(fā)期和90年代的應(yīng)用化期。隨著20世紀(jì)70年代世界科技快速發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在世界掀起了一個(gè)高潮,在這種背景下,我國(guó)于1972年開(kāi)始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,隨著改革開(kāi)放的不斷深入,在高技術(shù)浪潮的沖擊下,我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究得到了政府的重視與支持,“七五”期間,國(guó)家投入資金,對(duì)工定機(jī)器人及零部件進(jìn)行攻關(guān),完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開(kāi)發(fā),研制出了噴漆,點(diǎn)焊,弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。,國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃開(kāi)始實(shí)施,經(jīng)過(guò)幾年研究,取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特種機(jī)器人。 

從2O世紀(jì)9O年代初期起,我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變期,掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮,我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)了一大步,先后研制了點(diǎn)焊,弧焊,裝配,噴漆,切割,搬運(yùn),碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人,并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程,形成了一批工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地,為我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人還有很大差距。 

目前,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人公司主要有中國(guó)新松機(jī)器自動(dòng)化股份有限公司和首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司。

4 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用 

隨著工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的提高,工業(yè)機(jī)器人已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。從傳統(tǒng)的汽車制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)用于維護(hù)維修的機(jī)器人等。在國(guó)防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務(wù)等領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也越來(lái)越多。汽車制造是一個(gè)技術(shù)和資金高度密集的產(chǎn)業(yè),也是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的行業(yè),幾乎占到整個(gè)工業(yè)機(jī)器人的一半以上。在我國(guó),工業(yè)機(jī)器人最初也是應(yīng)用于汽車和工程機(jī)械行業(yè)中。在汽車生產(chǎn)中工業(yè)機(jī)器人是一種主要的制動(dòng)化設(shè)備,在整車及零部件生產(chǎn)的弧焊、點(diǎn)焊、噴涂、搬運(yùn)、涂膠、沖壓等工藝中大量使用。據(jù)預(yù)測(cè)我國(guó)正在進(jìn)入汽車擁有率上升時(shí)期,在未來(lái)幾年里,汽車仍將每年15%左右的速度增長(zhǎng)。所以未來(lái)幾年工業(yè)機(jī)器人的需求將會(huì)呈現(xiàn)出高速增長(zhǎng)趨勢(shì),年增幅達(dá)到50%左右,工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)汽車行業(yè)的應(yīng)用將得到快速發(fā)展。 

工業(yè)機(jī)器人除了在汽車行業(yè)的廣泛應(yīng)用,在電子,食品加工,非金屬加工,日用消費(fèi)品和木材家具加工等行業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求也快速增長(zhǎng)。在亞洲,2005年安裝工業(yè)機(jī)器人72,600臺(tái),與2004年相比,增長(zhǎng)了40%,而應(yīng)用在電子行業(yè)的就占了31%左右。在歐洲地區(qū),據(jù)統(tǒng)計(jì)2005年與2004年相 l:tI業(yè)機(jī)器人在食品加工行業(yè)的應(yīng)用增長(zhǎng)了17%左右,在非金屬加工行業(yè)的應(yīng)用增長(zhǎng)了20%左右,在日用品消費(fèi)行業(yè)增長(zhǎng)了32%,在木材家具加工行業(yè)增長(zhǎng)了18%左右。工業(yè)機(jī)器人在石油方面也有廣泛的應(yīng)用,如海上石油鉆井、采油平臺(tái)、管道的檢測(cè)、煉油廠、大型油罐和儲(chǔ)罐的焊接等均可使用機(jī)器人來(lái)完成。在未來(lái)幾年,傳感技術(shù),激光技術(shù),工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人工作領(lǐng)域,這些技術(shù)會(huì)使工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用更為高效,高質(zhì),運(yùn)行成本低。據(jù)預(yù)測(cè),今后機(jī)器人將在醫(yī)療、保健、生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、教育、救災(zāi)、海洋開(kāi)發(fā)、機(jī)器維修、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)水產(chǎn)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。 

5 結(jié)束語(yǔ) 

在我國(guó),工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額大部分被國(guó)外工業(yè)機(jī)器人企業(yè)占據(jù)著。在國(guó)際強(qiáng)手面前,國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。如今我國(guó)正從一個(gè)“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn),中國(guó)制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參與國(guó)際分工的巨大挑戰(zhàn),對(duì)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的提高迫在眉睫,政府務(wù)必會(huì)加大對(duì)機(jī)器人的資金投入和政策支持,將會(huì)給工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動(dòng)力。
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