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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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我國工業(yè)機(jī)器人進(jìn)展

我國工業(yè)機(jī)器人進(jìn)展

2009/4/24 10:05:00
 

       工業(yè)機(jī)器人(英語:industrial robot。簡稱IR)是廣泛適用的能夠自主動(dòng)作,且多軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備。它們在必要情況下配備有傳感器,其動(dòng)作步驟包括靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)都是可編程控制的(即在工作過程中,無需任何外力的干預(yù))。它們通常配備有機(jī)械手、刀具或其他可裝配的的加工工具,以及能夠執(zhí)行搬運(yùn)操作與加工制造的任務(wù)。

     工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時(shí)間作業(yè),或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè),例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡單裝配等工序上,以及在原子能工業(yè)等部門中,完成對人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。

      20世紀(jì)50年代末,美國在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上,采用伺服機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制等技術(shù),研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置,并將其稱為工業(yè)機(jī)器人;60年代初,美國研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人,并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用;1969年,美國通用汽車公司用21臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車車身的自動(dòng)生產(chǎn)線。此后,各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。

    由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性,能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn),70年代起,常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起,成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。

    工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3~6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度,其中腕部通常有1~3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu),用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作;控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào),并進(jìn)行控制。

    工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng);圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作;球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮;關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。

    工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能,又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位,適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè);連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動(dòng),適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。

   我國工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初期,經(jīng)過20多年的發(fā)展,大致經(jīng)歷了3個(gè)階段:70年代的萌芽期,80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。

 70年代是世界科技發(fā)展的一個(gè)里程碑:人類登上了月球,實(shí)現(xiàn)了金星、火星的軟著陸。我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星。世界上工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用掀起一個(gè)高潮,尤其在日本發(fā)展更為迅猛,它補(bǔ)充了日益短缺的勞動(dòng)力。在這種背景下,我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。
  進(jìn)入80年代后,在高技術(shù)浪潮的沖擊下,隨著改革開放的不斷深入,我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持。“七五”期間,國家投入資金,對工業(yè)機(jī)器人及其零部件進(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)的開發(fā),研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。1986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)開始實(shí)施,智能機(jī)器人主題跟蹤世界機(jī)器人技術(shù)的前沿,經(jīng)過幾年的研究,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90年代初期起,我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變時(shí)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,我國的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步,先后研制出了點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝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,形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地,為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。

 

100公斤點(diǎn)焊機(jī)器人

      在蔡鶴皋院士主持下,哈爾濱工業(yè)大學(xué)和沈陽自動(dòng)化所自1995年4月開始設(shè)計(jì)、制造HT—100A點(diǎn)焊機(jī)器人,1996年7月15日完成;1998年2月第一臺(tái)上線應(yīng)用于解放牌卡車的后風(fēng)窗點(diǎn)焊,1998年5月第二臺(tái)上線應(yīng)用于紅旗轎車焊接線上。

   120公斤點(diǎn)焊機(jī)器人

根據(jù)HT-100的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),我們又研制了6臺(tái)120公斤點(diǎn)焊機(jī)器人。

  
 

120公斤點(diǎn)焊機(jī)器人
 
   120公斤點(diǎn)焊機(jī)器人是以一汽紅旗車身焊裝生產(chǎn)線為應(yīng)用背景,瞄準(zhǔn)國際上典型機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)性能開發(fā)的一種具有先進(jìn)性、可靠性的實(shí)用機(jī)器人產(chǎn)品。該機(jī)器人具有工作空間大、運(yùn)動(dòng)速度快和負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。機(jī)器人設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊,外觀宜人,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)快捷,大大地提高了點(diǎn)焊作業(yè)的生產(chǎn)率。

      用戶對國產(chǎn)機(jī)器人給予了這樣的評價(jià):機(jī)器人運(yùn)行良好,操作、維修方便,“皮實(shí)、好用、能擺弄,”提高了生產(chǎn)效率。

 6公斤弧焊機(jī)器人

  
 

6公斤弧焊機(jī)器人
 
    6公斤弧焊機(jī)器人是沈陽新松公司為嘉陵集團(tuán)摩托車車身生產(chǎn)線設(shè)計(jì)制造的輕型弧焊機(jī)器人。設(shè)計(jì)者在參考國外同類產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國情況,本著“突出自己的特色、塑造自身的品牌”的原則,完成了產(chǎn)品的形象設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中,在重視產(chǎn)品實(shí)用性和可靠性的同時(shí),兼顧了產(chǎn)品的先進(jìn)性。設(shè)計(jì)者根據(jù)多年的開發(fā)經(jīng)驗(yàn),從本體到控制器全部進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。嘉陵摩托車生產(chǎn)線將裝備多臺(tái)這種6公斤弧焊機(jī)器人。

   裝配機(jī)器人

     由大連賢科機(jī)器人公司研制的裝配機(jī)器人分別組成平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人自動(dòng)裝配單元和直角坐標(biāo)型機(jī)器人自動(dòng)裝配單元,現(xiàn)正在大連華錄松下電子信息有限公司和浙江正泰集團(tuán)的生產(chǎn)線上應(yīng)用。平面關(guān)節(jié)型(SCARA)機(jī)器人是一種精密型裝配機(jī)器人,具有速度快、精度高、柔性好等特點(diǎn),采用交流伺機(jī)服電機(jī)驅(qū)動(dòng),可應(yīng)用于電子、機(jī)械和輕工業(yè)等有關(guān)產(chǎn)品的自動(dòng)裝配、搬運(yùn)、調(diào)試等工作。

     直角坐標(biāo)型機(jī)器人具有可自動(dòng)編程,速度快、精度高等特點(diǎn),采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),可應(yīng)用于電子、機(jī)械和輕工業(yè)等有關(guān)產(chǎn)品的自動(dòng)裝配、搬運(yùn)、調(diào)試等工作,適合工廠柔性自動(dòng)化生產(chǎn)的需求。

   橋型移動(dòng)龍門式仿形噴涂機(jī)器人

      橋型移動(dòng)龍門式仿形噴涂機(jī)器人由頂噴、側(cè)噴、龍門行走機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。具有自動(dòng)噴涂工況顯示,自動(dòng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì),打印報(bào)表,車體型號(hào)自動(dòng)識(shí)別,工作記憶功能,無需歸零重新啟動(dòng),故障自動(dòng)聲光報(bào)警,防爆功能等特點(diǎn)。經(jīng)過長時(shí)間可靠的生產(chǎn)實(shí)踐,用戶反映設(shè)備性能良好。該設(shè)備由北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所研制。

  自動(dòng)化高壓水切割工作站

KJ—100型自動(dòng)化高壓水切割工作站由北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所研制。

      高壓水射流切割是通過超高壓水發(fā)生器將水增壓至385Mpa,然后通過Φ0.03mm的噴嘴,產(chǎn)生約3倍于音速的水箭切割各種非金屬材料,如各種汽車內(nèi)部裝飾材料、厚橡膠板、布料、皮革、苯乙烯發(fā)泡材料、纖維增強(qiáng)材料等;將細(xì)砂加入水箭中可切割金屬、陶瓷、石料、玻璃等。高壓水射流能切割各種熱切割方法難以加工的材料,并且切速快、切口平整光潔、切邊品質(zhì)好、無毛刺、無掛渣、節(jié)省材料、<

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