工業(yè)機器人淺談
工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進技術(shù)于一體的工業(yè)自動化裝備。其即可靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)制造的各種作業(yè)需求,也可接受人類指揮,按照預(yù)先編排的程序運行,進行工業(yè)生產(chǎn)各項作業(yè)要求。
成本上,工業(yè)機器人能替代越來越昂貴的勞動力,在投入成本高效利用的基礎(chǔ)上,以更加精確的操作,實現(xiàn)低誤差率,從而降低生產(chǎn)的廢品率和產(chǎn)品成本。
時間上,在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上,縮短產(chǎn)品生產(chǎn)時間,提升工作效率,實現(xiàn)時間高效利用。總之,工業(yè)機器人的廣泛應(yīng)用,確實為工業(yè)生產(chǎn)帶來更加快速,便利,以及充滿智慧的生產(chǎn)方式?! ?/span>
1920年捷克作家卡雷爾•查培克在其劇本《羅薩姆的萬能機器人》中最早使用機器人一詞,它是最早的工業(yè)機器人設(shè)想。
50年代以后,美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手,這是一種主從型控制系統(tǒng),主從機械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機器人的產(chǎn)生為近代機器人的設(shè)計與制造作了鋪墊。
1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念,并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié),利用人手對機器人進行動作示教,機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn),這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人?,F(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。
1959年UNIMATION公司的第一臺工業(yè)機器人在美國誕生,開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀(jì)元。當(dāng)今,對全球機器人技術(shù)的發(fā)展最有影響的國家是美國和日本。美國在工業(yè)機器人技術(shù)的綜合研究水平上仍處于領(lǐng)先地位,而日本生產(chǎn)的工業(yè)機器人在數(shù)量、種類方面則居世界首位。工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域,在美洲地區(qū)的應(yīng)用非常廣泛,其中汽車與汽車零部件制造業(yè)為最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。在亞洲方面,汽車行業(yè)需求量持續(xù)增長,食品行業(yè)也有所增加,電子行業(yè)是工業(yè)機器人應(yīng)用快的行業(yè)?! ?/span>
工業(yè)機器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體:即機座和執(zhí)行機構(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機器人還有行走機構(gòu)。驅(qū)動系統(tǒng):包括動力裝置和傳動機構(gòu),用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作??刂葡到y(tǒng):是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號,并進行控制??刂萍夹g(shù)機器人控制系統(tǒng)是機器人的大腦,是決定機器人功能和性能的主要因素?! ?/span>
工業(yè)機器人特點,首先是可編程。生產(chǎn)自動化的進一步發(fā)展是柔性啟動化。工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程,因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用。其次是,擬人化。機械結(jié)構(gòu)類似人的腰轉(zhuǎn)、大臂、手爪等。智能化工業(yè)機器人還有類似人的“生物傳感器”,如皮膚型接觸傳感器、力和聲傳感器覺等,提高工業(yè)機器人的環(huán)境適應(yīng)能力。第三點是,通用性。除專門設(shè)計專用工業(yè)機器人,一般工業(yè)機器人執(zhí)行不同作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。比如,更換工業(yè)機器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可執(zhí)行不同作業(yè)任務(wù)。最后是,機電一體化。第三代智能機器人具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器,還有記憶、語言理解、圖像識別能力等人工智能,這都是微電子技術(shù)的應(yīng)用,特別與計算機技術(shù)應(yīng)用密切相關(guān)?! ?/span>
基于當(dāng)前工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀,我們不難想到未來工業(yè)機器人的發(fā)展,一定會逐漸向更加具有行走能力、多種感知能力、以及更強作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力的方向發(fā)展。工業(yè)機器人的智能化將預(yù)示著,人類能在工業(yè)機器人的幫助下,實現(xiàn)更加高效,綠色,智慧的工業(yè)生產(chǎn)新階段。
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