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揚(yáng)州市昂立電氣有限公司
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工業(yè)機(jī)器人國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況
2014-11-3 閱讀(1983)
工業(yè)機(jī)器人是一種程序可編，并且具有獨(dú)立控制系統(tǒng)，抓放工件或操縱工具的自動(dòng)化機(jī)械裝置，是典型的機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品。它在提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平、勞動(dòng)生 產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件等方面的作用日益顯著，工業(yè)機(jī)器人代替人力勞動(dòng)已成為必然趨勢(shì)。一般來(lái)講，機(jī)器人根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同可分為2大 類:一是串聯(lián)機(jī)器人，二是并聯(lián)機(jī)器人。串聯(lián)機(jī)器人因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作范圍(負(fù)荷及幾何空間)大、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，而獲得廣泛應(yīng)用;并聯(lián)機(jī)器人由于具有 動(dòng)作頻率快、定位精度高、剛度高等優(yōu)點(diǎn)，也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況
目前工業(yè)機(jī)器人有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì):
①機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展;②控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展;③多傳感器融合配置技術(shù);④數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù);⑤視覺(jué)技術(shù);⑥網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)等。
從間比較來(lái)看，西歐與美國(guó)的地位大致相同，日本在應(yīng)用方面處于相對(duì)地位。目前不少國(guó)家都有自己的工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)和系列化產(chǎn)品，具有代表性的公司包括瑞典ABB、德國(guó)KUKA、日本FANUC以及意大利COMAU等。
在串聯(lián)機(jī)器人方面，搬運(yùn)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車零部件制造、汽車生產(chǎn)組裝、機(jī)械加工、電子電氣、橡膠及塑料、木材與家具制造等行業(yè)中。同時(shí)也應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、飲料、化工等行業(yè)的輸送、包裝、裝箱、搬運(yùn)、碼垛等工序。
搬運(yùn)機(jī)器人的軸數(shù)一般為6軸和4軸，以ABB公司產(chǎn)品為例，圖1為6軸IRB7600機(jī)器人，圖2為4軸IRB660機(jī)器人。
圖1 IRB7600機(jī)器人
圖2 IRB660機(jī)器人
其中6軸機(jī)器人主要用于各行業(yè)的重物搬運(yùn)作業(yè)，尤其是重型夾具、車身的轉(zhuǎn)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)的起吊等;4軸機(jī)器人由于軸數(shù)少，運(yùn)動(dòng)軌跡近于直線，所以速度明顯提高，特別適合高速包裝、碼垛等工序。
除了以上所述結(jié)構(gòu)外，還有一種名為SCARA的機(jī)器人，該機(jī)器人具有4個(gè)軸，可用于高速輕載的工作場(chǎng)合。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 SCARA機(jī)器人
高速并聯(lián)機(jī)器人一般以2～4個(gè)自由度居多，其中以Delta機(jī)械手為代表。1987年，瑞士Demaurex公司首先購(gòu)買了Delta機(jī)構(gòu)的權(quán)并將其產(chǎn)業(yè)化，先后開(kāi)發(fā)了Pack-Placer、Line-Placer、Top-placer和Presto等系列產(chǎn)品，主要用于巧克力、餅干、面包等食品的 包裝。1999年，ABB公司推出了圖4所示4自由度IRB340FlexPickerDelta機(jī)器人，并配置了Cognex公司的計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)，用 于食品、醫(yī)藥和電子行業(yè)。該機(jī)器人末端加速度可達(dá)10g，每分鐘可完成150次抓取操作。目前ABB公司產(chǎn)品加速度可達(dá)15g，每分鐘抓取次數(shù)可達(dá) 180次。
圖4 FlexPicker機(jī)器人
在國(guó)內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，目前已開(kāi)發(fā)出弧焊、 點(diǎn)焊、搬運(yùn)等機(jī)器人，但是從事機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用工程的單位相對(duì)較少，工業(yè)機(jī)器人的擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，大量依靠國(guó)外引進(jìn)。在串聯(lián)機(jī)器人方面，沈陽(yáng)新松、上海昱莊等公司先后開(kāi)發(fā)了用于搬運(yùn)和碼垛的串聯(lián)機(jī)器人，但綜合性能和技術(shù)成熟度與國(guó)外產(chǎn)品尚存在一定差距。在高速并聯(lián)機(jī)器人方面，天津大學(xué)于 2001年在國(guó)內(nèi)開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)研究與工程應(yīng)用工作。于2002年發(fā)明了一種稱為Diamond的二平動(dòng)自由度高速并聯(lián)機(jī)器人，獲得多項(xiàng)，如圖5所 示。
圖5 2-DOF并聯(lián)機(jī)器人
此后，天津大學(xué)又發(fā)明了一種類Delta機(jī)構(gòu)機(jī)器人Delta-S，其結(jié)構(gòu)如圖6所示，并在醫(yī)藥和飲料包裝中進(jìn)行了應(yīng)用。
圖6 Delta-S并聯(lián)機(jī)器人
前景與展望
我國(guó)各行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人需求旺盛，有明確的依托工程，市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)小。工業(yè)機(jī)器人作為裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)部件，國(guó)家長(zhǎng)期關(guān)注，政策風(fēng)險(xiǎn)小。在完成各類規(guī)格串并聯(lián)機(jī)器人開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)上，我們將繼續(xù)加大對(duì)機(jī)器人基礎(chǔ)研究的投入，積極尋找和開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，在獲得更多自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的同時(shí)，使機(jī)器人系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。發(fā)揮自主研發(fā)較國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，把示范線的成功經(jīng)驗(yàn)推廣到其它各行業(yè)中，為國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)乃至市場(chǎng)占有一席之地探索出一條成功之路。
