工業機器人的應用和發展趨勢

工業機器人的應用與發展趨勢

一、 什麽(me) 是工業(ye) 機器人

20世紀中期，隨著計算機、自動化技術和原子能技術的發展，現代機器人開始在美國得到研究和發展，使工業(ye) 機器人在工業(ye) 生產(chan) 中得以廣泛使用。工業(ye) 機器人是一種能自動控製、可重複編程多功能、 多自由度的操作機。它們(men) 通常配有機械手、刀具或其它可裝配的加工工具，能夠搬運材料、工件，完成各種作業(ye) 是一種柔性自動化設備。

二、 工業(ye) 機器人發展曆程

早在1954 年美國喬(qiao) 治·德沃爾首次設計出第一台電子程序可編的工業(ye) 機器人，並於(yu) 1961 年發表了該項專(zhuan) 利。1962年美國通用汽車公司投入使用，標誌著第一代機器人誕生。 從(cong) 此機器人開始成為(wei) 人類生活中的現實。 之後日本使工業(ye) 機器人得到迅速的發展。目前，日本已成為(wei) 世界上工業(ye) 機器人產(chan) 量和擁有量最多的國家。

80 年代，世界上生產(chan) 技術的高度自動化和集成化，使工業(ye) 機器人得以進一步發展，並在這個(ge) 時代起著十分重要的作用。

第一代機器人，一般指工業(ye) 上大量使用的可編程機器人及遙控操作機。可編程機器人可根據操作人員所編程序完成一些簡單重複性作業(ye) 。遙控操作機製每一步動作都要靠操作人員發出。1982年，美國通用汽車公司在裝配線上為(wei) 機器人裝備了視覺係統，從(cong) 而宣告了第二代機器人—感知機器人的問世。這代機器人，帶有外部傳(chuan) 感器，可進行離線編程。能在傳(chuan) 感係統支持下，具有不同程度感知環境並自行修正程序的功能。第三代機器人為(wei) 自治機器人，正在各國研製和發展。它不但具有感知功能，還具有一定決(jue) 策和規劃能力。能根據人的命令或按照所處環境自行做出決(jue) 策規劃動作即按任務編程。

我國機器人研究工作起步較晚，從(cong) "七五"開始國家投入資金，對工業(ye) 機器及其零部件進行攻關(guan) ，完成了示教再現式工業(ye) 機器人成套技術的開發和研製。1986 年國家高技術研究發展計劃開始實施，智能機器人主題跟蹤世界機器人技術的前沿，經過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研製出了一批特種機器人。

從(cong) 90 年代初期起，我國的國民經濟進入實現兩(liang) 個(ge) 根本轉變時期，掀起了新一輪的經濟體(ti) 製改革和技術進步熱潮，我國的工業(ye) 機器人又在實踐中邁進一大步，先後研製出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業(ye) 機器人，並實施了一批機器人應用工程，形成了一批機器人產(chan) 業(ye) 化基地，為(wei) 我國機器人產(chan) 業(ye) 的騰飛奠定了基礎。

三、工業(ye) 機器人在工業(ye) 、生產(chan) 中的應用

工業(ye) 機器人在工業(ye) 生產(chan) 中能代替人做某些單調、頻繁和重複的長時間作業(ye) ，或是危險惡劣環境下的作業(ye) ，例如在衝(chong) 壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、塗裝、塑料製品成形、機械加工、金屬製品業(ye) 和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(ye) 等部門中，完成對人體(ti) 有害物料的搬運或工藝操作。在日、美、西歐等一些工業(ye) 發達的國家中，工業(ye) 機器人得到越來越廣泛的應用。

四、 工業(ye) 機器人在其他領域中的應用

隨著科技的發展，機器人功能和性能的不斷改善和提高，機器人的應用領域日益在擴大，其應用範圍已不限於(yu) 工業(ye) ，還用於(yu) 農(nong) 業(ye) 、林業(ye) 、交通運輸業(ye) 、原子能工業(ye) 、醫療、福利事業(ye) 、海洋和深空探測等事業(ye) 中。

例如在海洋開發方麵。我國在爭(zheng) 取公海海域優(you) 先開采權的過程中，由國家 863"計劃研製的 6000 米水下無纜自治機器人係統先後兩(liang) 次出海，獲得了海底錳結核分布的珍貴資料，使我國成為(wei) 世界上少數幾個(ge) 具有深海探測能力的國家之一。

深空探測領域方麵。由於(yu) 機器人的自身特點和功用，可以處在人類無法到達或相當危險的環境中去工作，因此，它的重要性再次體(ti) 現。例如，我國啟動的 嫦娥工程"探月工程論證和關(guan) 鍵技術的攻關(guan) ，中國首先登上月球的是機器人而不是人，它對月球進行考察、分析、取樣。

"機器人遙控操作係統" 模擬了科學家在地麵操作太空機器人的行動。"神舟七號"的發射成功，機器人再次的應用在我國也愈加顯得重要。中國幾代人航天夢想的實現，使科學家們(men) 的眼光越來越集中到深空探測領域。

五、工業(ye) 機器人的發展趨勢

機器人是先進製造技術和自動化裝備的典型代表，是人造機器的"終極"形式。它涉及到機械、電子、自動控製、計算機、人工智能、傳(chuan) 感器、通訊與(yu) 網絡等多個(ge) 學科和領域，是多種高新技術發展成果的綜合集成，因此它的發展與(yu) 眾(zhong) 多學科發展密切相關(guan) 。當今工業(ye) 機器人的發展趨勢主要有：

1 工業(ye) 機器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便於(yu) 操作和維修），而單機價(jia) 格不斷下降。

2 機械結構向模塊化可重構化發展。例如關(guan) 節模塊中的伺服電機、減速機、檢測係統三位一體(ti) 化；有關(guan) 節模塊、連杆模塊用重組方式構造機器人。

3 工業(ye) 機器人控製係統向基於(yu) PC機的開放型控製器方向發展，便於(yu) 標準化，網絡化；器件集成度提高，控製櫃日漸小巧，采用模塊化結構，大大提高了係統的可靠性、易操作性和可維修性。

4 機器人中的傳(chuan) 感器作用日益重要，除采用傳(chuan) 統的位置、速度、加速度等傳(chuan) 感器外，視覺、力覺、聲覺、觸覺等多傳(chuan) 感器的融合技術在產(chan) 品化係統中已有成熟應用。

5 機器人化機械開始興(xing) 起。從(cong) 94年美國開發出"虛擬軸機床"以來這種新型裝置已成為(wei) 國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應用的領域。

總體(ti) 趨勢是，從(cong) 狹義(yi) 的機器人概念向廣義(yi) 的機器人技術概念轉移，從(cong) 工業(ye) 機器人產(chan) 業(ye) 向解決(jue) 方案業(ye) 務的機器人技術產(chan) 業(ye) 發展。機器人技術的內(nei) 涵已變為(wei) 靈活應用機器人技術的、具有實際動作功能的智能化係統。機器人結構越來越靈巧，控製係統愈來愈小，其智能也越來越高，並正朝著一體(ti) 化方向發展。