工業(yè)機(jī)器人技術(shù)論文(2)
工業(yè)機(jī)器人技術(shù)論文篇二
探討工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)
摘 要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，機(jī)器人開(kāi)始被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，替工人進(jìn)行一些復(fù)雜、繁重的體力勞動(dòng)。目前，機(jī)器人是一種制造業(yè)與自動(dòng)化設(shè)備中的典型代表，這將會(huì)是人造機(jī)器的“終極”版。它的應(yīng)用已經(jīng)涉及信息化、自動(dòng)化、智能化、傳感器與知識(shí)化等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，這是目前，是我國(guó)乃至世界高新技術(shù)成果的最佳集成，因此，它的發(fā)展是與許多學(xué)科的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。以現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，同時(shí)在技術(shù)操作中，他也變得越來(lái)越標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，提高工業(yè)機(jī)器人的安全性。另一方面，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展越來(lái)越微型化、智能化，在人類生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
關(guān)鍵詞 工業(yè)機(jī)器人 智能化 應(yīng)用領(lǐng)域 安全性
中圖分類號(hào)：TP24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
隨著社會(huì)復(fù)雜的需求，工業(yè)機(jī)器人在應(yīng)用領(lǐng)域中越來(lái)越廣泛。一方面，工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，代替工人危險(xiǎn)、復(fù)雜、單調(diào)的長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)，例如在機(jī)械加工、壓力鑄造、塑料制品成形及金屬制品業(yè)等各種工序上，同時(shí)還應(yīng)用于原子能工業(yè)等高危險(xiǎn)的部門(mén)，這已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家中應(yīng)用比較廣泛。另一方面，工業(yè)機(jī)器人在其他的領(lǐng)域應(yīng)用也比較多，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，提高了工業(yè)機(jī)器人的使用性能和安全性能，其應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣泛，應(yīng)用的范圍已經(jīng)突破了工業(yè)，尤其在醫(yī)療業(yè)中應(yīng)用比較好。
一、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程
第一代機(jī)器人，一般指工業(yè)上大量使用的可編程機(jī)器人及遙控操作機(jī)?？删幊虣C(jī)器人可根據(jù)操作人員所編程序完成一些簡(jiǎn)單重復(fù)性作業(yè)。遙控操作機(jī)制每一步動(dòng)作都要靠操作人員發(fā)出。1982年，美國(guó)通用汽車(chē)公司在裝配線上為機(jī)器人裝備了視覺(jué)系統(tǒng)，從而宣告了第二代機(jī)器人―感知機(jī)器人的問(wèn)世。這代機(jī)器人，帶有外部傳感器，可進(jìn)行離線編程。能在傳感系統(tǒng)支持下，具有不同程度感知環(huán)境并自行修正程序的功能。第三代機(jī)器人為自治機(jī)器人，正在各國(guó)研制和發(fā)展。它不但具有感知功能，還具有一定決策和規(guī)劃能力。能根據(jù)人的命令或按照所處環(huán)境自行做出決策規(guī)劃動(dòng)作即按任務(wù)編程。
我國(guó)機(jī)器人研究工作起步較晚，從“七五”開(kāi)始國(guó)家投入資金，對(duì)工業(yè)機(jī)器及其零部件進(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(kāi)發(fā)和研制。1986 年國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃開(kāi)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(guò)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。
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初期，經(jīng)過(guò)30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(kāi)發(fā)期和90年代的適用化期。
上世紀(jì)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(guó)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(guó)于1972年開(kāi)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(kāi)放的不斷深入，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(kāi)發(fā)，研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。1986年國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)開(kāi)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(guò)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，中國(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(guó)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(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過(guò)“七五”攻關(guān)計(jì)劃、“九五”攻關(guān)計(jì)劃和863計(jì)劃的支持已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)也已經(jīng)成熟，應(yīng)用上已經(jīng)遍及各行各業(yè)。
我國(guó)未來(lái)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)有：第一，危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人：主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測(cè)、油汽管道等機(jī)器人;第二，醫(yī)用機(jī)器人：主要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人，遙控操作輔助正骨等;第三，仿生機(jī)器人：主要有移動(dòng)機(jī)器人，網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。其發(fā)展趨勢(shì)是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。
二、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表，是人造機(jī)器的“終極”形式。它涉及到機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)主要有：一是工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機(jī)價(jià)格不斷下降。二是機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化;有關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人。三是工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化，網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高，控制柜日漸小巧，采用模塊化結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。四是機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺(jué)、力覺(jué)、聲覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。五是機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。
總體趨勢(shì)是，從狹義的機(jī)器人概念向廣義的機(jī)器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)的內(nèi)涵已變?yōu)?靈活應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的、具有實(shí)際動(dòng)作功能的智能化系統(tǒng)。機(jī)器人結(jié)構(gòu)越來(lái)越靈巧，控制系統(tǒng)愈來(lái)愈小，其智能也越來(lái)越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。
三、我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與前景
我國(guó)工業(yè)底子薄，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展一直處于一個(gè)初步發(fā)展階段，雖然我國(guó)從上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)始研發(fā)工業(yè)機(jī)器人，但是技術(shù)力量不足與西方國(guó)家的技術(shù)封鎖，對(duì)此，在發(fā)展過(guò)程中，存在著比較多的問(wèn)題。細(xì)分起來(lái)，有如下幾點(diǎn)：
首先，我國(guó)基礎(chǔ)零部件制造能力差。雖然我國(guó)在相關(guān)零部件方面有了一定的基礎(chǔ)，但是無(wú)論從質(zhì)量、產(chǎn)品系列全面，還是批量化供給方面都與國(guó)外存在較大的差距。特別是在高性能交流伺服電機(jī)和精密減速器方面的差距尤其明顯，因此造成關(guān)鍵零部件的進(jìn)口，影響了我國(guó)機(jī)器人的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
第二，我國(guó)的機(jī)器人還沒(méi)有形成自己的品牌。雖然已經(jīng)擁有一批企業(yè)從事機(jī)器人的開(kāi)發(fā)，但是都沒(méi)有形成較大的規(guī)模，缺乏市場(chǎng)的品牌認(rèn)知度，在機(jī)器人市場(chǎng)方面一直面臨國(guó)外機(jī)器人品牌的打壓。國(guó)外機(jī)器人作為成熟的產(chǎn)業(yè)采用整機(jī)降價(jià)，吸引國(guó)內(nèi)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)，而在后續(xù)的維護(hù)備件費(fèi)用很高的策略，逐步占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)。
第三，認(rèn)識(shí)不到位，在鼓勵(lì)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品方面的政策少。工業(yè)機(jī)器人的制造及應(yīng)用水平，代表了一個(gè)國(guó)家的制造業(yè)水平，我們必須從國(guó)家高度認(rèn)識(shí)發(fā)展中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的重要性，這是我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的重要手段和途徑。□
(作者：華中科技大學(xué)文華學(xué)院機(jī)電學(xué)部09級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)2班學(xué)生)
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