工业机器人学习论文.doc
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1、工业机器人技术及发展前景引言 工业机器人是机器人的一种。机器人可以代替或者协助人类完成各种工作,凡是枯燥的、危险的、有毒的、有害的工作,都可由机器人大显身手。机器人除了广泛应用于制造业领域外,还应用于资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家庭娱乐、军事和航天等其他领域。机器人是工业和非产业界的重大生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。工业机器人作为一种特殊的自动化设备,具备智能技术,所以工业机器人在传统产业的应用将大大的提升企业产品的竞争力,促进产品的更新换代,对国家经济产生巨大的推动作用。而在科学研究,资源勘探方面,工业机器人可替代人的大部分工作,因此促进了国家的可持续发展
2、,并增强了国家的国际地位。在国防领域工业机器人的研究更是层出不穷,特别是在强调零伤亡战争的今天,机器人可替代士兵前往危险的前沿地区,而且没有人性的一些弱点,增强了战斗力,为国家创造了一个和平安定的环境。1.工业机器人的发展:1. 1 机器人概念的诞生 机器人技术一词虽然出现的较晚,但这一概念在人类的想象中却早已出现。自古以来,有不少科学家和杰出工匠都曾制造出具有人类特点或具有动物特征的机器人雏形。 我国西周时期的能工巧匠就研制出了能歌善舞的伶人,这是我国最早的涉及机器人概念的文章记录,此外春秋后期鲁班制造过一只木鸟,能在空中飞行,体现了我国劳动人民的智慧。 机器人一词由捷克作家-卡雷尔.恰佩克
3、在他的讽刺剧罗莎姆的万能机器人中首次提出,剧中描述了一机器奴仆Robot。此次Robot被沿用下来,中文译成机器人。1942年美国科幻作家埃萨克.阿西莫夫在他的科幻小说我.机器人中提出了“机器人三大定律”,这三大定律后来成为学术界默认的研发原则。现代机器人出现于20世纪中期,当计算机技术出现,电子技术的进步,数控机床的出现及与机器人相关的控制技术和零件加工技术的成熟,为现代机器人的发展打下了基础。12 国内外机器人发展目标 根据国内外机器人发展的经验、现状及近几年的动态,结合当前国内经济发展的具体情况,“十五”期间机器人技术应重点开展智能机器人、机器人化机械及其相关技术的开发及应用;开展以机器
4、人为基础的重组装配系统及其相关技术的开发研究及加强多传感器融合及决策、控制一体化技术及应用的研究。重点解决我国已研制应用多年的示教再现型工业机器人的产业化前期关键技术,大力推进其产业化进程,力争在“十五”末期实现喷涂、焊接、装配等机器人的产业化。 2主要研究内容 (1)示教再现型工业机器人产业化技术研究 关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计。 柔性仿形喷涂机器人开发:柔性仿形复合机构开发,仿形伺服轴轨迹规划研究,控制系统开发,整机安全防爆、防护技术开发,高速喷杯喷涂工艺研究。 焊接机器人(把弧焊与点焊机器人作为负载不同的一个系列机器人,可兼作弧焊、点焊
5、、搬运、装配、切割作业)产品的标准化、通用化、模块化、系列化设计。 弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置的开发:激光发射器的选用,CCD成象系统,视觉图象处理技术,视觉跟踪与机器人协调控制。 焊接机器人的离线示教编程及工作站系统动态仿真。 电子行业用装配机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计。 批量生产机器人所需的专用制造、装配、测试设备和工具的研究开发。 (2)智能机器人开发研究 遥控加局部自主系统构成和控制策略研究 包括建模遥控机器人模型,人行为模型,人控制动态建模,图形仿真建模,虚拟工具和虚拟传感器建模;以人为主体的人机共享规划与控制;局部自治控制;多传感融合技术;双向力反应控制;知识
6、库的建立,学习与推理方法;人机交互的高级控制技术;虚拟现实(VR)控制与真实世界控制的相互关系;监控系统的结构。 智能移动机器人的导航和定位技术研究 包括导航和定位系统的系统结构;在结构环境或非结构环境中导航和定位方法研究;感知系统的传感器和信息处理系统的构成;根据传感器数据建立环境模型的方法;模糊逻辑的推理方法用于移动机器人导航的研究。 面向遥控机器人的虚拟现实系统 包括人机交互图形生成及其程序设计;遥控机器人(载体和机械手)几何动态图形建模;遥控操作环境图形建模;遥控机器人操作与数据的获取;虚拟传感器及基于虚拟传感器的双向力反应、反馈控制;面向任务的虚拟工具;基于虚拟现实的遥控操作的理论与
7、方法;基于VR模型操作和真实世界操作的可切换、相容性和可交换性;VR监控系统。 人机交互环境建模系统 包括CAD建模中的人机交互技术;求知模型工件的反示过程中的交互技术;机器人与环境的布局及功能验证中的交互技术;传感器数据处理中的交互技术;机器人标定、运动学建模、动力学建模中的交互技术。 基于计算机屏幕的多机器人遥控技术 包括三维立体视觉建模;模型的计算机显示;遥控机器人模型的控制;人机接口;网络通讯。 (3)机器人化机械研究开发 并联机构机床(VMT)与机器人化加工中心(RMC)开发研究 包括VMT与RMC智能化结构实现技术;VMT与RMC关键传动实现技术;VMT与RMC加工、装配、摆放、涂
8、胶、检测作业技术;VMT与RMC监控检测技术开发;VMT与MRC智能化开式CMC控制系统开发;系统软件和应用软件开发;智能化机构、材料机电一体化技术;作业状态变量智能化传感技术;机电一体化的多功能及灵巧作业终端;通用智能化开式CNC控制硬软件系统;并联机构运动学及动力学理论;RMC智能控制理论;VMT与RMC典型应用工程开发。 机器人化无人值守和具有自适应能力的多机遥控操作的大型散料输送设备 包括散料输送系统监控和遥控操作的传感器融合和配置技术;采用智能传感器的现场总线技术;机器人运动规划在等量堆取料、自主操作中的应用;基于广域网的远程实时通讯;具有监测和管理功能的故障诊断系统。 (4)以机器
9、人为基础的重组装配系统 开放式模块化装配机器人 包括通用要素的提取;专用件标准化;装配机器人模块CAD设计;通用主流计算机构造的控制器;人机界面方式;网络功能。 面向机器人装配的设计技术 包括数字化装配与CAD集成技术;产品机器人化装配规划生成技术;产品可装配性模糊评价。 机器人柔性装配系统设计技术 其中单元技术:供料系统智能化设计、末端执行器快速执行、物流传输及其控制与通讯;集成技术:柔性装配线仿真软件、管理系统。 可重构机器人柔性装配系统设计技术 开展基于任务和环境的动态重构机器人柔性装配系统理论研究;系统基于自治体(Agent)的分布式控制技术及系统各单元体间的协作规划。 装配力觉、视觉
10、技术 包括高精度、高集成化六维腕力传感技术;视觉识别与定位技术。 智能装配策略及其控制 包括装配状态实时检测和监控;装配顺序和路径智能规划及控制技术。 (5)多传感器信息融合与配置技术 机器人的传感器配置和融合技术在水泥生产过程控制和污水处理自动控制系统中的应用 包括面向工艺过程的多传感器融合和配置技术;采用智能传感器的现场总线技术;面向工艺要求的新型传感器研制。 机电一体化智能传感器 包括具有感知、自主运动、自清污(自调整、自适应)的机电一体化传感器研究;面向工艺要求的运动机构设计、实现检测和清污的自主运动;调节控制系统;机器人机构和控制技术在传感器设计中的应用。 2.1 机器人在制造业中的
11、应用机器人已广泛应用于汽车与汽车零部件制造业,机械加工行业,电子电器行业,橡胶及塑料工业,食品工业,木材与家具制造业等领域。在工业生产中,弧焊机器人,点焊机器人,喷涂机器人及装配机器人等都被大量使用。焊接机器人是从事焊接作业的工业机器人,广泛用于汽车及其零部件制造,摩托车,工程机械等行业,焊接机器人主要包括弧焊机器人和点焊机器人量大类。在喷涂工序中雾状涂料对人体的危害很大,并且在喷涂环境中照明通风的条件很差,因此在喷涂作业中大量使用了机器人,与其他机器人相比,喷涂机器人要足够灵活,平稳,控制方式通常为手把手示教的方式,并且还要有防爆机构等。2.2 机器人在非制造业中的作用 随着科学技术的发展,
12、机器人的应用领域已从传统的制造业扩大到核能,航空,航天,生化等高科技领域及家庭清洁,医疗康复,娱乐,教育等各个领域。 应用在非制造业领域的机器人主要有双足步行机器人,医疗手术机器人水下机器人,六足机器人等。3. 工业机器人的结构及工作原理3.1 概述机器人系统是由机器人和作业对象及环境共同组成的,其中包括机器人机械系统,驱动系统,控制系统,和感知系统四的部分组成。可以说机器人的组成部分与人类极为类似。一个典型的机器人有一套可移动的身体结构、一部类似于马达的装置、一套传感系统、一个电源和一个用来控制所有这些要素的计算机“大脑”。从本质上讲,机器人是由人类制造的“动物”,它们是模仿人类和动物行为的
13、机器。3.2 结构工业机器人的机械系统包括机身,臂部,手腕,末端操作器和行走机构等部分组成,每一部分都有若干自由度的机械系统。此外,有的机器人还具有行走机构,若具有行走机构则构成行走机器人,若没有则构成单机器人手臂。工业机器人的机械机械系统相当于人的身体(骨骼,手,臂,腿等)。驱动系统主要是指驱动机械系统动作的驱动装置。这部分的作用相当于人的肌肉。根据驱动源的不同,驱动系统分为电气,液压,气压以及把它们结合起来应用的综合系统。电气驱动在工业机器人中应用的最为广泛,主要分为步进电动机,直流伺服电机和交流伺服电机三种。液压驱动运动平稳,且负载能力大,对于重载的搬运和零件加工机器人,采用液压驱动比较
14、合理。但液压驱动管道复杂,清洁困难,因此限制了在装配作业中的作用。无论电气还是液压驱动的机器人,其手爪的开合都采用气动形式。控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号,控制机器人的执行机构,使其完成规定的运动和功能。如果机器人不具备信息反馈特征,则该控制系统称为开环控制系统;如果机器人具备信息反馈特征,则还控制系统称为闭环控制系统。该部分主要由计算机硬件和控制软件组成。软件主要有人与机器人联系的人机交互系统和控制算法等组成。该部分的作用相当于人的大脑。感知系统由内部传感器和外部传感器组成,其作用是获取机器人内部和外部环境信息,并把这些信息反馈给控制系统。内部状态传感器用于
15、检测各个关节的位置,速度等变量,为闭环伺服控制系统提供反馈信息。外部状态传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量,如距离,接近程度和接触情况等,用于引导机器人,便于其实别物体并作出相应处理。该部分的作用相当于人的五官。3.3 工作原理机器人系统实际上是一个典型的机电一体化系统,其工作原理为:控制系统发出动作指令,控制驱动器动作,驱动器带动机械系统运动,使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态,实施一定的作业任务。末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统,控制系统把实际位姿与目标位姿相比较,发出下一个动作指令,如此循环,直到完成作业任务为止。4. 工业机器人技术应用的预测与展
16、望机器人技术是感知、决策、行动和交互四大技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术正源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点,人们发展了各种特种机器人和智能机器,如仿人机器人、仿生机器人、微机器人、医疗机器人、水下机器人、移动机器人、军用机器人、空间机器人、农林机器人等。它们从外观上看已经远远脱离了最初工业机器人的形状,其智能和功能也大大超出了工业机器人的范围,更加符合应用领域的特殊要求。传统的机器人是对人体的延伸,一般需要人来操作;而特种机器人和智能机器则是通过感知,由计算机推理进行响应和动作,是对人类智能的延伸。要使机器人有重大突破必须在下列方面取得
17、技术进步:缩短实时系统响应的总时间(从传感器到执行器)以增强机器人的性能;具有先进的人工智能以增强自主决策能力;传感器和执行器更为小巧和轻便以减小机器人的体积并提高能效;具有能量监测和发电能力以延长自主工作时间。对国家而言,机器人的研究,制造和应用水平逐渐成为一个国家科技水平和经济实力的象征,正在受到许多国家的广泛重视。现代机器人技术是当代技术领域的先导,吸引了许多有才华的人从事研究。通过他们的努力,现代的,复杂的,自适应甚至是高度智能的机器人已经逐步成为现实。可以相信,人类社会的明天和机器人技术的明天都将是辉煌的。5. 参考文献杜志俊 工业机器人的应用及发展趋势 机械工程师.2002(5).
18、-8-10张效祖 工业机器人的现状与发展趋势 世界制造技术与装备市场.2004(5).-33-36朱浩翔 工业机器人及其应用 装备机械.2003(4).-11-12杨化书 曲新峰 工业机器人技术的应用及发展黄河水利职业技术学院学报.2004,16(4).-42-43我国制造业焊接生产现状与发展战略研究总结报告- 欢迎下载资料,下面是附带送个人简历资料用不了的话可以自己编辑删除,谢谢!下面黄颜色背景资料下载后可以编辑删除X X X 个 人 简 历个人资料姓 名:xxxx婚姻状况:未婚照片出 生:1987-06-24政治面貌:团员性 别:男民 族:汉学 位:本科移动电话:专 业:英语电子邮件:地
19、址: 教育背景2006.9-2010.6吉林工程技术师范学院-外国语言文学系主修课程本科阶段主修大学英语精读,大学英语泛读,英语口语,英语听力,英语写作,英语口译,翻译学,词汇学,语法学,英美概况,英国文学,美国文学,语言学,日语,中外名胜。特长及兴趣爱好除了有专业的英语方面知识外,我在校生活部工作一年, 在系宣传部和秘书处各工作一年。为全面发展,大三上学期,我加入系文学社,参于了我系心韵杂志的创刊和编辑工作。在这些活动中锻炼了我的领导和团队协作能力,学会了更好的与人相处,这些在我以后的工作中一定会有很大的帮助。计算机能力能熟悉使用Office工具以及Photoshop、Flash等软件。获国
20、家计算机二级等级资格证书。外语水平通过英语专业四级考试,能熟练进行听说读写译。奖励情况:2007-2008 优秀学生会干部 200807 师生合唱比赛一等奖普通话水平测试等级证书英语专业四级证书自我评价X X X 个 人 简 历个人资料姓 名: 婚姻状况:未婚出 生: 政治面貌:团员性 别: 民 族:汉学 位: 移动电话:专 业: 电子邮件:地 址:教育背景2006.9-2010.6吉林工程技术师范学院-外国语言文学系主修课程大学英语精读,大学英语泛读,英语口语,英语听力,英语写作,英语口译,翻译学,词汇学,语法学,英美概况,英国文学,美国文学,语言学,日语,中外名胜。能力及特长这要写你明你有
21、什么样的能力及经验,最重要就是告诉用人单位,你会做什么?计算机能力能熟悉使用Office工具以及Photoshop、Flash等软件。获国家计算机二级等级资格证书。外语水平通过英语专业四级考试,能熟练进行听说读写译。奖励情况2007-2008 优秀学生会干部 200807 师生合唱比赛一等奖普通话水平测试等级证书英语专业四级证书实习经验(或实践经验或兼职经验)这里写上你的实习经验或实践经验或兼职经验等信息吧,标题自己起一个贴切的。自我评价本人性格开朗、稳重、有活力,待人热情、真诚。工作认真负责,积极主动,能吃苦耐劳。有较强的组织能力、实际动手能力和团体协作精神,能迅速的适应各种环境,并融入其中
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