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應(yīng)用設(shè)計

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我國工業(yè)機(jī)器人進(jìn)展

我國工業(yè)機(jī)器人進(jìn)展

2009/4/24 10:05:00
 

       工業(yè)機(jī)器人(英語:industrial robot。簡稱IR)是廣泛適用的能夠自主動作,且多軸聯(lián)動的機(jī)械設(shè)備。它們在必要情況下配備有傳感器,其動作步驟包括靈活的轉(zhuǎn)動都是可編程控制的(即在工作過程中,無需任何外力的干預(yù))。它們通常配備有機(jī)械手、刀具或其他可裝配的的加工工具,以及能夠執(zhí)行搬運操作與加工制造的任務(wù)。

     工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè),或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè),例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡單裝配等工序上,以及在原子能工業(yè)等部門中,完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。

      20世紀(jì)50年代末,美國在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上,采用伺服機(jī)構(gòu)和自動控制等技術(shù),研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置,并將其稱為工業(yè)機(jī)器人;60年代初,美國研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人,并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用;1969年,美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。此后,各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。

    由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性,能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn),70年代起,常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起,成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。

    工業(yè)機(jī)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(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3~6個運動自由度,其中腕部通常有1~3個運動自由度;驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu),用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作;控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號,并進(jìn)行控制。

    工業(yè)機(jī)器人按臂部的運動形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動;圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作;球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮;關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。

    工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動的控制機(jī)能,又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點到另一點的準(zhǔn)確定位,適用于機(jī)床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業(yè);連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運動,適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。

   我國工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初期,經(jīng)過20多年的發(fā)展,大致經(jīng)歷了3個階段:70年代的萌芽期,80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。

 70年代是世界科技發(fā)展的一個里程碑:人類登上了月球,實現(xiàn)了金星、火星的軟著陸。我國也發(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力。在這種背景下,我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。
  進(jìn)入80年代后,在高技術(shù)浪潮的沖擊下,隨著改革開放的不斷深入,我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持。“七五”期間,國家投入資金,對工業(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)的開發(fā),研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運機(jī)器人。1986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)開始實施,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,我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變時期,掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮,我國的工業(yè)機(jī)器人又在實踐中邁進(jìn)一大步,先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人,并實施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程,形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地,為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。

 

100公斤點焊機(jī)器人

      在蔡鶴皋院士主持下,哈爾濱工業(yè)大學(xué)和沈陽自動化所自1995年4月開始設(shè)計、制造HT—100A點焊機(jī)器人,1996年7月15日完成;1998年2月第一臺上線應(yīng)用于解放牌卡車的后風(fēng)窗點焊,1998年5月第二臺上線應(yīng)用于紅旗轎車焊接線上。

   120公斤點焊機(jī)器人

根據(jù)HT-100的設(shè)計經(jīng)驗,我們又研制了6臺120公斤點焊機(jī)器人。

  
 

120公斤點焊機(jī)器人
 
   120公斤點焊機(jī)器人是以一汽紅旗車身焊裝生產(chǎn)線為應(yīng)用背景,瞄準(zhǔn)國際上典型機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)性能開發(fā)的一種具有先進(jìn)性、可靠性的實用機(jī)器人產(chǎn)品。該機(jī)器人具有工作空間大、運動速度快和負(fù)荷能力強(qiáng)等特點。機(jī)器人設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊,外觀宜人,運動平穩(wěn)快捷,大大地提高了點焊作業(yè)的生產(chǎn)率。

      用戶對國產(chǎn)機(jī)器人給予了這樣的評價:機(jī)器人運行良好,操作、維修方便,“皮實、好用、能擺弄,”提高了生產(chǎn)效率。

 6公斤弧焊機(jī)器人

  
 

6公斤弧焊機(jī)器人
 
    6公斤弧焊機(jī)器人是沈陽新松公司為嘉陵集團(tuán)摩托車車身生產(chǎn)線設(shè)計制造的輕型弧焊機(jī)器人。設(shè)計者在參考國外同類產(chǎn)品優(yōu)點的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國情況,本著“突出自己的特色、塑造自身的品牌”的原則,完成了產(chǎn)品的形象設(shè)計。在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中,在重視產(chǎn)品實用性和可靠性的同時,兼顧了產(chǎn)品的先進(jìn)性。設(shè)計者根據(jù)多年的開發(fā)經(jīng)驗,從本體到控制器全部進(jìn)行了重新設(shè)計。嘉陵摩托車生產(chǎn)線將裝備多臺這種6公斤弧焊機(jī)器人。

   裝配機(jī)器人

     由大連賢科機(jī)器人公司研制的裝配機(jī)器人分別組成平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人自動裝配單元和直角坐標(biāo)型機(jī)器人自動裝配單元,現(xiàn)正在大連華錄松下電子信息有限公司和浙江正泰集團(tuán)的生產(chǎn)線上應(yīng)用。平面關(guān)節(jié)型(SCARA)機(jī)器人是一種精密型裝配機(jī)器人,具有速度快、精度高、柔性好等特點,采用交流伺機(jī)服電機(jī)驅(qū)動,可應(yīng)用于電子、機(jī)械和輕工業(yè)等有關(guān)產(chǎn)品的自動裝配、搬運、調(diào)試等工作。

     直角坐標(biāo)型機(jī)器人具有可自動編程,速度快、精度高等特點,采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動,可應(yīng)用于電子、機(jī)械和輕工業(yè)等有關(guān)產(chǎn)品的自動裝配、搬運、調(diào)試等工作,適合工廠柔性自動化生產(chǎn)的需求。

   橋型移動龍門式仿形噴涂機(jī)器人

      橋型移動龍門式仿形噴涂機(jī)器人由頂噴、側(cè)噴、龍門行走機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。具有自動噴涂工況顯示,自動生產(chǎn)數(shù)據(jù)設(shè)計,打印報表,車體型號自動識別,工作記憶功能,無需歸零重新啟動,故障自動聲光報警,防爆功能等特點。經(jīng)過長時間可靠的生產(chǎn)實踐,用戶反映設(shè)備性能良好。該設(shè)備由北京機(jī)械工業(yè)自動化所研制。

  自動化高壓水切割工作站

KJ—100型自動化高壓水切割工作站由北京機(jī)械工業(yè)自動化所研制。

      高壓水射流切割是通過超高壓水發(fā)生器將水增壓至385Mpa,然后通過Φ0.03mm的噴嘴,產(chǎn)生約3倍于音速的水箭切割各種非金屬材料,如各種汽車內(nèi)部裝飾材料、厚橡膠板、布料、皮革、苯乙烯發(fā)泡材料、纖維增強(qiáng)材料等;將細(xì)砂加入水箭中可切割金屬、陶瓷、石料、玻璃等。高壓水射流能切割各種熱切割方法難以加工的材料,并且切速快、切口平整光潔、切邊品質(zhì)好、無毛刺、無掛渣、節(jié)省材料、<

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