一、什么是工业机器人?
工业机器人是多功能、多自由度的机电一体化自动化机械设备和系统。通过反复编程和自动控制,可以完成制造过程中的一些操作任务。与制造主机或生产线结合,可形成单机或多机自动化系统,实现搬运、焊接、装配、喷涂等生产作业。
目前,工业机器人技术和产业发展迅速,在生产中得到了越来越广泛的应用。代生生产中重要的高度自动化设备。
二、工业机器人的特点
自20世纪60年代初美国第一代机器人问世以来,工业机器人的开发和应用发展迅速,但工业机器人最显著的特点如下。
1.可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可以随着工作环境的变化而重新编程,因此可以在小批量、多品种、均衡高效的柔性制造过程中发挥很好的作用,是柔性制造系统(FMS)的重要组成部分。
2.拟人化。工业机器人在机械结构上有类似行走、腰旋转、前臂、前臂、手腕、爪子等部件,有计算机在控制。此外,智能工业机器人还有很多类似于人类的生物传感器,比如皮肤接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、听觉传感器、语言功能等等。传感器提高了工业机器人对周围环境的适应能力。
3.普遍性。除了专门设计的工业机器人,一般的工业机器人在执行不同的操作任务时都有很好的通用性。例如,更换手端操纵器(爪、工具等)。)的工业机器人。您可以执行不同的操作任务。
4.机电一体化。工业机器人技术涉及的学科范围很广,但它是机械和微电子技术的结合。第三代智能机器人不仅具有获取外界环境信息的各种传感器,还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能,这与微电子技术的应用,尤其是计算机技术的应用密切相关。所以机器人技术的发展,机器人技术的发展和应用水平也可以验证国家科技和工业技术的发展和水平。
三、工业机器人的五个常用应用领域
1.加工应用(2%)
机器人在机械加工行业的应用并不高,仅占2%。原因可能是市面上有很多自动化设备可以胜任加工任务。加工机器人主要从事零件铸造、激光切割、水射流切割。
2.机器人喷涂应用(4%)
这里的机器人喷涂主要是指喷漆、点胶、喷漆,工业机器人只有4%从事喷涂应用。
3.机器人装配应用(10%)
装配机器人主要从事零件的安装、拆卸和维护。由于近年来机器人传感器技术的快速发展,机器人的应用越来越多样化,这直接导致了机器人装配率的下降。
4.机器人焊接应用(29%)
机器人焊接的应用主要包括汽车工业中使用的点焊和电弧焊。虽然点焊机器人比弧焊机器人更受欢迎,但弧焊机器人近年来发展很快。很多车间逐步引入焊接机器人,实现自动化焊接操作。
5.机器人搬运应用(38%)
目前,加工仍然是机器人的第一应用领域,约占整个机器人应用的40%。许多自动化生产线需要使用机器人进行材料、搬运和堆垛操作。近年来,随着合作机器人的兴起,加工机器人的市场份额不断增长。
近年来,随着科技的发展,工业机器人技术日新月异,那么不同类型的工业机器涉及到的高科技技术有哪些?
四、六类工业机器人及其关键技术
1.移动机器人(AGV)
移动机器人(AGV)是一种工业机器人,由计算机控制,具有移动、自动导航、多传感器控制和网络交互等功能。可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业,以及自动化立体仓库、柔性加工系统和柔性装配系统(AGV作为可移动的装配平台)。同时可以作为车站、机场、邮局的交通工具。
移动机器人是国际物流技术发展的新趋势之一,是现代物流技术的核心技术和装备之一,它支撑、改造和完善了传统的生产线,实现了点对点的自动化仓储、作业和处理,实现了精细化、柔性化和信息化,缩短了物流流程,减少了物资损耗,减少了占地面积,降低了高科技和装备的建设投资。
2.点焊机器人
该焊接机器人性能稳定,工作空间大,移动速度快,负载能力强。焊接质量明显优于手工焊接,大大提高了点焊的生产率。
点焊机器人主要用于汽车焊接,生产过程由主汽车主机厂完成。国际工业机器人企业与各大汽车企业长期合作,为各大汽车厂商提供各种点焊机器人单元产品,以焊接机器人和汽车生产线的形式进入中国,在该领域占据领先的市场地位。
随着汽车工业的发展,焊接生产线要求焊钳一体化,重量越来越大。点焊机器人是汽车焊接中最常用的机器人。2008年9月,机器人研究所研发完成国内首台点焊机器人,并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。2009年9月,第二台性能优化的机器人完成并成功验收。该机器人的整体技术指标达到了国外同类机器人的水平。
3.弧焊机器人
弧焊机器人主要用于各种汽车零部件的焊接生产。在该领域,国际大型工业机器人制造商主要向成套设备供应商提供单元产品。
关键技术包括:
(1)弧焊机器人系统优化集成技术:弧焊机器人采用交流伺服驱动技术和高精度、高刚性RV减速器和谐波减速器,具有良好的低速稳定性和高速动态响应,可实现免维护功能。
(2)协调控制技术:控制多机器人和换位机的协调运动,既能保持焊枪与工件的相对姿态,满足焊接工艺的要求,又能避免焊枪与工件的碰撞。
(3)精确焊接轨迹跟踪技术:结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的优点,在焊接过程中利用激光传感器实现焊接跟踪,提高了复杂工件焊接机器人的灵活性和适应性,通过视觉传感器离线观测获得焊接跟踪的残余偏差,根据偏差统计获得补偿数据,从而修正机器人运动轨迹,获得各种条件下的最佳焊接质量。
4.激光加工机器人
激光加工机器人将机器人技术应用于激光加工,通过高精度的工业机器人实现更加灵活的激光加工操作。该系统可通过示教盒在线操作,也可离线编程。系统可以自动检测工件,生成工件模型,然后生成加工曲线,或者直接使用CAD数据进行加工。可用于激光表面处理、打孔、焊接和模具修复。
关键技术包括:
(1)激光加工机器人结构优化设计技术:采用大型框架结构,增加工作范围,保证机器人精度;
(2)机器人系统误差补偿技术:根据大工作空间、高精度的综合加工机器人的要求,结合其结构特点,采用非模型法和基于模型法的混合机器人补偿方法,对几何参数误差和非几何参数误差进行补偿。
(3)高精度机器人检测技术:将三坐标测量技术与机器人技术相结合,实现高精度机器人在线测量。
(4)激光加工机器人专用语言的实现技术:根据激光加工和机器人操作的特点,完成了激光加工机器人专用语言。
(5)网络通信和离线编程技术:具有串口、CAN等网络通信功能,实现机器人生产线的监控和管理;实现机器人的离线编程控制。
5.真空机器人
真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人,主要应用于半导体行业,实现真空室内的晶圆传输。真空机械手进口难、限制多、消耗量大、用途广,成为制约半导体设备研发进度和整机竞争力的关键部件。另外,国外买家在中国也是经过严格审查的,属于禁止类产品名单。真空机械手已成为严重制约我国半导体设备制造的瓶颈问题。直接驱动真空机器人技术属于原始创新技术。
关键技术包括:
(1)新型真空机器人的设计技术:通过结构分析和优化设计,避开国际专利,满足真空机器人的刚度和膨胀比要求;
(2)大间隙真空直驱技术:涉及电机理论分析、结构设计、生产工艺、电机材料表面处理、低速大转矩控制、小型多轴驱动等。
(3)真空环境下多轴精密轴系的设计。采用轴中轴的设计方法,减少轴间的偏心和惯性不对称。
(4)动态轨迹修正技术:通过传感器信息和机器人运动信息的融合,检测晶圆与手指之间的参考位置偏差,通过动态轨迹修正,保证机器人将晶圆从真空室中的一个工位准确转移到另一个工位。
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