5.1  產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)方向與動(dòng)向

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷向智能化發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深化及其在系統(tǒng)(FMSCIMS)中的群體應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人也在不斷向智能化方向發(fā)展，以適應(yīng)多變的環(huán)境，滿足多樣化、個(gè)性化的需求。

5.1.1  感覺功能

將實(shí)現(xiàn)多傳感器信息的融合，以檢測(cè)多變的外部環(huán)境，作出判斷，決策行動(dòng)。其實(shí)質(zhì)類似于人的五官和身體的綜合感覺功能，包括視覺、觸覺、力覺、滑覺、接近覺、壓覺、聽覺、味覺、嗅覺、溫覺等， 研究 方向有各類傳感信息的采集及融合處理，傳感、驅(qū)動(dòng)一體化技術(shù)，感覺功能集成模塊等。

5.1.2  控制智能化

由導(dǎo)引示教向數(shù)控(NC)、離線編程發(fā)展，進(jìn)而發(fā)展到適應(yīng)控制和學(xué)習(xí)控制。模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)將得到進(jìn)一步應(yīng)用。隨著系統(tǒng)化、集成化生產(chǎn)的發(fā)展，基于PC的開放式控制系統(tǒng)將是機(jī)器人控制和車間一級(jí)控制的發(fā)展方向，國(guó)外專家預(yù)測(cè)2007年它將占30%。

5.1.3  移動(dòng)功能智能化

為解決長(zhǎng)距離搬運(yùn)作業(yè)、大作業(yè)對(duì)象、多作業(yè)對(duì)象及極限作業(yè)等問題，需開發(fā)自主移動(dòng)系統(tǒng)，包括滑動(dòng)、滾動(dòng)、行走、爬行、跳躍、飛行等。

5.1.4  系統(tǒng)應(yīng)用與集成化

支持以人為核心的生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中機(jī)器人群體協(xié)調(diào)功能、群智能和多機(jī)通信協(xié)議，開發(fā)能理解人的意志的“同事機(jī)器人”。國(guó)外專家預(yù)測(cè)2000年后有可能IMS(智能制造系統(tǒng))要走向MA(R)S(多智能體系統(tǒng))，而該系統(tǒng)中的“同事機(jī)器人”(Cobot)將成為操作人員不可或缺的伙伴。

5.1.5  安全可靠性

由于大量不確定因素的存在，要實(shí)現(xiàn)智能化的安全可靠性，機(jī)器人必須具有對(duì)各種意外情況的應(yīng)變能力，及時(shí)采取預(yù)防措施和安全對(duì)策，包括硬件級(jí)、軟件級(jí)、應(yīng)用級(jí)和人機(jī)系統(tǒng)級(jí)的自診斷和自修復(fù)故障。

5.1.6  微型化

微加工、醫(yī)學(xué)、宇宙和海洋開發(fā)等領(lǐng)域大量需要微型機(jī)器人，就實(shí)用性和成本來看，毫米級(jí)最可行。

5.2  產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)與重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用水乳交融。在第一代工業(yè)機(jī)器人普及的基礎(chǔ)上，第二代已經(jīng)推廣，成為主流安裝機(jī)型，第三代智能機(jī)器人已占有一定比重(1998年在日本安裝數(shù)占10%，銷售額達(dá)36%)。以應(yīng)用為龍頭拉動(dòng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，其技術(shù)特點(diǎn)與重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域體現(xiàn)在下述方面：

5.2.1  機(jī)械結(jié)構(gòu)

1)以關(guān)節(jié)型為主流，80年代發(fā)明的適用于裝配作業(yè)的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人約占總量的1/3(目前世界工業(yè)機(jī)器人總數(shù)約為750000臺(tái))，90年代初開發(fā)的適用于窄小空間、快節(jié)奏、360全工作空間范圍的垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人大量用于焊接和上、下料。

2)應(yīng)3K(煉鋼、煉鐵、鑄鍛) 行業(yè) 和汽車、建筑、橋梁等 行業(yè) 需求，超大型機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。如焊接數(shù)十米長(zhǎng)、10t以上大構(gòu)件的弧焊機(jī)器人群，采取螞蟻啃骨頭的協(xié)作機(jī)構(gòu)。

3)已普遍采用CAD、CAE等技術(shù)用于設(shè)計(jì)、仿真與制造中。

5.2.2  控制技術(shù)

1)大多采用32位CPU，控制軸數(shù)多達(dá)27軸，NC技術(shù)和離線編程技術(shù)大量采用。

2)協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實(shí)現(xiàn)了多手、與變位機(jī)、多機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制，正逐步實(shí)現(xiàn)多智能體的協(xié)調(diào)控制。

3)基于PC的開放式結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)由于成本低并具有標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)功能，已成為一股潮流。

5.2.3  驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1)80年代發(fā)展起來的AC伺服驅(qū)動(dòng)已成為主流驅(qū)動(dòng)技術(shù)用于工業(yè)機(jī)器人中。本報(bào)告作者統(tǒng)計(jì)了日本23家機(jī)器人公司于1998年生產(chǎn)的167種型號(hào)機(jī)器人產(chǎn)品，其中采用AC伺服驅(qū)動(dòng)的有156種，占93.4%。DD(直接驅(qū)動(dòng))技術(shù)則廣泛用于裝配機(jī)器人中。

2)新一代的伺服電機(jī)與基于微處理器的智能伺服控制器相結(jié)合，已由日本FANUC等公司開發(fā)并用于工業(yè)機(jī)器人中；在遠(yuǎn)程控制中已采用了分布式智能驅(qū)動(dòng)新技術(shù)。

5.2.4  智能化的傳感器多有應(yīng)用

在上述167種機(jī)型中，裝有視覺傳感器的有94種，占56.3%，不少機(jī)器人裝有兩種傳感器，有些機(jī)器人留下了多種傳感器接口。

5.2.5  通用機(jī)器人編程語(yǔ)言

在ABB公司的20多個(gè)型號(hào)產(chǎn)品中，采用了通用模塊化語(yǔ)言RAPID。最近美國(guó)機(jī)器人工作空間技術(shù)公司開發(fā)了Robot Script V.10通用語(yǔ)言，運(yùn)行于該公司的通用機(jī)器人控制器URC的WinNT/95環(huán)境。該語(yǔ)言易學(xué)易用，可用于各種開發(fā)環(huán)境，與大多數(shù)WINDOWS軟件產(chǎn)品兼容。

5.2.6  網(wǎng)絡(luò)通信方式

在上述167種機(jī)型中，有69種采用Ether網(wǎng)通訊方式，占41.3%，其它采用RS-232，RS-422，RS-485等通訊接口。

5.2.7  高速、高精度、多功能化

目前所知最快的裝配機(jī)器人最大合成速度為16.5m/s；高精度機(jī)器人的位置重復(fù)性±0.01mm。有一種大直角坐標(biāo)搬運(yùn)機(jī)器人，其最大合成速度達(dá)80m/s；而另一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)的NC機(jī)器人，其位置重復(fù)性達(dá)1μm。90年代末的機(jī)器人一般都具有兩、三種功能。最近瑞典Neos公司開發(fā)出一種高精度、高可靠性的可切割、鉆孔、銑削、磨削、激光焊、裝配、搬運(yùn)的多功能機(jī)器人，用于多家著名汽車廠和飛機(jī)公司。

5.2.8  集成化與系統(tǒng)化

1998年ABB公司推出IRb1400系列小機(jī)器人，其循環(huán)時(shí)間只有0.4s，控制器包括軟件、高壓電、驅(qū)動(dòng)器、用戶接口等皆集成于一柜，只有洗衣機(jī)變換器那樣大小。FANUC公司2000年9月宣稱它的控制器為世界最小。

工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用從單機(jī)、單元向系統(tǒng)發(fā)展。多達(dá)百臺(tái)以上的機(jī)器人群與微機(jī)及周邊智能設(shè)備和操作人員形成一個(gè)大群體(多智能體)?？鐕?guó)大集團(tuán)的壟斷和全球化的生產(chǎn)將世界眾多廠家的產(chǎn)品聯(lián)接在一起，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化的“虛擬制造”，為工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)化的發(fā)展推波助瀾。



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