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1、工业机器人,1920年，捷克斯洛伐克小说家、剧作家恰佩克在他写的科学幻想戏剧罗素姆万能机器人中，塑造了只会劳动不会思维的机器人形象，捷克语中的Robota 意为“苦力”、 “劳役”，是一种人造劳动者。英语Robot由此衍生而来。此后该词被欧洲各国语言所吸收而成为专有名词。,机器人三原则与机器人学,Isaac Asimov 在Im Robot中提出了“机器人三原则” ： 第一条：机器人不得伤害人类，或无故使人类受到伤害。 第二条：机器人必须服从人类的命令，除非这条命令与第一条相矛盾。 第三条：机器人必须保护自己，除非这种保护与以上两条相矛盾。 并首次出现了“机器人学Robotics”的概念,什么
2、是机器人学？,机器人学是人们设计和应用机器人的技术和知识。 机器人系统不仅由机器人组成，还需要其他装置和系统连同机器人一起来共同完成必需的任务。 机器人学是一门交叉学科，它得益于机械工程、电气与电子工程、计算机科学、生物学以及其他许多学科。,我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”,什么是机器人？,机器人的四大特征,仿生特征
3、：模仿人的肢体动作 柔性特征：对作业具有广泛适应性 智能特征：具有对外界的感知能力 自动特征：自动完成作业任务,工业机器人(通用及专用)一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、舰船制造，某些家电产品(电视机、电冰箱、洗衣机)、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配，以及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。,机器人 (a) 搬运机器人；(b) 涂料机器人；(c) 焊接机器人,工业机器人的组成 工业机器人一般由执行机构、控制系统、驱动系统以及位置检测机构等几个部分组成。,(1) 执行机构 执行机构是一种具有和人手相似的动作功能
4、，可在空间抓放物体或执行其它操作的机械装置，通常包括如下一些部件： 手部：又称抓取机构或夹持器，用于直接抓取工件或工具。此外，在手部安装的某些专用工具，如焊枪、喷枪、电钻、螺钉螺帽拧紧器等，可视为专用的特殊手部。,腕部：是连接手部和手臂的部件，用以调整手部的姿态和方位。 手臂：是支承手腕和手部的部件，由动力关节和连杆组成，用以承受工件或工具的负荷，改变工件或工具的空间位置，并将它们送至预定的位置。 机座：包括立柱，是整个工业机器人的基础部件，起着支承和连接的作用。,(2) 控制系统。控制系统是机器人的大脑，支配着机器人按规定的程序运动，并记忆人们给予的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度等
5、)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出执行指令。 (3) 驱动系统。驱动系统是按照控制系统发来的控制指令进行信息放大，驱动执行机构运动的传动装置，常用的有液压、气压、电气和机械等四种传动形式。,(4) 位置检测装置 位置检测装置通过力、位置、触觉、视觉等传感器检测机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制系统，以便使执行机构以一定的精度达到设定的位置。,工业机器人的分类 1) 按系统功能分类 (1) 专用机器人：在固定地点以固定程序工作的机器人。其结构简单，无独立控制系统，造价低廉，如附设在加工中心机床上的自动换刀机械手。,(2) 通用机器人： 具有独立控制系统，通过改变控制程序能完成多种
6、作业的机器人。其结构复杂，工作范围大，定位精度高，通用性强，适用于不断变换生产品种的柔性制造系统。,(3) 示教再现式机器人： 具有记忆功能，在操作者的示教操作后，能按示教的顺序、位置、条件与其他信息反复重现示教作业。 (4) 智能机器人： 采用计算机控制，具有视觉、听觉、触觉等多种感觉功能和识别功能机器人，通过比较和识别，能自主作出决策和规划，自动进行信息反馈，完成预定的动作。,2) 按驱动方式分类 (1) 气压传动机器人：以压缩空气作为动力源驱动执行机构运动的机器人，具有动作迅速、结构简单、成本低廉的特点，适用于高速轻载、高温和粉尘大的作业环境。 (2) 液压传动机器人：采用液压元器件驱动
7、，具有负载能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏的特点，适用于重载或低速驱动场合。,(3) 电气传动机器人：用交流或直流伺服电动机驱动的机器人，不需要中间转换机构，机械结构简单，响应速度快，控制精度高，是近年来常用的机器人传动方式。,直角坐标机器人,结构简单； 定位精度高； 空间因数低；,用于印刷电路基板的元件插入、紧固螺丝等。,3）按操作机的位置机构形式分类：,圆柱坐标型,结构简单； 刚性好； 空间利用率低；,用于重物的装卸和搬运，例如Versatran机器人,极坐标、球坐标型,结构紧凑，所占空间较小。,水平多关节型,垂直方向上的刚性好，适于装配工作,垂直多关节,动作范围宽； 结构刚度低； 精
8、度较低；,装配、搬运、弧焊、喷涂、点焊等,4）按照机器人的用途分类： 工业机器人： 焊接、喷漆、码垛、装配、搬运 农业机器人： 耕种、施肥、喷药、嫁接、移载、收获、灌溉、养殖 探索机器人： 水下、太空、空间、危险环境 服务机器人： 清洁、护理、救援、娱乐、保安 其它机器人：医疗、福利、林业、渔业、建筑等,工业机器人的应用 1) 在摩托车行业中的应用 海南新大洲摩托车厂用4台弧焊机器人工作站完成新大洲50系列摩托车的车架焊接。该生产线自1998年3月投入运行以来，运行良好，性能稳定。 南京金城机械有限公司在其125-7D车架的生产线上使用了7台机器人用于焊接和切割，提高了产品的一致性。,2) 在
9、电子、家电行业中的应用 机器人的应用改变了韵声集团八音琴全靠手工装配的历史，提高了企业形象，积累了经验，培养了人才，为企业的下一步发展打下了基础。 3) 在石化行业中的应用 哈工大博实公司自主开发的“自动包装机器人码垛生产线”应用于大庆石化公司10万吨/年聚丙烯生产装置，全线实现了自动运行，,动作平稳可靠，运行速度快，称重精度高，缝口位置准确，码垛垛形整齐。 4) 在采矿业中的应用 (1) 特殊煤层采掘机器人 目前，一般煤矿都用综合机械化采煤机采煤，但对于薄煤层这类特殊情况，,运用综合机械化采煤机采煤就很不方便，有时甚至是不可能的，而人工采煤作业又十分艰苦和危险，但如果舍弃薄煤层，又会造成资源
10、的极大浪费。因此，采用遥控机器人进行特殊煤层的采掘是最佳的方法。这种采掘机器人应该能拿起各种工具，比如高速转机、电动机和其它采爆器械等，并且能操作这些工具。这种机器人的肩部应装有强光源和视觉传感器，这样能及时将采区前方的情况传,送给操作人员。 (2) 凿岩机器人。这种机器人可以利用传感器来确定巷道的上缘，这样就可以自动瞄准巷道缝，然后把钻头按规定的间隔布置好，钻孔过程用微机控制，随时根据岩石硬度调整钻头的转速、力的大小以及钻孔的形状，这样可以大大提高生产率，人只要在安全的地方监视整个作业过程就行了。,(3) 井下喷浆机器人。井下喷浆作业是一项繁重且危害人体健康的作业，目前这种作业主要由人操作机械装置来完成，缺陷很多。采用喷浆机器人不仅可以提高喷涂质量，也可以将人从恶劣和繁重的作业环境中解放出来。 (4) 瓦斯、地压检测机器人。瓦斯和冲击地压是井下作业中的两个不安全的自然因素，一旦发生突然事故，则相当危险，,后果十分严重。瓦斯和冲击地压在形成突发事故之前都会表现出种种迹象，如岩石破裂等。采用带有专用新型传感器的移动式机器人连续监视采矿状态，可以及早发现突发事故的先兆，采取相应的预防措施。 此外，在食品工业、核工业等行业中也已经开始广泛使用机器人来代替一些手工作业。,
