先进制造技术教学课件PPT制造自动化技术

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1、第一节第一节 概概 述述第四章第四章 制造自动化技术制造自动化技术第二节第二节 工业机器人工业机器人第三节第三节 柔性制造技术柔性制造技术2024/9/31一、制造自动化技术的内涵一、制造自动化技术的内涵一、制造自动化技术的内涵一、制造自动化技术的内涵自动化自动化自动化自动化（AutomationAutomation）,1936,1936年，美国人年，美国人年，美国人年，美国人D.S.HardeD.S.Harde提出的提出的提出的提出的, ,指出机器之间零件转移不用人去搬指出机器之间零件转移不用人去搬指出机器之间零件转移不用人去搬指出机器之间零件转移不用人去搬运就是运就是运就是运就是“ “自动

2、化自动化自动化自动化” ”。自动地搬运代替人的体力劳动。自动地搬运代替人的体力劳动。自动地搬运代替人的体力劳动。自动地搬运代替人的体力劳动。随着计算机技术和信息技术的发展，不仅代替人随着计算机技术和信息技术的发展，不仅代替人随着计算机技术和信息技术的发展，不仅代替人随着计算机技术和信息技术的发展，不仅代替人的体力劳动，而且必须代替人的部分脑力劳动。的体力劳动，而且必须代替人的部分脑力劳动。的体力劳动，而且必须代替人的部分脑力劳动。的体力劳动，而且必须代替人的部分脑力劳动。第一节第一节 概述概述2024/9/32狭义制造自动化：狭义制造自动化：是生产车间内产品的机是生产车间内产品的机是生产车间内

3、产品的机是生产车间内产品的机械加工和装配检验过程的自动化。切削加工、工件装械加工和装配检验过程的自动化。切削加工、工件装械加工和装配检验过程的自动化。切削加工、工件装械加工和装配检验过程的自动化。切削加工、工件装卸、工件储运、零件和产品清洁和检验、装配、机器卸、工件储运、零件和产品清洁和检验、装配、机器卸、工件储运、零件和产品清洁和检验、装配、机器卸、工件储运、零件和产品清洁和检验、装配、机器故障诊断等自动化故障诊断等自动化故障诊断等自动化故障诊断等自动化。广义制造自动化广义制造自动化：产品设计、企业管理、：产品设计、企业管理、：产品设计、企业管理、：产品设计、企业管理、加工过程、质量控制等产

4、品制造全过程及各个环节加工过程、质量控制等产品制造全过程及各个环节加工过程、质量控制等产品制造全过程及各个环节加工过程、质量控制等产品制造全过程及各个环节综合集成自动化。综合集成自动化。综合集成自动化。综合集成自动化。 制造自动化技术的任务制造自动化技术的任务制造自动化技术的任务制造自动化技术的任务：研究对制造过程的：研究对制造过程的：研究对制造过程的：研究对制造过程的规划、管规划、管规划、管规划、管理、组织、控制与协调优化理、组织、控制与协调优化理、组织、控制与协调优化理、组织、控制与协调优化等自动化，以使产品制造过程实现等自动化，以使产品制造过程实现等自动化，以使产品制造过程实现等自动化，

5、以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。2024/9/33二、制造自动化的含义二、制造自动化的含义 （1 1 1 1）在形式方面。）在形式方面。）在形式方面。）在形式方面。代替的体力劳动，代替或辅代替的体力劳动，代替或辅代替的体力劳动，代替或辅代替的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人、机器及整个系统的助人的脑力劳动，制造系统中人、机器及整个系统的助人的脑力劳动，制造系统中人、机器及整个系统的助人的脑力劳动，制造系统中人、机器及整个系统的协调、管理、控制和优化。

6、协调、管理、控制和优化。协调、管理、控制和优化。协调、管理、控制和优化。 （2 2 2 2）在功能方面。）在功能方面。）在功能方面。）在功能方面。T T T T，Q Q Q Q，C C C C，S S S S，E E E E功能目标。功能目标。功能目标。功能目标。 T T T T（timetimetimetime）采用自动化技术，缩短产品制造周期；）采用自动化技术，缩短产品制造周期；）采用自动化技术，缩短产品制造周期；）采用自动化技术，缩短产品制造周期； Q Q Q Q（qualityqualityqualityquality）提高和保证产品质量；）提高和保证产品质量；）提高和保证产品质量；）

7、提高和保证产品质量； C C C C（costcostcostcost）降低成本；）降低成本；）降低成本；）降低成本； S S S S（serviceserviceserviceservice）市场服务工作；）市场服务工作；）市场服务工作；）市场服务工作； E E E E（environmentenvironmentenvironmentenvironment）充分利用资源，减少废弃物和）充分利用资源，减少废弃物和）充分利用资源，减少废弃物和）充分利用资源，减少废弃物和环境污染。有利于可持续发展。环境污染。有利于可持续发展。环境污染。有利于可持续发展。环境污染。有利于可持续发展。2024/9/

8、34（3 3 3 3）在范围方面。）在范围方面。）在范围方面。）在范围方面。涉及到产品生命周期全过程。涉及到产品生命周期全过程。涉及到产品生命周期全过程。涉及到产品生命周期全过程。 产品开发自动化技术：产品开发自动化技术：产品开发自动化技术：产品开发自动化技术：并行工程、并行工程、并行工程、并行工程、CADCAMCAPPCADCAMCAPPCADCAMCAPPCADCAMCAPP一体化技术、快速原型制造技术；一体化技术、快速原型制造技术；一体化技术、快速原型制造技术；一体化技术、快速原型制造技术； 生产过程和设备自动化技术生产过程和设备自动化技术生产过程和设备自动化技术生产过程和设备自动化技术

9、：数控技术、工业机：数控技术、工业机：数控技术、工业机：数控技术、工业机器人、柔性制造技术、自动化制造系统中的检测与监器人、柔性制造技术、自动化制造系统中的检测与监器人、柔性制造技术、自动化制造系统中的检测与监器人、柔性制造技术、自动化制造系统中的检测与监控技术。控技术。控技术。控技术。2024/9/35制造自动化技术代表制造自动化技术代表制造自动化技术代表制造自动化技术代表先进制造技术先进制造技术先进制造技术先进制造技术的水平，体的水平，体的水平，体的水平，体现一个现一个现一个现一个国家的技术水平国家的技术水平国家的技术水平国家的技术水平。 可以可以可以可以提高提高提高提高劳动劳动劳动劳动生

10、产率生产率生产率生产率，提高提高提高提高产品产品产品产品质量质量质量质量、降低制、降低制、降低制、降低制造成本、改善劳动条件；造成本、改善劳动条件；造成本、改善劳动条件；造成本、改善劳动条件； 提高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相提高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相提高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相提高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相关技术的发展，提高企业的竞争能力。关技术的发展，提高企业的竞争能力。关技术的发展，提高企业的竞争能力。关技术的发展，提高企业的竞争能力。2024/9/36三、制造自动化技术的发展三、制造自动化技术的发展 （1 1）刚性自动化）刚性自动化 2020

11、2020世纪世纪世纪世纪50505050年代，自动单机和刚性生产线。年代，自动单机和刚性生产线。年代，自动单机和刚性生产线。年代，自动单机和刚性生产线。 传统的制造方法和半自动和自动机床、组合机传统的制造方法和半自动和自动机床、组合机传统的制造方法和半自动和自动机床、组合机传统的制造方法和半自动和自动机床、组合机床、组合机床自动线。床、组合机床自动线。床、组合机床自动线。床、组合机床自动线。 单一品种大批量生产。生产率高、加工品种单一品种大批量生产。生产率高、加工品种单一品种大批量生产。生产率高、加工品种单一品种大批量生产。生产率高、加工品种单一。单一。单一。单一。 很难实现品种的转换。很难实

12、现品种的转换。很难实现品种的转换。很难实现品种的转换。2024/9/37 （2 2）柔性自动化）柔性自动化 多品种小批量，甚至单件生产自动化。多品种小批量，甚至单件生产自动化。多品种小批量，甚至单件生产自动化。多品种小批量，甚至单件生产自动化。 技术：技术：技术：技术： NCNCNCNC、CNCCNCCNCCNC数控技术、数控技术、数控技术、数控技术、 FMCFMCFMCFMC、FMSFMSFMSFMS。 数控机床和加工中心等，柔性好，质量高。数控机床和加工中心等，柔性好，质量高。数控机床和加工中心等，柔性好，质量高。数控机床和加工中心等，柔性好，质量高。2024/9/38（3 3）综合自动化

13、）综合自动化 计算机技术的应用。计算机技术的应用。计算机技术的应用。计算机技术的应用。 计算机集成制造计算机集成制造计算机集成制造计算机集成制造CIMCIMCIMCIM和和和和CIMSCIMSCIMSCIMS：强调制造过程的强调制造过程的强调制造过程的强调制造过程的系系系系统性统性统性统性和和和和集成性集成性集成性集成性，现代制造技术、管理技术、计算机，现代制造技术、管理技术、计算机，现代制造技术、管理技术、计算机，现代制造技术、管理技术、计算机技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术等。技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术等。技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术等。技术、信息技术、自

14、动化技术和系统工程技术等。 CECECECE、LPLPLPLP等模式。等模式。等模式。等模式。2024/9/392024/9/310源于古希腊的阿基米德螺旋泵源于古希腊的阿基米德螺旋泵(B.C287212） 2024/9/311现代纺现代纺纱机纱机卡特赖特卡特赖特纺纱机纺纱机（1785）珍妮纺纱机珍妮纺纱机（1764）2024/9/3121797年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床年莫兹利制造的第一台螺纹切削车床2024/9/3132024/9/314 图7-1 汽车后桥齿轮箱加工自动线刚性自动化20年代2024/9/315 柔性自动化50年代焊接机器人综合自动化70年代综合自动化2024/9/3

15、16机器人集中了机器人集中了机械工程机械工程、材料科学材料科学、电子技术电子技术、计算机技计算机技术术、自动控制理论自动控制理论及及人工智能人工智能等多学科的最新研究成果，代表等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。它的研究和应用水平一个国家的自动化的水平。之一。它的研究和应用水平一个国家的自动化的水平。2024/9/317 本节要点本节要点工业机器人的定义、组成和分工业机器人的定义、组成和分类类工业机器人控制系统工业机器人控制系统工业机器人的应用和发展趋势工业机器人的应用和发展趋势第第二二节

16、节 工业机器人工业机器人2024/9/318一、工业机器人的概念、组成与分类一、工业机器人的概念、组成与分类 它能它能它能它能复现复现复现复现人的人的人的人的动作动作动作动作和和和和职能职能职能职能。反复调整以执行不同的功能。反复调整以执行不同的功能。反复调整以执行不同的功能。反复调整以执行不同的功能。具有具有具有具有通用性通用性通用性通用性、柔性柔性柔性柔性和和和和灵活性灵活性灵活性灵活性的自动机械。的自动机械。的自动机械。的自动机械。 已成为已成为已成为已成为FMSFMSFMSFMS和和和和CIMSCIMSCIMSCIMS系统的重要设备。系统的重要设备。系统的重要设备。系统的重要设备。是一

17、种可以搬运物料、零件、工具或完成多种是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的操作功能的操作功能的操作功能的机械装置机械装置机械装置机械装置，由，由，由，由计算机控制计算机控制计算机控制计算机控制，是无人参与，是无人参与，是无人参与，是无人参与的自动化控制系统，是的自动化控制系统，是的自动化控制系统，是的自动化控制系统，是可编程可编程可编程可编程、具有柔性的自动化、具有柔性的自动化、具有柔性的自动化、具有柔性的自动化系统。系统。系统。系统。1.工业机器人的概念工业机器人的概念2024/9/3192024/9

18、/3202. 2. 工业机器人的组成工业机器人的组成 （1 1）执行机构：）执行机构： 是一组具有与人手脚功能相似的机械机构是一组具有与人手脚功能相似的机械机构是一组具有与人手脚功能相似的机械机构是一组具有与人手脚功能相似的机械机构2024/9/3212. 2. 工业机器人的组成工业机器人的组成 1)1)1)1)手部手部手部手部（抓取机构或夹持器）：用来直接抓取（抓取机构或夹持器）：用来直接抓取（抓取机构或夹持器）：用来直接抓取（抓取机构或夹持器）：用来直接抓取工件或工具。工件或工具。工件或工具。工件或工具。 有机械式、真空吸附式、磁性吸附式。有机械式、真空吸附式、磁性吸附式。有机械式、真空吸

19、附式、磁性吸附式。有机械式、真空吸附式、磁性吸附式。夹持式手部1-手爪；2-传动机构；3-驱动机构；4-支架；5-工件 2024/9/322气流负压吸附式手部l-橡胶吸盘；2-心套；3-通气螺钉；4-支承杆；5-喷嘴；6-喷嘴套 2. 2. 工业机器人的组成工业机器人的组成2024/9/3232. 2. 工业机器人的组成工业机器人的组成 2)2)2)2)腕部腕部腕部腕部：是联接手部和臂部的部件，用以支撑：是联接手部和臂部的部件，用以支撑：是联接手部和臂部的部件，用以支撑：是联接手部和臂部的部件，用以支撑和调整手部的姿态。和调整手部的姿态。和调整手部的姿态。和调整手部的姿态。 2024/9/32

20、4 机器人腕部结构示意图 P-100机器人的手腕2024/9/3253 3 3 3）臂部臂部臂部臂部：是支撑腕部的部件，由：是支撑腕部的部件，由：是支撑腕部的部件，由：是支撑腕部的部件，由动力关节动力关节动力关节动力关节和和和和连杆连杆连杆连杆组成。用以承受工件或工具负荷，改变工件的空间位组成。用以承受工件或工具负荷，改变工件的空间位组成。用以承受工件或工具负荷，改变工件的空间位组成。用以承受工件或工具负荷，改变工件的空间位置，并送至预定的位置。置，并送至预定的位置。置，并送至预定的位置。置，并送至预定的位置。2. 2. 工业机器人的组成工业机器人的组成2024/9/326PUMA560机器人

21、臂部结构1-大锥齿轮；2-小锥齿轮；3-大臂；4-小臂电动机；5-驱动轴；6、9-偏心套；7-小齿轮；8-大齿轮；10-小臂2024/9/3274) 4) 4) 4) 机身机身机身机身（立柱）：是支撑臂部的部件，扩大臂（立柱）：是支撑臂部的部件，扩大臂（立柱）：是支撑臂部的部件，扩大臂（立柱）：是支撑臂部的部件，扩大臂部的活动范围。部的活动范围。部的活动范围。部的活动范围。2024/9/3285 5 5 5）机座及行走机构机座及行走机构机座及行走机构机座及行走机构：是支撑整个机器人的基础：是支撑整个机器人的基础：是支撑整个机器人的基础：是支撑整个机器人的基础件，确定并改变机器人的位置。件，确定

22、并改变机器人的位置。件，确定并改变机器人的位置。件，确定并改变机器人的位置。2. 2. 工业机器人的组成工业机器人的组成2024/9/329 （2 2）控制系统控制系统 ： 是机器人的大脑，控制与是机器人的大脑，控制与是机器人的大脑，控制与是机器人的大脑，控制与支配机器人按给定的程序动作，并记忆人们示教的支配机器人按给定的程序动作，并记忆人们示教的支配机器人按给定的程序动作，并记忆人们示教的支配机器人按给定的程序动作，并记忆人们示教的指令信息，可再现控制所存储的示教信息。指令信息，可再现控制所存储的示教信息。指令信息，可再现控制所存储的示教信息。指令信息，可再现控制所存储的示教信息。2. 2.

23、 工业机器人的组成工业机器人的组成2024/9/330 （3 3 3 3）驱动系统驱动系统驱动系统驱动系统 是机器人执行作业的是机器人执行作业的是机器人执行作业的是机器人执行作业的动力源动力源动力源动力源，按照，按照，按照，按照控制系统发出的指令驱动执行机构完成规定的作业。控制系统发出的指令驱动执行机构完成规定的作业。控制系统发出的指令驱动执行机构完成规定的作业。控制系统发出的指令驱动执行机构完成规定的作业。（4 4 4 4）行进系统、感知系统和人工智能系统等行进系统、感知系统和人工智能系统等行进系统、感知系统和人工智能系统等行进系统、感知系统和人工智能系统等。2. 2. 工业机器人的组成工业

24、机器人的组成2024/9/3313 3. . 工业机器人的分类工业机器人的分类（1 1）按系统功能分）按系统功能分 1)1)1)1)专用机器人：专用机器人：专用机器人：专用机器人：用固定的程序在固定的地点工作用固定的程序在固定的地点工作用固定的程序在固定的地点工作用固定的程序在固定的地点工作的机器人。的机器人。的机器人。的机器人。 结构简单，成本低。自动化的机械手。结构简单，成本低。自动化的机械手。结构简单，成本低。自动化的机械手。结构简单，成本低。自动化的机械手。 2 2 2 2）通用机器人：）通用机器人：）通用机器人：）通用机器人：具有独立的控制系统，通过改具有独立的控制系统，通过改具有独

25、立的控制系统，通过改具有独立的控制系统，通过改变程序能完成多种作业的机器人。变程序能完成多种作业的机器人。变程序能完成多种作业的机器人。变程序能完成多种作业的机器人。 结构复杂，工作范围大，通用性强，适用于不断结构复杂，工作范围大，通用性强，适用于不断结构复杂，工作范围大，通用性强，适用于不断结构复杂，工作范围大，通用性强，适用于不断变换生产品种的柔性制造系统。变换生产品种的柔性制造系统。变换生产品种的柔性制造系统。变换生产品种的柔性制造系统。 2024/9/332 3 3 3 3）示教再现机器人：）示教再现机器人：）示教再现机器人：）示教再现机器人：具有记忆功能，在操作者具有记忆功能，在操作

26、者具有记忆功能，在操作者具有记忆功能，在操作者示教操作后，能按示教操作后，能按示教操作后，能按示教操作后，能按示教示教示教示教的的的的顺序顺序顺序顺序、位置位置位置位置、条件条件条件条件与其他信与其他信与其他信与其他信息反复示教作业。息反复示教作业。息反复示教作业。息反复示教作业。 4 4 4 4）智能机器人：）智能机器人：）智能机器人：）智能机器人：采用计算机控制，具有采用计算机控制，具有采用计算机控制，具有采用计算机控制，具有视觉视觉视觉视觉、听觉听觉听觉听觉、触觉触觉触觉触觉等多功能和识别功能。通过等多功能和识别功能。通过等多功能和识别功能。通过等多功能和识别功能。通过比较比较比较比较和

27、和和和识别识别识别识别，自主作出自主作出自主作出自主作出决策决策决策决策和和和和规划规划规划规划，自动进行信息反馈，完成预定，自动进行信息反馈，完成预定，自动进行信息反馈，完成预定，自动进行信息反馈，完成预定的动作。的动作。的动作。的动作。2024/9/333（2 2）按驱动方式分）按驱动方式分 1)1)1)1)气压传动机器人气压传动机器人气压传动机器人气压传动机器人：以压缩空气作为动力源驱动：以压缩空气作为动力源驱动：以压缩空气作为动力源驱动：以压缩空气作为动力源驱动执行机构的机器人，动作简单、成本低廉，适用于执行机构的机器人，动作简单、成本低廉，适用于执行机构的机器人，动作简单、成本低廉，

28、适用于执行机构的机器人，动作简单、成本低廉，适用于高高高高速轻载、高温和粉尘大速轻载、高温和粉尘大速轻载、高温和粉尘大速轻载、高温和粉尘大的环境作业的环境作业的环境作业的环境作业。 2024/9/334（2 2）按驱动方式分）按驱动方式分 2 2 2 2）液压传动机器人：）液压传动机器人：）液压传动机器人：）液压传动机器人：采用液压驱动，具有负载采用液压驱动，具有负载采用液压驱动，具有负载采用液压驱动，具有负载能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏的特点，适能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏的特点，适能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏的特点，适能力强、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏的特点，适用

29、于用于用于用于低速、重载低速、重载低速、重载低速、重载的场合。的场合。的场合。的场合。 3 3 3 3）电气传动机器人：）电气传动机器人：）电气传动机器人：）电气传动机器人：用交流或直流伺服电动机用交流或直流伺服电动机用交流或直流伺服电动机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，驱动的机器人，不需要中间转换机构，驱动的机器人，不需要中间转换机构，驱动的机器人，不需要中间转换机构，结构简单结构简单结构简单结构简单、响响响响应速度快应速度快应速度快应速度快、控制精度高控制精度高控制精度高控制精度高。 2024/9/335 1)1)1)1)直角坐标型：直角坐标型：直角坐标型：直角坐标

30、型：由三个相互正交的平移坐标轴组由三个相互正交的平移坐标轴组由三个相互正交的平移坐标轴组由三个相互正交的平移坐标轴组成，坐标轴运动独立。控制简单、定位精度高。成，坐标轴运动独立。控制简单、定位精度高。成，坐标轴运动独立。控制简单、定位精度高。成，坐标轴运动独立。控制简单、定位精度高。(3)(3)按结构形式分按结构形式分 2024/9/336 2 2 2 2）圆柱坐标型：）圆柱坐标型：）圆柱坐标型：）圆柱坐标型：由立柱和一个安装在立柱上的水平由立柱和一个安装在立柱上的水平由立柱和一个安装在立柱上的水平由立柱和一个安装在立柱上的水平臂组成，其立柱安装在回转的机座上，水平臂可以伸缩，臂组成，其立柱安

31、装在回转的机座上，水平臂可以伸缩，臂组成，其立柱安装在回转的机座上，水平臂可以伸缩，臂组成，其立柱安装在回转的机座上，水平臂可以伸缩，并可沿立柱上下移动。一个旋转轴和一个平移轴。并可沿立柱上下移动。一个旋转轴和一个平移轴。并可沿立柱上下移动。一个旋转轴和一个平移轴。并可沿立柱上下移动。一个旋转轴和一个平移轴。VerstranVerstran机器人机器人机器人机器人VerstranVerstran机器人机器人机器人机器人2024/9/337 3 3 3 3）球坐标型：）球坐标型：）球坐标型：）球坐标型：由回转机座、俯仰绞链和伸缩臂由回转机座、俯仰绞链和伸缩臂由回转机座、俯仰绞链和伸缩臂由回转机座

32、、俯仰绞链和伸缩臂组成，有两个旋转轴和一个平移轴。组成，有两个旋转轴和一个平移轴。组成，有两个旋转轴和一个平移轴。组成，有两个旋转轴和一个平移轴。Unimate Unimate Unimate Unimate 机器人机器人机器人机器人2024/9/338 4 4）关节型）关节型：由大臂、小臂和立柱组成。肘关由大臂、小臂和立柱组成。肘关由大臂、小臂和立柱组成。肘关由大臂、小臂和立柱组成。肘关节、肩关节是绞链。有三个旋转轴。节、肩关节是绞链。有三个旋转轴。节、肩关节是绞链。有三个旋转轴。节、肩关节是绞链。有三个旋转轴。关节型搬运机器人关节型搬运机器人关节型搬运机器人关节型搬运机器人关节型焊接机器人

33、关节型焊接机器人关节型焊接机器人关节型焊接机器人2024/9/339仿生型仿生型仿生型仿生型 自自自自由由由由度度度度一一一一般般般般较较较较多多多多，具具具具有有有有更更更更强强强强的的的的适适适适应应应应性性性性和和和和灵灵灵灵活活活活性性性性，但但但但控控控控制制制制更更更更复杂，成本更高，刚性较差。复杂，成本更高，刚性较差。复杂，成本更高，刚性较差。复杂，成本更高，刚性较差。类人型机器人类人型机器人类人型机器人类人型机器人仿狗机器人仿狗机器人仿狗机器人仿狗机器人蛇形机器人蛇形机器人蛇形机器人蛇形机器人特种机器人特种机器人特种机器人特种机器人 2024/9/340六轮漫游机器人六轮漫游机

34、器人仿鱼机器人仿鱼机器人仿鸟机器人仿鸟机器人六足漫游机器人六足漫游机器人2024/9/341二二二二. . . . 工业机器人的性能指标工业机器人的性能指标工业机器人的性能指标工业机器人的性能指标1. 1. 1. 1. 工业机器人的自由度工业机器人的自由度工业机器人的自由度工业机器人的自由度 自由度是指运动件相对于自由度是指运动件相对于自由度是指运动件相对于自由度是指运动件相对于固定坐标系固定坐标系固定坐标系固定坐标系所具有的所具有的所具有的所具有的独立运动独立运动独立运动独立运动的趋势。的趋势。的趋势。的趋势。 用以表示机器人用以表示机器人用以表示机器人用以表示机器人动作灵活程度动作灵活程度

35、动作灵活程度动作灵活程度的参数，一般是的参数，一般是的参数，一般是的参数，一般是以以以以沿轴线移动沿轴线移动沿轴线移动沿轴线移动和和和和绕轴线转动绕轴线转动绕轴线转动绕轴线转动的独立运动的数目来表的独立运动的数目来表的独立运动的数目来表的独立运动的数目来表示。示。示。示。 自由度是衡量机器人技术水平的主要指标。自由度是衡量机器人技术水平的主要指标。自由度是衡量机器人技术水平的主要指标。自由度是衡量机器人技术水平的主要指标。2024/9/342工业机器人自由度工业机器人自由度工业机器人自由度工业机器人自由度1-1-执行机构；执行机构；执行机构；执行机构；2-2-驱动系统；驱动系统；驱动系统；驱动

36、系统；3-3-控制系统；控制系统；控制系统；控制系统；a-a-手部；手部；手部；手部；b-b-腕部；腕部；腕部；腕部；c-c-臂部；臂部；臂部；臂部；d-d-基座基座基座基座A-A-往复旋转；往复旋转；往复旋转；往复旋转；B-B-腕部弯曲；腕部弯曲；腕部弯曲；腕部弯曲；C-C-径向伸缩；径向伸缩；径向伸缩；径向伸缩；D-D-垂直俯仰；垂直俯仰；垂直俯仰；垂直俯仰；E-E-手部偏摆手部偏摆手部偏摆手部偏摆2024/9/343 （2 2 2 2）工作空间：）工作空间：）工作空间：）工作空间：是指机器人应用手爪进行工作是指机器人应用手爪进行工作是指机器人应用手爪进行工作是指机器人应用手爪进行工作的空

37、间范围。取决于机器人的结构形式和每个关节的的空间范围。取决于机器人的结构形式和每个关节的的空间范围。取决于机器人的结构形式和每个关节的的空间范围。取决于机器人的结构形式和每个关节的运动范围。运动范围。运动范围。运动范围。 （3 3 3 3）提取重力：）提取重力：）提取重力：）提取重力：反映其负载能力的一个参数反映其负载能力的一个参数反映其负载能力的一个参数反映其负载能力的一个参数 微型机器人：微型机器人：微型机器人：微型机器人：10N10N10N10N以下；以下；以下；以下； 小型机器人：小型机器人：小型机器人：小型机器人：1010101050N50N50N50N； 中型机器人：中型机器人：中

38、型机器人：中型机器人：50505050300N300N300N300N； 大型机器人：大型机器人：大型机器人：大型机器人：300300300300500N500N500N500N； 重型机器人：重型机器人：重型机器人：重型机器人：500N500N500N500N以上。以上。以上。以上。2024/9/344 （4 4 4 4）运动速度：）运动速度：）运动速度：）运动速度：影响到机器人的工作效率。通影响到机器人的工作效率。通影响到机器人的工作效率。通影响到机器人的工作效率。通用机器人的最大直线速度大多在用机器人的最大直线速度大多在用机器人的最大直线速度大多在用机器人的最大直线速度大多在1000mm

39、/s1000mm/s1000mm/s1000mm/s以下。以下。以下。以下。 （5 5 5 5）位置精度：）位置精度：）位置精度：）位置精度：实到位置中心之间的偏差。实到位置中心之间的偏差。实到位置中心之间的偏差。实到位置中心之间的偏差。 影响到机器人的工作质量。影响到机器人的工作质量。影响到机器人的工作质量。影响到机器人的工作质量。 取决于取决于取决于取决于位置控制方式位置控制方式位置控制方式位置控制方式、机器人运动部件机器人运动部件机器人运动部件机器人运动部件本身的精本身的精本身的精本身的精度和刚度、提取的重力和运动速度有关。度和刚度、提取的重力和运动速度有关。度和刚度、提取的重力和运动速

40、度有关。度和刚度、提取的重力和运动速度有关。 典型机器人的定位精度一般在典型机器人的定位精度一般在典型机器人的定位精度一般在典型机器人的定位精度一般在0.020.020.020.025mm5mm5mm5mm范围。范围。范围。范围。2024/9/345 1920192019201920年，捷克作家卡雷尔年，捷克作家卡雷尔年，捷克作家卡雷尔年，捷克作家卡雷尔卡佩克发表了科幻剧卡佩克发表了科幻剧卡佩克发表了科幻剧卡佩克发表了科幻剧本本本本罗萨姆的万能机器人罗萨姆的万能机器人罗萨姆的万能机器人罗萨姆的万能机器人。卡佩克在剧本中把捷克。卡佩克在剧本中把捷克。卡佩克在剧本中把捷克。卡佩克在剧本中把捷克语语

41、语语“ “RobotaRobotaRobotaRobota” ”写成了写成了写成了写成了“ “RobotRobotRobotRobot” ”，引起了大家的广泛，引起了大家的广泛，引起了大家的广泛，引起了大家的广泛关注，被当成了机器人一词的起源。关注，被当成了机器人一词的起源。关注，被当成了机器人一词的起源。关注，被当成了机器人一词的起源。三、工业机器人技术的发展三、工业机器人技术的发展2024/9/346 1954195419541954年年年年，美国人，美国人，美国人，美国人George C. Devol George C. Devol George C. Devol George C. D

42、evol 发明了一种称发明了一种称发明了一种称发明了一种称为可编程程序的关节型搬运装置，并在为可编程程序的关节型搬运装置，并在为可编程程序的关节型搬运装置，并在为可编程程序的关节型搬运装置，并在1956195619561956年获得年获得年获得年获得美国专利。首先提出了工业机器人和示教再现的概美国专利。首先提出了工业机器人和示教再现的概美国专利。首先提出了工业机器人和示教再现的概美国专利。首先提出了工业机器人和示教再现的概念。念。念。念。 1958195819581958年年年年，美国联合控制公司研制出了第一台数，美国联合控制公司研制出了第一台数，美国联合控制公司研制出了第一台数，美国联合控制

43、公司研制出了第一台数控机器人原型机，揭开了研制工业机器人的序幕。控机器人原型机，揭开了研制工业机器人的序幕。控机器人原型机，揭开了研制工业机器人的序幕。控机器人原型机，揭开了研制工业机器人的序幕。 2024/9/347 1961196119611961年年年年，UnimationUnimationUnimationUnimation公司（通用机械公司）成立，公司（通用机械公司）成立，公司（通用机械公司）成立，公司（通用机械公司）成立，生产和销售了第一台工业机器生产和销售了第一台工业机器生产和销售了第一台工业机器生产和销售了第一台工业机器“ “UnimateUnimateUnimateUnima

44、te” ” 球坐标。球坐标。球坐标。球坐标。 1962196219621962年年年年，A.M.F.A.M.F.A.M.F.A.M.F.（机械与铸造）公司，研制出一（机械与铸造）公司，研制出一（机械与铸造）公司，研制出一（机械与铸造）公司，研制出一台数控自动通用机，取名台数控自动通用机，取名台数控自动通用机，取名台数控自动通用机，取名“ “VersatranVersatranVersatranVersatran”，圆柱坐标。，圆柱坐标。，圆柱坐标。，圆柱坐标。 2024/9/348 1967196719671967年年年年， UnimationUnimationUnimationUnimati

45、on公司第一台喷涂用机器人出公司第一台喷涂用机器人出公司第一台喷涂用机器人出公司第一台喷涂用机器人出口到日本川崎重工业公司。口到日本川崎重工业公司。口到日本川崎重工业公司。口到日本川崎重工业公司。 1968196819681968年年年年，第一台智能机器人，第一台智能机器人，第一台智能机器人，第一台智能机器人ShakeyShakeyShakeyShakey在斯坦福研究在斯坦福研究在斯坦福研究在斯坦福研究所诞生。所诞生。所诞生。所诞生。 1972197219721972年年年年，IBMIBMIBMIBM公司开发出直角坐标机器人。公司开发出直角坐标机器人。公司开发出直角坐标机器人。公司开发出直角坐

46、标机器人。 2024/9/349 日本、西欧各国、前苏联也相断引进或自行研制日本、西欧各国、前苏联也相断引进或自行研制日本、西欧各国、前苏联也相断引进或自行研制日本、西欧各国、前苏联也相断引进或自行研制工业机器人。工业机器人。工业机器人。工业机器人。6060606070707070年代是机器技术获得巨大发展年代是机器技术获得巨大发展年代是机器技术获得巨大发展年代是机器技术获得巨大发展的阶段。的阶段。的阶段。的阶段。 80808080年年年年代代代代，机机机机器器器器人人人人在在在在发发发发达达达达国国国国家家家家的的的的工工工工业业业业中中中中大大大大量量量量普普普普及及及及应应应应用用用用，

47、如如如如焊焊焊焊接接接接、喷喷喷喷漆漆漆漆、搬搬搬搬运运运运、装装装装配配配配。并并并并向向向向各各各各个个个个领领领领域域域域拓拓拓拓展展展展，如如如如航航航航天天天天、水水水水下下下下、排排排排险险险险、核核核核工工工工业业业业等等等等，机机机机器器器器人人人人的的的的感知技术得到相应的发展，产生第二代机器人。感知技术得到相应的发展，产生第二代机器人。感知技术得到相应的发展，产生第二代机器人。感知技术得到相应的发展，产生第二代机器人。 90909090年年年年代代代代，机机机机器器器器人人人人技技技技术术术术在在在在发发发发达达达达国国国国家家家家应应应应用用用用更更更更为为为为广广广广泛

48、泛泛泛，如如如如军军军军用用用用、医医医医疗疗疗疗、服服服服务务务务、娱娱娱娱乐乐乐乐等等等等领领领领域域域域，并并并并开开开开始始始始向向向向智智智智能能能能型（第三代）机器人发展。型（第三代）机器人发展。型（第三代）机器人发展。型（第三代）机器人发展。2024/9/350 我国我国我国我国机器人机器人机器人机器人技术起步较晚，技术起步较晚，技术起步较晚，技术起步较晚，70707070年代末，一些院年代末，一些院年代末，一些院年代末，一些院校和企业，开始研制校和企业，开始研制校和企业，开始研制校和企业，开始研制专用机械手专用机械手专用机械手专用机械手，80808080年代初，开发小年代初，开

49、发小年代初，开发小年代初，开发小型的教育机器人。型的教育机器人。型的教育机器人。型的教育机器人。1985198519851985年哈工大研制出国内第一台年哈工大研制出国内第一台年哈工大研制出国内第一台年哈工大研制出国内第一台弧弧弧弧焊机器人焊机器人焊机器人焊机器人（华宇（华宇（华宇（华宇号）。号）。号）。号）。 国家国家国家国家“ “863863863863”计划把机器人技术作为重点发展技计划把机器人技术作为重点发展技计划把机器人技术作为重点发展技计划把机器人技术作为重点发展技术来支持。建立了术来支持。建立了术来支持。建立了术来支持。建立了“ “机器人示范工程中心机器人示范工程中心机器人示范工

50、程中心机器人示范工程中心” ”和机器人和机器人和机器人和机器人国家开放实验室（国家开放实验室（国家开放实验室（国家开放实验室（沈阳自动化所、哈工大、合肥机械沈阳自动化所、哈工大、合肥机械沈阳自动化所、哈工大、合肥机械沈阳自动化所、哈工大、合肥机械所、上海交大、南开大学所、上海交大、南开大学所、上海交大、南开大学所、上海交大、南开大学）。）。）。）。 2024/9/351 北京机械自动化所北京机械自动化所北京机械自动化所北京机械自动化所 喷漆机器人喷漆机器人喷漆机器人喷漆机器人 沈阳自动化所沈阳自动化所沈阳自动化所沈阳自动化所 自动导引小车、机器人控制器、自动导引小车、机器人控制器、自动导引小车

51、、机器人控制器、自动导引小车、机器人控制器、6000m6000m6000m6000m水下机器人水下机器人水下机器人水下机器人 哈尔滨工业大学博实公司哈尔滨工业大学博实公司哈尔滨工业大学博实公司哈尔滨工业大学博实公司 包装码垛机器人包装码垛机器人包装码垛机器人包装码垛机器人 南开太阳公司南开太阳公司南开太阳公司南开太阳公司 微型驱动机器人微型驱动机器人微型驱动机器人微型驱动机器人 同济大学同济大学同济大学同济大学 提升机器人提升机器人提升机器人提升机器人2024/9/352四、工业机器人的控制系统四、工业机器人的控制系统 机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机机器人控制系统是机器人的

52、重要组成部分，用于对操作机机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务。的控制，以完成特定的工作任务。的控制，以完成特定的工作任务。的控制，以完成特定的工作任务。2024/9/3531 1 1 1）控制计算机）控制计算机）控制计算机）控制计算机：是调度指挥机构，微型机。：是调度指挥机构，微型机。：是调度指挥机构，微型机。：是调度指挥机构，微型机。 2 2 2 2）示教盒：）示教盒：）示教盒：）示教盒：工作轨迹和参数设定，拥有独立存储工作轨迹和参数设定，拥有独立存储工作轨迹和参数设定，拥有独立存储工作轨迹和参数设

53、定，拥有独立存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 2024/9/354 3 3 3 3）控制面板：）控制面板：）控制面板：）控制面板：各操作功能按钮，状态指示灯。各操作功能按钮，状态指示灯。各操作功能按钮，状态指示灯。各操作功能按钮，状态指示灯。4 4 4 4）硬盘和软盘存储：）硬盘和软盘存储：）硬盘和软盘存储：）硬盘和软盘存储：存储程序。存储程序。存储程序。存储程序。 2024/9/355 5 5 5 5）数字和模拟量输入输出：）数字

54、和模拟量输入输出：）数字和模拟量输入输出：）数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命各种状态和控制命各种状态和控制命各种状态和控制命令输入输出。令输入输出。令输入输出。令输入输出。 6 6 6 6）轴控制器：）轴控制器：）轴控制器：）轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和完成机器人各关节位置、速度和完成机器人各关节位置、速度和完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。加速度控制。加速度控制。加速度控制。2024/9/356 在制造业中，机器人可以用于毛坯制造（在制造业中，机器人可以用于毛坯制造（在制造业中，机器人可以用于毛坯制造（在制造业中，机器人可以用于毛坯制造（冲压、冲压、冲压、冲压、压铸、锻

55、造等压铸、锻造等压铸、锻造等压铸、锻造等）、）、）、）、机械加工、焊接、热处理、表面涂机械加工、焊接、热处理、表面涂机械加工、焊接、热处理、表面涂机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、装配覆、装配覆、装配覆、装配及仓库堆垛等作业中。及仓库堆垛等作业中。及仓库堆垛等作业中。及仓库堆垛等作业中。 五、工业机器人的应用五、工业机器人的应用2024/9/357 焊接焊接是制造业中一项是制造业中一项是制造业中一项是制造业中一项繁重的、对工人健康影响繁重的、对工人健康影响繁重的、对工人健康影响繁重的、对工人健康影响较大的较大的较大的较大的作业之一，是工业机器人应用最多的行业。作业之一，是工业机器人应用最多的行

56、业。作业之一，是工业机器人应用最多的行业。作业之一，是工业机器人应用最多的行业。 利用焊接机器人可以有效提高产品质量，降低能耗，改利用焊接机器人可以有效提高产品质量，降低能耗，改利用焊接机器人可以有效提高产品质量，降低能耗，改利用焊接机器人可以有效提高产品质量，降低能耗，改善工人劳动条件。善工人劳动条件。善工人劳动条件。善工人劳动条件。 焊接机器人有焊接机器人有焊接机器人有焊接机器人有点焊和弧焊点焊和弧焊点焊和弧焊点焊和弧焊两种，可以单机焊接，也可构两种，可以单机焊接，也可构两种，可以单机焊接，也可构两种，可以单机焊接，也可构成焊接机器人生产线。成焊接机器人生产线。成焊接机器人生产线。成焊接机

57、器人生产线。 1.1.在在在在焊接焊接焊接焊接方面的应用方面的应用方面的应用方面的应用 点焊机器人点焊机器人 2024/9/358 工件焊点分布示意图 汽车驾驶室焊点的分布图 装配每台汽车车体一般大约装配每台汽车车体一般大约装配每台汽车车体一般大约装配每台汽车车体一般大约需要完成需要完成需要完成需要完成3000400030004000个焊点，个焊点，个焊点，个焊点，其中其中其中其中60%60%是由点焊机器人完是由点焊机器人完是由点焊机器人完是由点焊机器人完成的。成的。成的。成的。 2024/9/359 焊接机器人通常是采用焊接机器人通常是采用焊接机器人通常是采用焊接机器人通常是采用液压驱动液压

58、驱动液压驱动液压驱动的的的的机器人机器人机器人机器人，因，因，因，因为要拿起质量达为要拿起质量达为要拿起质量达为要拿起质量达70kg70kg的焊枪，一般电动机驱动的机的焊枪，一般电动机驱动的机的焊枪，一般电动机驱动的机的焊枪，一般电动机驱动的机器人承受不了这个负荷。器人承受不了这个负荷。器人承受不了这个负荷。器人承受不了这个负荷。点焊机器人是属于点焊机器人是属于点焊机器人是属于点焊机器人是属于点位点位点位点位控制。点焊所要求的位控制。点焊所要求的位控制。点焊所要求的位控制。点焊所要求的位置精度在置精度在置精度在置精度在1mm1mm左右。左右。左右。左右。 2024/9/360IR6621/10

59、0型点焊机器人1-手臂及手腕；2-臂架；3-橡皮缓冲器；4-肘形节杆；5-回转台；6-基座；7-连接电缆；8-转台缓冲器；9-第一轴（转台）电动机（M1）；10、14-平衡气缸；11-第二轴（臂架）电动机（M2）；12-第三轴螺杆；15-驱动臂架；16-电动机组（M4、M5、M6）；17-控制柜2024/9/361一汽红旗轿车生产线上的点焊机器人一汽红旗轿车生产线上的点焊机器人2024/9/36220公斤点焊机器人公斤点焊机器人点焊机器人在工作中点焊机器人在工作中2024/9/363弧焊机器人弧焊机器人 弧焊是弧焊是弧焊是弧焊是连续轨迹连续轨迹连续轨迹连续轨迹操作，机器人必须按预先规定的操作，

60、机器人必须按预先规定的操作，机器人必须按预先规定的操作，机器人必须按预先规定的路线路线路线路线和要求的移动速度进行作业。和要求的移动速度进行作业。和要求的移动速度进行作业。和要求的移动速度进行作业。 19891989年天津自行车二厂采用国产机器人焊接自年天津自行车二厂采用国产机器人焊接自年天津自行车二厂采用国产机器人焊接自年天津自行车二厂采用国产机器人焊接自行车前三角架，提高了产品质量，并获得了显著的行车前三角架，提高了产品质量，并获得了显著的行车前三角架，提高了产品质量，并获得了显著的行车前三角架，提高了产品质量，并获得了显著的社会、经济效益。社会、经济效益。社会、经济效益。社会、经济效益。

61、 2024/9/364弧焊机器人示意图 2024/9/365弧焊机器人弧焊机器人2024/9/3666公斤弧焊机器人公斤弧焊机器人弧焊机器人在工作中弧焊机器人在工作中2024/9/367 机器人机器人机器人机器人喷涂喷涂喷涂喷涂作业在作业在作业在作业在汽车、家用电器和仪表壳体汽车、家用电器和仪表壳体汽车、家用电器和仪表壳体汽车、家用电器和仪表壳体制制制制造中已发挥了重要作用。造中已发挥了重要作用。造中已发挥了重要作用。造中已发挥了重要作用。 机器人作业既可机器人作业既可机器人作业既可机器人作业既可单机喷涂单机喷涂单机喷涂单机喷涂，也可多机喷涂，还可，也可多机喷涂，还可，也可多机喷涂，还可，也可

62、多机喷涂，还可组成生产线组成生产线组成生产线组成生产线自动喷涂自动喷涂自动喷涂自动喷涂，自动化程度越来越高。，自动化程度越来越高。，自动化程度越来越高。，自动化程度越来越高。 2.2.在在在在喷涂喷涂喷涂喷涂方面的应用方面的应用方面的应用方面的应用 2024/9/368喷涂作业机器人喷涂作业机器人2024/9/369龙门式喷漆机器人龙门式喷漆机器人喷漆机器人喷漆机器人2024/9/370 我国第二汽车制造厂东风系列驾驶室我国第二汽车制造厂东风系列驾驶室我国第二汽车制造厂东风系列驾驶室我国第二汽车制造厂东风系列驾驶室多品种混流多品种混流多品种混流多品种混流机器人系统喷涂线机器人系统喷涂线机器人系

63、统喷涂线机器人系统喷涂线。它由。它由。它由。它由2 2台台台台PJ-1APJ-1A、4 4台台台台PJ-1BPJ-1B喷漆喷漆喷漆喷漆机器人、机器人、机器人、机器人、2 2台台台台PM-111PM-111顶喷机、一台工件识别装置、一顶喷机、一台工件识别装置、一顶喷机、一台工件识别装置、一顶喷机、一台工件识别装置、一台同步器、多台起动装置和总控制台等组成。台同步器、多台起动装置和总控制台等组成。台同步器、多台起动装置和总控制台等组成。台同步器、多台起动装置和总控制台等组成。由一台工业由一台工业由一台工业由一台工业PCPC（微型计算机）为主构成的总控（微型计算机）为主构成的总控（微型计算机）为主构

64、成的总控（微型计算机）为主构成的总控台，通过通信系统，对台，通过通信系统，对台，通过通信系统，对台，通过通信系统，对6 6台机器人台机器人台机器人台机器人、 2 2台顶喷机台顶喷机台顶喷机台顶喷机及相及相及相及相关终端进行群控，实现关终端进行群控，实现关终端进行群控，实现关终端进行群控，实现面漆喷涂自动作业面漆喷涂自动作业面漆喷涂自动作业面漆喷涂自动作业。2024/9/371图5-33 东风系列驾驶室多品种混流机器人系统喷涂线2024/9/372 加工加工工件的装卸工件的装卸，特别是自动化机床工件的装特别是自动化机床工件的装特别是自动化机床工件的装特别是自动化机床工件的装卸是工业机器人的重要应

65、用领域之一。卸是工业机器人的重要应用领域之一。卸是工业机器人的重要应用领域之一。卸是工业机器人的重要应用领域之一。 3.3.在在在在搬运搬运搬运搬运方面的应用方面的应用方面的应用方面的应用 2024/9/373搬运机器人搬运机器人2024/9/374码垛机器人码垛机器人2024/9/375耐火砖自动压制系统耐火砖自动压制系统2024/9/376在在在在电子产品装配电子产品装配电子产品装配电子产品装配中，由于电子元件多，体积小，中，由于电子元件多，体积小，中，由于电子元件多，体积小，中，由于电子元件多，体积小，结构复杂，人工装配生产率低，质量不易保证，因而结构复杂，人工装配生产率低，质量不易保证

66、，因而结构复杂，人工装配生产率低，质量不易保证，因而结构复杂，人工装配生产率低，质量不易保证，因而使用使用使用使用装配机器人装配机器人装配机器人装配机器人可以极大地改变这种状况。可以极大地改变这种状况。可以极大地改变这种状况。可以极大地改变这种状况。日本日立公司的一条电子电路板自动装配线就日本日立公司的一条电子电路板自动装配线就日本日立公司的一条电子电路板自动装配线就日本日立公司的一条电子电路板自动装配线就装备了装备了装备了装备了5656台各种机器人，使台各种机器人，使台各种机器人，使台各种机器人，使 电子元件的自动插装率电子元件的自动插装率电子元件的自动插装率电子元件的自动插装率达到达到达到

67、达到 85%85%。4.4.在在在在装配装配装配装配方面的应用方面的应用方面的应用方面的应用 2024/9/377精密插入装配机器人的装配作业精密插入装配机器人的装配作业1-主机器人；主机器人；2-柔性手腕；柔性手腕；3、5-触觉传感器（应变片）；触觉传感器（应变片）；4-弹簧片；弹簧片；6-基座零件的传送定位；基座零件的传送定位；7-辅助机器人；辅助机器人；8-联套供料机构；联套供料机构；9-小轴供料机构小轴供料机构2024/9/378SCARA型装配机器人型装配机器人2024/9/379 （1 1 1 1）冲压机器人冲压机器人冲压机器人冲压机器人 用于汽车、电机、家用电器等工业中，与用于汽

68、车、电机、家用电器等工业中，与用于汽车、电机、家用电器等工业中，与用于汽车、电机、家用电器等工业中，与冲压设冲压设冲压设冲压设备备备备构成单机自动冲压机和多机冲压自动线。构成单机自动冲压机和多机冲压自动线。构成单机自动冲压机和多机冲压自动线。构成单机自动冲压机和多机冲压自动线。 5.5.在在在在其他其他其他其他方面的应用方面的应用方面的应用方面的应用 2024/9/380车门冲压自动线车门冲压自动线1-取料机；取料机；2、5-压力机；压力机；3-水平旋转机；水平旋转机；4-翻转机；翻转机；6-传输机；传输机；7-机器人机器人如美国克莱斯勒公司汽车车门的加工就是利用由如美国克莱斯勒公司汽车车门的

69、加工就是利用由如美国克莱斯勒公司汽车车门的加工就是利用由如美国克莱斯勒公司汽车车门的加工就是利用由1010台台台台 DanlyDanly上、下料机器人和上、下料机器人和上、下料机器人和上、下料机器人和 66台压力机组成的自台压力机组成的自台压力机组成的自台压力机组成的自动线进行的。动线进行的。动线进行的。动线进行的。2024/9/381 （2 2 2 2）压铸机器人压铸机器人压铸机器人压铸机器人 用于汽车零件的生产，一个工人可以管理多台压用于汽车零件的生产，一个工人可以管理多台压用于汽车零件的生产，一个工人可以管理多台压用于汽车零件的生产，一个工人可以管理多台压铸机，节省劳动力。铸机，节省劳动

70、力。铸机，节省劳动力。铸机，节省劳动力。 德国开发了德国开发了德国开发了德国开发了 锻造机器人锻造机器人锻造机器人锻造机器人技术，北京机床厂通过引技术，北京机床厂通过引技术，北京机床厂通过引技术，北京机床厂通过引进开发，已生产了进开发，已生产了进开发，已生产了进开发，已生产了热模锻和辊锻热模锻和辊锻热模锻和辊锻热模锻和辊锻机器人，且全部国产机器人，且全部国产机器人，且全部国产机器人，且全部国产化。化。化。化。2024/9/382压铸机器人压铸机器人2024/9/383 采矿机器人、建筑业机器人采矿机器人、建筑业机器人采矿机器人、建筑业机器人采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统用于以及水电系统用

71、于以及水电系统用于以及水电系统用于维护维修机器人维护维修机器人维护维修机器人维护维修机器人等。等。等。等。 在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机（飞行器）、人的应用也越来越多，如无人侦察机（飞行器）、人的应用也越来越多，如无人侦察机（飞行器）、人的应用也越来越多，如无人侦察机（飞行器）、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有警备机器人、医疗机器人、

72、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。着重要的作用。着重要的作用。着重要的作用。2024/9/384六、工业机器人的发展趋势六、工业机器人的发展趋势六、工业机器人的发展趋势六、工业机器人的发展趋势1. 1. 1. 1. 高级智能化。高级智能化。高级智能化。高级智能化。 计算机技术、计算机技术、计算机技术、计算机技术、模糊控制模糊控制模糊控制模糊控制技术、专家系统技术、技术、专家系统技术、技术、专家系统技术、技术、专家系统技术

73、、人人人人工神经网络工神经网络工神经网络工神经网络技术和智能工程技术等高新技术。技术和智能工程技术等高新技术。技术和智能工程技术等高新技术。技术和智能工程技术等高新技术。 具有具有具有具有学习知识学习知识学习知识学习知识和和和和运用知识运用知识运用知识运用知识解决问题的能力，并具解决问题的能力，并具解决问题的能力，并具解决问题的能力，并具有有有有视觉、力觉、感觉视觉、力觉、感觉视觉、力觉、感觉视觉、力觉、感觉等功能，能感知环境的变化，有等功能，能感知环境的变化，有等功能，能感知环境的变化，有等功能，能感知环境的变化，有很高的自适应能力，几乎能象人一样去干更多的工作。很高的自适应能力，几乎能象人

74、一样去干更多的工作。很高的自适应能力，几乎能象人一样去干更多的工作。很高的自适应能力，几乎能象人一样去干更多的工作。2024/9/385六、工业机器人的发展趋势六、工业机器人的发展趋势六、工业机器人的发展趋势六、工业机器人的发展趋势 2. 2. 2. 2. 结构一体化结构一体化结构一体化结构一体化 工业机器的本体采用工业机器的本体采用工业机器的本体采用工业机器的本体采用杆臂杆臂杆臂杆臂结构，并与关节机构、结构，并与关节机构、结构，并与关节机构、结构，并与关节机构、电动机、减速器、编码器等有机结合，全部电、管、电动机、减速器、编码器等有机结合，全部电、管、电动机、减速器、编码器等有机结合，全部电

75、、管、电动机、减速器、编码器等有机结合，全部电、管、线不外露，形成十分完整的防尘、防漏、防爆、防线不外露，形成十分完整的防尘、防漏、防爆、防线不外露，形成十分完整的防尘、防漏、防爆、防线不外露，形成十分完整的防尘、防漏、防爆、防水全封闭的一体化结构。水全封闭的一体化结构。水全封闭的一体化结构。水全封闭的一体化结构。2024/9/386 3. 3. 3. 3. 应用广泛化应用广泛化应用广泛化应用广泛化 在在在在 21 21 21 21 世纪，机器人不再局限于工业生产，而世纪，机器人不再局限于工业生产，而世纪，机器人不再局限于工业生产，而世纪，机器人不再局限于工业生产，而是向服务领域扩展。是向服务

76、领域扩展。是向服务领域扩展。是向服务领域扩展。 社会的各个领域都可由机器人在工作，从而使社会的各个领域都可由机器人在工作，从而使社会的各个领域都可由机器人在工作，从而使社会的各个领域都可由机器人在工作，从而使人类进入机器人时代。据专家预测，用于家庭的人类进入机器人时代。据专家预测，用于家庭的人类进入机器人时代。据专家预测，用于家庭的人类进入机器人时代。据专家预测，用于家庭的“ “个人机器人个人机器人个人机器人个人机器人” ”必将在必将在必将在必将在21 21 21 21 世纪得到推广和普及，人类世纪得到推广和普及，人类世纪得到推广和普及，人类世纪得到推广和普及，人类生活将变得更加美好舒适；生活

77、将变得更加美好舒适；生活将变得更加美好舒适；生活将变得更加美好舒适；警备和军事用机器人警备和军事用机器人警备和军事用机器人警备和军事用机器人也也也也将在保卫国家安全方面发挥重要作用。将在保卫国家安全方面发挥重要作用。将在保卫国家安全方面发挥重要作用。将在保卫国家安全方面发挥重要作用。 2024/9/387 4. 4. 4. 4. 产品微型化产品微型化产品微型化产品微型化 微机械电子技术微机械电子技术微机械电子技术微机械电子技术和和和和精密加工技术精密加工技术精密加工技术精密加工技术的发展为机器的发展为机器的发展为机器的发展为机器人微型化创造了条件，以功能材料、智能材料为基人微型化创造了条件，以

78、功能材料、智能材料为基人微型化创造了条件，以功能材料、智能材料为基人微型化创造了条件，以功能材料、智能材料为基础的础的础的础的微驱动器、微移动机构微驱动器、微移动机构微驱动器、微移动机构微驱动器、微移动机构以及高度自治的控制系以及高度自治的控制系以及高度自治的控制系以及高度自治的控制系统的开发使微型化成为可能。统的开发使微型化成为可能。统的开发使微型化成为可能。统的开发使微型化成为可能。 微型机器人微型机器人微型机器人微型机器人可以代替人进入人本身不能到达的可以代替人进入人本身不能到达的可以代替人进入人本身不能到达的可以代替人进入人本身不能到达的领域进行工作，帮助人类进行微观领域的研究；帮领域

79、进行工作，帮助人类进行微观领域的研究；帮领域进行工作，帮助人类进行微观领域的研究；帮领域进行工作，帮助人类进行微观领域的研究；帮助医生对病人进行微循环系统的手术，甚至可注入助医生对病人进行微循环系统的手术，甚至可注入助医生对病人进行微循环系统的手术，甚至可注入助医生对病人进行微循环系统的手术，甚至可注入血管清理血液，清除病灶和癌变，尺寸极微小的血管清理血液，清除病灶和癌变，尺寸极微小的血管清理血液，清除病灶和癌变，尺寸极微小的血管清理血液，清除病灶和癌变，尺寸极微小的纳纳纳纳米机器人米机器人米机器人米机器人将不再是梦想。将不再是梦想。将不再是梦想。将不再是梦想。2024/9/388 5. 5.

80、 5. 5. 组件、构件通用化、标准化和模块化组件、构件通用化、标准化和模块化组件、构件通用化、标准化和模块化组件、构件通用化、标准化和模块化 机器人是一种高科技产品，其制造、使用维护机器人是一种高科技产品，其制造、使用维护机器人是一种高科技产品，其制造、使用维护机器人是一种高科技产品，其制造、使用维护成本比较高，操作机和控制器采用通用元器件，让成本比较高，操作机和控制器采用通用元器件，让成本比较高，操作机和控制器采用通用元器件，让成本比较高，操作机和控制器采用通用元器件，让机器人组件、构件实现标准化、模块化是降低成本机器人组件、构件实现标准化、模块化是降低成本机器人组件、构件实现标准化、模块

81、化是降低成本机器人组件、构件实现标准化、模块化是降低成本的重要途径之一。大力制订和推广的重要途径之一。大力制订和推广的重要途径之一。大力制订和推广的重要途径之一。大力制订和推广“ “三化三化三化三化” ”，将使，将使，将使，将使机器人产品更能适应国际市场价格竞争的环境。机器人产品更能适应国际市场价格竞争的环境。机器人产品更能适应国际市场价格竞争的环境。机器人产品更能适应国际市场价格竞争的环境。 2024/9/389 6. 6. 6. 6. 高精度、高可靠性高精度、高可靠性高精度、高可靠性高精度、高可靠性 随着人类对产品和服务质量的要求越来越高，随着人类对产品和服务质量的要求越来越高，随着人类对

82、产品和服务质量的要求越来越高，随着人类对产品和服务质量的要求越来越高，对从事制造业或服务业的机器人的要求也相应提高，对从事制造业或服务业的机器人的要求也相应提高，对从事制造业或服务业的机器人的要求也相应提高，对从事制造业或服务业的机器人的要求也相应提高，开发开发开发开发高精度、高可靠性机器人高精度、高可靠性机器人高精度、高可靠性机器人高精度、高可靠性机器人是必然的发展结果。是必然的发展结果。是必然的发展结果。是必然的发展结果。 采用最新采用最新采用最新采用最新交流伺服电动机或交流伺服电动机或交流伺服电动机或交流伺服电动机或 DD DD DD DD 电动机电动机电动机电动机直接驱直接驱直接驱直接

83、驱动，以进一步改善机器人的动态特性，提高可靠性；动，以进一步改善机器人的动态特性，提高可靠性；动，以进一步改善机器人的动态特性，提高可靠性；动，以进一步改善机器人的动态特性，提高可靠性；采用采用采用采用64 64 64 64 位数字伺服驱动单元和主机采用位数字伺服驱动单元和主机采用位数字伺服驱动单元和主机采用位数字伺服驱动单元和主机采用32 32 32 32 位以上位以上位以上位以上CPU CPU CPU CPU 控制，不仅可使机器人精度大为提高，也可以控制，不仅可使机器人精度大为提高，也可以控制，不仅可使机器人精度大为提高，也可以控制，不仅可使机器人精度大为提高，也可以提高插补运算和坐标变换

84、的速度。提高插补运算和坐标变换的速度。提高插补运算和坐标变换的速度。提高插补运算和坐标变换的速度。2024/9/390 本节要点本节要点柔性、柔性制造系统的柔性、柔性制造系统的柔性、柔性制造系统的柔性、柔性制造系统的概念概念概念概念柔性制造系统柔性制造系统柔性制造系统柔性制造系统的组成及各部的组成及各部的组成及各部的组成及各部分功能分功能分功能分功能第第三三节节 柔性制造技术柔性制造技术 Flexible ManufacturingFlexible ManufacturingFlexible ManufacturingFlexible Manufacturing Technology Tech

85、nology Technology Technology2024/9/391 一、一、FMTFMT概述概述 柔性制造技术是柔性制造技术是柔性制造技术是柔性制造技术是进入进入进入进入20202020世纪世纪世纪世纪60606060年代以后，为了年代以后，为了年代以后，为了年代以后，为了满足产品更新、适应满足产品更新、适应满足产品更新、适应满足产品更新、适应多品种多品种多品种多品种、中小批量生产中小批量生产中小批量生产中小批量生产的需要的需要的需要的需要出现的。出现的。出现的。出现的。 FMC FMC FMC FMC （Flexible Manufacturing CellFlexible Man

86、ufacturing CellFlexible Manufacturing CellFlexible Manufacturing Cell）、）、）、）、 FMS FMS FMS FMS （Flexible Flexible Flexible Flexible Manufacturing SystemsManufacturing SystemsManufacturing SystemsManufacturing Systems）、FML FML FML FML （Flexible Manufacturing LineFlexible Manufacturing LineFlexible Man

87、ufacturing LineFlexible Manufacturing Line） 。 1. 1. 基本概念基本概念2024/9/392 （1 1）柔性制造技术）柔性制造技术(FMT)(FMT)是一种主要用于是一种主要用于是一种主要用于是一种主要用于多品种中小批量和多品种中小批量和多品种中小批量和多品种中小批量和适应加工各种适应加工各种适应加工各种适应加工各种不同形状不同形状不同形状不同形状对象的各种制造自动化技术总称。对象的各种制造自动化技术总称。对象的各种制造自动化技术总称。对象的各种制造自动化技术总称。是集是集是集是集数控技术数控技术数控技术数控技术、计算机技术计算机技术计算机技术计

88、算机技术、机器人技术机器人技术机器人技术机器人技术以及以及以及以及现现现现代管理技术代管理技术代管理技术代管理技术为一体的技术。为一体的技术。为一体的技术。为一体的技术。 （2 2）柔性）柔性 指制造系统对指制造系统对指制造系统对指制造系统对系统内部系统内部系统内部系统内部及及及及外部环境外部环境外部环境外部环境的一种适应能的一种适应能的一种适应能的一种适应能力，也是指制造系统能够力，也是指制造系统能够力，也是指制造系统能够力，也是指制造系统能够适应产品变化适应产品变化适应产品变化适应产品变化的能力。的能力。的能力。的能力。 2024/9/393 2.2.不同应用形式不同应用形式 （1 1）柔

89、性制造模块柔性制造模块（FMMFMM） 是指一台扩展了自动化功能的数控机床。如普通是指一台扩展了自动化功能的数控机床。如普通是指一台扩展了自动化功能的数控机床。如普通是指一台扩展了自动化功能的数控机床。如普通数控机床数控机床数控机床数控机床+ + + +刀具库、自动换刀装置、托盘交换器等。刀具库、自动换刀装置、托盘交换器等。刀具库、自动换刀装置、托盘交换器等。刀具库、自动换刀装置、托盘交换器等。 相当与相当与相当与相当与加工中心加工中心加工中心加工中心。 2024/9/394 2.2.不同应用形式不同应用形式 FMCFMCFMCFMC是在加工中心基础上发展起来的。是在加工中心基础上发展起来的。

90、是在加工中心基础上发展起来的。是在加工中心基础上发展起来的。一般一般一般一般由由由由1 1 1 1台计算机控制，由台计算机控制，由台计算机控制，由台计算机控制，由1-21-21-21-2台加工中心、台加工中心、台加工中心、台加工中心、托盘输送装置托盘输送装置托盘输送装置托盘输送装置或或或或工业机器人工业机器人工业机器人工业机器人的自动储运系统组成。的自动储运系统组成。的自动储运系统组成。的自动储运系统组成。 FMCFMCFMCFMC适宜加工的零件种类一般为适宜加工的零件种类一般为适宜加工的零件种类一般为适宜加工的零件种类一般为500500500500800800800800种种种种，每种零件的

91、每种零件的每种零件的每种零件的年产量年产量年产量年产量约为约为约为约为2020202050505050件件件件。 （2 2）柔性制造单元柔性制造单元（FMC)FMC)2024/9/3952024/9/396柔性制造单元柔性制造单元柔性制造单元柔性制造单元2024/9/397 （3 3）柔性制造系统柔性制造系统（FMSFMS） 它由它由它由它由两台或两台两台或两台两台或两台两台或两台以上的以上的以上的以上的NCNCNCNC机床或机床或机床或机床或MCMCMCMC或或或或FMCFMCFMCFMC所组成，所组成，所组成，所组成，配有工件配有工件配有工件配有工件自动上下料自动上下料自动上下料自动上下料

92、装置、自动装置、自动装置、自动装置、自动输送装置输送装置输送装置输送装置、自动化自动化自动化自动化仓库仓库仓库仓库等，由等，由等，由等，由计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统进行进行进行进行加工加工加工加工控制、计划调控制、计划调控制、计划调控制、计划调度安排及工况监测。度安排及工况监测。度安排及工况监测。度安排及工况监测。 功能强、规模大。功能强、规模大。功能强、规模大。功能强、规模大。 2024/9/398 （4 4）柔性制造生产线柔性制造生产线（FMLFML） 加工设备加工设备加工设备加工设备在采用通用在采用通用在采用通用在采用通用数控机床数控机床数控机床数控机床，更

93、多采用数控组，更多采用数控组，更多采用数控组，更多采用数控组合机床，数控专用机床、可换主轴箱机床等。合机床，数控专用机床、可换主轴箱机床等。合机床，数控专用机床、可换主轴箱机床等。合机床，数控专用机床、可换主轴箱机床等。 是刚性自动线与柔性制造系统的一种结合。是刚性自动线与柔性制造系统的一种结合。是刚性自动线与柔性制造系统的一种结合。是刚性自动线与柔性制造系统的一种结合。 专用专用专用专用FMSFMSFMSFMS。 2024/9/399 （5 5）柔性制造工厂柔性制造工厂（FMFFMF） 通过通过通过通过计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络把企业范围内的把企业范围内的把企业范围内的把企业范

94、围内的生产经营管理生产经营管理生产经营管理生产经营管理过程、过程、过程、过程、设计开发过程设计开发过程设计开发过程设计开发过程、加工制造加工制造加工制造加工制造过程、物料运储过过程、物料运储过过程、物料运储过过程、物料运储过程的全盘自动化，实现自动化工厂。程的全盘自动化，实现自动化工厂。程的全盘自动化，实现自动化工厂。程的全盘自动化，实现自动化工厂。2024/9/31000 10 100 1000 少少少少零件品种数零件品种数零件品种数零件品种数多多多多10000100010010大大大大 零零零零件件件件批批批批量量量量 小小小小数控机床通用机床柔性制造单元柔性制造系统柔性制造生产线专用机床

95、自动线生产率提高生产率提高生产率提高生产率提高柔性增大柔性增大柔性增大柔性增大柔性制造适合多品种、中小批量生产柔性制造适合多品种、中小批量生产柔性制造适合多品种、中小批量生产柔性制造适合多品种、中小批量生产2024/9/3101 1967196719671967年，年，年，年，英国莫林斯英国莫林斯英国莫林斯英国莫林斯公司首次根据威廉森提出公司首次根据威廉森提出公司首次根据威廉森提出公司首次根据威廉森提出的的的的FMSFMSFMSFMS基本概念，研制了基本概念，研制了基本概念，研制了基本概念，研制了“ “系统系统系统系统24242424” ”。目标是在无人。目标是在无人。目标是在无人。目标是在无

96、人看管条件下，实现昼夜看管条件下，实现昼夜看管条件下，实现昼夜看管条件下，实现昼夜24242424小时连续加工，但最终由于小时连续加工，但最终由于小时连续加工，但最终由于小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。经济和技术上的困难而未全部建成。经济和技术上的困难而未全部建成。经济和技术上的困难而未全部建成。 同年，美国的同年，美国的同年，美国的同年，美国的森斯特兰公司森斯特兰公司森斯特兰公司森斯特兰公司建成系统：由建成系统：由建成系统：由建成系统：由8 8 8 8台加台加台加台加工中心、工中心、工中心、工中心、2 2 2 2台多轴钻床台多轴钻床台多轴钻床台多轴钻床组成，工件被装在

97、托盘上的夹组成，工件被装在托盘上的夹组成，工件被装在托盘上的夹组成，工件被装在托盘上的夹具中，按具中，按具中，按具中，按固定顺序以一定节拍在固定顺序以一定节拍在固定顺序以一定节拍在固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行各机床间传送和进行各机床间传送和进行各机床间传送和进行加工。加工。加工。加工。 3. FMT3. FMT的发展的发展 2024/9/3102 在在在在60606060年代末至年代末至年代末至年代末至70707070年代初年代初年代初年代初, , , ,日本日本日本日本、前、前、前、前苏联苏联苏联苏联、德国德国德国德国等等等等也都先后开展了也都先后开展了也都先后开展了也都先后开展了

98、FMSFMSFMSFMS的研制工作。的研制工作。的研制工作。的研制工作。 1976197619761976年，年，年，年，日本发那科公司日本发那科公司日本发那科公司日本发那科公司展出柔性制造单元展出柔性制造单元展出柔性制造单元展出柔性制造单元( ( ( (简简简简称称称称FMC)FMC)FMC)FMC)：由加工中心和工业机器人组成。为发展：由加工中心和工业机器人组成。为发展：由加工中心和工业机器人组成。为发展：由加工中心和工业机器人组成。为发展FMSFMSFMSFMS提供了重要的设备形式。提供了重要的设备形式。提供了重要的设备形式。提供了重要的设备形式。 2024/9/3103 1982198

99、219821982年，日本年，日本年，日本年，日本发那科发那科发那科发那科公司建成公司建成公司建成公司建成自动化电机加工自动化电机加工自动化电机加工自动化电机加工车间：车间：车间：车间：由由由由60606060个柔性制造单元个柔性制造单元个柔性制造单元个柔性制造单元（包括（包括（包括（包括50505050个工业机器人）、个工业机器人）、个工业机器人）、个工业机器人）、一个一个一个一个立体仓库、立体仓库、立体仓库、立体仓库、两台两台两台两台自动引导台车自动引导台车自动引导台车自动引导台车传送毛坯和工件组传送毛坯和工件组传送毛坯和工件组传送毛坯和工件组成。成。成。成。 另有，此外还有一个另有，此外

100、还有一个另有，此外还有一个另有，此外还有一个无人化电机装配车间无人化电机装配车间无人化电机装配车间无人化电机装配车间，它们，它们，它们，它们都能连续都能连续都能连续都能连续24242424小时运转。小时运转。小时运转。小时运转。 2024/9/31042024/9/3105二、二、FMSFMS的定义、功能及特点的定义、功能及特点由若干台由若干台数控加工设备数控加工设备、物料运储系统物料运储系统和和计算机控制的信息系统计算机控制的信息系统组成的，组成的，通过通过改变软件改变软件程序程序适应适应多品种多品种、中小批量生产中小批量生产自动化制造系自动化制造系统统。1.FMS1.FMS的定义的定义20

101、24/9/3106 1 1 1 1）自动制造自动制造自动制造自动制造功能，在柔性制造系统中，由数控功能，在柔性制造系统中，由数控功能，在柔性制造系统中，由数控功能，在柔性制造系统中，由数控机床这类设备承担制造任务；机床这类设备承担制造任务；机床这类设备承担制造任务；机床这类设备承担制造任务； 2 2 2 2）自动交换自动交换自动交换自动交换工件和刀具的功能；工件和刀具的功能；工件和刀具的功能；工件和刀具的功能； 3 3 3 3）自动输送自动输送自动输送自动输送工件和刀具的功能；工件和刀具的功能；工件和刀具的功能；工件和刀具的功能； 4 4 4 4）自动保管自动保管自动保管自动保管毛坯、工件、半

102、成品、工夹具、模毛坯、工件、半成品、工夹具、模毛坯、工件、半成品、工夹具、模毛坯、工件、半成品、工夹具、模具的功能；具的功能；具的功能；具的功能； 5 5 5 5）自动监视自动监视自动监视自动监视功能（即刀具磨损、破损的监测），功能（即刀具磨损、破损的监测），功能（即刀具磨损、破损的监测），功能（即刀具磨损、破损的监测），自动补偿，自诊断等；自动补偿，自诊断等；自动补偿，自诊断等；自动补偿，自诊断等； 6 6 6 6）作业计划作业计划作业计划作业计划与调度。与调度。与调度。与调度。2.FMS2.FMS的主要功能的主要功能3. FMS3. FMS的特点的特点1 1 1 1）柔性高）柔性高）柔性高

103、）柔性高，适应多品种中小批量生产；，适应多品种中小批量生产；，适应多品种中小批量生产；，适应多品种中小批量生产；2 2 2 2）系系系系统统统统内内内内的的的的机机机机床床床床在在在在工工工工艺艺艺艺能能能能力力力力上上上上是是是是相相相相互互互互补补补补充充充充或或或或相相相相互互互互替代替代替代替代的；的；的；的；3 3 3 3）可）可）可）可混流加工混流加工混流加工混流加工不同的零件；不同的零件；不同的零件；不同的零件；4 4 4 4）系统局部调整或维修）系统局部调整或维修）系统局部调整或维修）系统局部调整或维修不中断不中断不中断不中断整个系统的运作；整个系统的运作；整个系统的运作；整个

104、系统的运作；5 5 5 5）递递递递阶阶阶阶结结结结构构构构的的的的计计计计算算算算机机机机控控控控制制制制，可可可可以以以以上上上上层层层层计计计计算算算算机机机机联联联联网网网网通信；通信；通信；通信；6 6 6 6）可进行）可进行）可进行）可进行无人值守无人值守无人值守无人值守生产。生产。生产。生产。2024/9/31084.FMS4.FMS的组成的组成 （1 1 1 1）加工系统）加工系统）加工系统）加工系统：CNCCNCCNCCNC、MCMCMCMC、FMCFMCFMCFMC机床、测量机、清洗机床、测量机、清洗机床、测量机、清洗机床、测量机、清洗机、动平衡机等设备。机、动平衡机等设备

105、。机、动平衡机等设备。机、动平衡机等设备。2024/9/31094.FMS4.FMS的组成的组成 （2 2 2 2）工件运储系统）工件运储系统）工件运储系统）工件运储系统：包括工件装卸站、自动化仓库、：包括工件装卸站、自动化仓库、：包括工件装卸站、自动化仓库、：包括工件装卸站、自动化仓库、自动化运输小车、机器人、托盘缓冲站、托盘交换装置自动化运输小车、机器人、托盘缓冲站、托盘交换装置自动化运输小车、机器人、托盘缓冲站、托盘交换装置自动化运输小车、机器人、托盘缓冲站、托盘交换装置等。等。等。等。2024/9/31104.FMS4.FMS的组成的组成 （3 3 3 3）刀具运储系统）刀具运储系统）

106、刀具运储系统）刀具运储系统：包括刀具预调站、刀具装卸站、：包括刀具预调站、刀具装卸站、：包括刀具预调站、刀具装卸站、：包括刀具预调站、刀具装卸站、中央刀库、机床刀库、刀具输送与交换装置等。中央刀库、机床刀库、刀具输送与交换装置等。中央刀库、机床刀库、刀具输送与交换装置等。中央刀库、机床刀库、刀具输送与交换装置等。2024/9/31114.FMS4.FMS的组成的组成 （4 4 4 4）控制系统）控制系统）控制系统）控制系统：对：对：对：对FMSFMSFMSFMS进行计划调度、运行控制、进行计划调度、运行控制、进行计划调度、运行控制、进行计划调度、运行控制、物料管理、系统监控和网络通信等。物料管

107、理、系统监控和网络通信等。物料管理、系统监控和网络通信等。物料管理、系统监控和网络通信等。2024/9/31124.FMS4.FMS的组成的组成 （5 5 5 5）其他：）其他：）其他：）其他：冷却、润滑、排屑、清洗、去毛刺等冷却、润滑、排屑、清洗、去毛刺等冷却、润滑、排屑、清洗、去毛刺等冷却、润滑、排屑、清洗、去毛刺等附属设备。附属设备。附属设备。附属设备。 2024/9/3113 （1 1 1 1）功能）功能）功能）功能 能以任意顺序自动加工各种工件；能自动地更换能以任意顺序自动加工各种工件；能自动地更换能以任意顺序自动加工各种工件；能自动地更换能以任意顺序自动加工各种工件；能自动地更换工

108、件和刀具。工件和刀具。工件和刀具。工件和刀具。 （2 2 2 2）组成）组成）组成）组成 机床设备（两台以上机床设备（两台以上机床设备（两台以上机床设备（两台以上CNCCNCCNCCNC机床）、机床）、机床）、机床）、夹具夹具夹具夹具、托盘托盘托盘托盘和和和和自动上下料自动上下料自动上下料自动上下料机构。机构。机构。机构。 三、三、FMSFMS的加工系统的加工系统1.1.加工系统的功能与组成加工系统的功能与组成 其结构形式及数量、规格和类型取决于工件的形其结构形式及数量、规格和类型取决于工件的形其结构形式及数量、规格和类型取决于工件的形其结构形式及数量、规格和类型取决于工件的形状、尺寸和精度要

109、求，生产批量。状、尺寸和精度要求，生产批量。状、尺寸和精度要求，生产批量。状、尺寸和精度要求，生产批量。2024/9/3114 加工的零件主要有两类：加工的零件主要有两类：加工的零件主要有两类：加工的零件主要有两类： 棱体类零件：棱体类零件：如箱体、框架、平板等；如箱体、框架、平板等；如箱体、框架、平板等；如箱体、框架、平板等； 回转体类回转体类零件。零件。零件。零件。 加工棱体类加工棱体类零件：一般选用零件：一般选用零件：一般选用零件：一般选用立式、卧式或立卧立式、卧式或立卧立式、卧式或立卧立式、卧式或立卧两用加工中心、两用加工中心、两用加工中心、两用加工中心、数控组合机床（数控专用机床、可

110、换数控组合机床（数控专用机床、可换数控组合机床（数控专用机床、可换数控组合机床（数控专用机床、可换主轴箱机床等）和托盘交换器等构成。主轴箱机床等）和托盘交换器等构成。主轴箱机床等）和托盘交换器等构成。主轴箱机床等）和托盘交换器等构成。 2.2.加工系统常用配置形式加工系统常用配置形式2024/9/3115常见加工中心的分类常见加工中心的分类 按工艺用途可分为：按工艺用途可分为：按工艺用途可分为：按工艺用途可分为： 镗铣加工中心、镗铣加工中心、镗铣加工中心、镗铣加工中心、 车削加工中心、钻削加工中心、车削加工中心、钻削加工中心、车削加工中心、钻削加工中心、车削加工中心、钻削加工中心、攻螺纹加工中

111、心及磨削加工中心等。攻螺纹加工中心及磨削加工中心等。攻螺纹加工中心及磨削加工中心等。攻螺纹加工中心及磨削加工中心等。 按主轴在加工时的空间位置按主轴在加工时的空间位置按主轴在加工时的空间位置按主轴在加工时的空间位置可分为：可分为：可分为：可分为： 立式加工中心、卧式加工中心、立卧两用（也称立式加工中心、卧式加工中心、立卧两用（也称立式加工中心、卧式加工中心、立卧两用（也称立式加工中心、卧式加工中心、立卧两用（也称万能、五面体、复合）加工中心。万能、五面体、复合）加工中心。万能、五面体、复合）加工中心。万能、五面体、复合）加工中心。2024/9/3116卧式加工中心卧式加工中心卧式加工中心卧式加

112、工中心 1-1-1-1-主轴头主轴头主轴头主轴头 2-2-2-2-刀库刀库刀库刀库 3-3-3-3-立柱立柱立柱立柱 4-4-4-4-立柱底座立柱底座立柱底座立柱底座 5-5-5-5-回转工作台、回转工作台、回转工作台、回转工作台、6-6-6-6-工作台底座工作台底座工作台底座工作台底座 2024/9/3117卧式加工中心卧式加工中心卧式加工中心卧式加工中心2024/9/31182024/9/3119DMC63VDMC63VDMC63VDMC63V数控三轴立式加工中心数控三轴立式加工中心数控三轴立式加工中心数控三轴立式加工中心2024/9/3120车削加工中心车削加工中心车削加工中心车削加工中

113、心 1-1-1-1-刀库刀库刀库刀库 2-2-2-2-回转刀架回转刀架回转刀架回转刀架 3-3-3-3-换刀机械手换刀机械手换刀机械手换刀机械手 4-4-4-4-上下工件机器人上下工件机器人上下工件机器人上下工件机器人 5-5-5-5-工件存储站工件存储站工件存储站工件存储站 2024/9/3121TX320TX320TX320TX320数控数控数控数控4 4 4 4轴车铣中心轴车铣中心轴车铣中心轴车铣中心2024/9/3122 加工回转体类加工回转体类零件：零件：零件：零件： 选用选用选用选用数控车床数控车床数控车床数控车床或车削加工中心机床或车削加工中心机床或车削加工中心机床或车削加工中心

114、机床、数控组合机数控组合机数控组合机数控组合机床和床和床和床和上下料机械手上下料机械手上下料机械手上下料机械手或机器人及棒料输送装置等构成。或机器人及棒料输送装置等构成。或机器人及棒料输送装置等构成。或机器人及棒料输送装置等构成。 2.2.加工系统常用配置形式加工系统常用配置形式2024/9/3123 机床设备的配置形式：机床设备的配置形式：机床设备的配置形式：机床设备的配置形式：互替式互替式互替式互替式、互补式互补式互补式互补式和和和和混合式混合式混合式混合式。 （1 1 1 1）互替式互替式互替式互替式：机床是一种：机床是一种：机床是一种：机床是一种并联并联并联并联关系，功能关系，功能关系

115、，功能关系，功能可互可互可互可互相替代相替代相替代相替代，工件可随机输送到任何一台加工。系统可维，工件可随机输送到任何一台加工。系统可维，工件可随机输送到任何一台加工。系统可维，工件可随机输送到任何一台加工。系统可维持正常的工作。持正常的工作。持正常的工作。持正常的工作。 当所选定零件组的当所选定零件组的当所选定零件组的当所选定零件组的全部工序全部工序全部工序全部工序可可可可以被一种以被一种以被一种以被一种机床独立机床独立机床独立机床独立完成时，完成时，完成时，完成时，FMSFMSFMSFMS可可可可以只配置数量足够的以只配置数量足够的以只配置数量足够的以只配置数量足够的相同型号相同型号相同型

116、号相同型号机机机机床，这些机床之间是可以相互代床，这些机床之间是可以相互代床，这些机床之间是可以相互代床，这些机床之间是可以相互代替的。替的。替的。替的。2024/9/3124 （2 2 2 2）互补式）互补式）互补式）互补式：功能是：功能是：功能是：功能是互相补充互相补充互相补充互相补充的，各自完成特的，各自完成特的，各自完成特的，各自完成特定的加工任务。生产率高，可靠性低。定的加工任务。生产率高，可靠性低。定的加工任务。生产率高，可靠性低。定的加工任务。生产率高，可靠性低。 当所选定零件组的当所选定零件组的当所选定零件组的当所选定零件组的全部全部全部全部工序工序工序工序不能不能不能不能被被

117、被被一种机床独立一种机床独立一种机床独立一种机床独立完完完完成时，成时，成时，成时，FMSFMSFMSFMS需要配置需要配置需要配置需要配置几种不同几种不同几种不同几种不同型号的机床型号的机床型号的机床型号的机床，各自完成特定，各自完成特定，各自完成特定，各自完成特定的工作，这些机床之间是互的工作，这些机床之间是互的工作，这些机床之间是互的工作，这些机床之间是互相补充的，不能相互替代。相补充的，不能相互替代。相补充的，不能相互替代。相补充的，不能相互替代。2024/9/3125 （3 3 3 3）混合式混合式混合式混合式：有些机床按互替形式布置，有些：有些机床按互替形式布置，有些：有些机床按互

118、替形式布置，有些：有些机床按互替形式布置，有些则按互补形式布置，以发挥各自的优点。则按互补形式布置，以发挥各自的优点。则按互补形式布置，以发挥各自的优点。则按互补形式布置，以发挥各自的优点。 2024/9/3126 包括机床夹具、托盘、包括机床夹具、托盘、包括机床夹具、托盘、包括机床夹具、托盘、自动上下料装置自动上下料装置自动上下料装置自动上下料装置等。等。等。等。 （1 1） 机床夹具机床夹具 要求要求要求要求：尽可能一次装夹便能完成所有部位加工。：尽可能一次装夹便能完成所有部位加工。：尽可能一次装夹便能完成所有部位加工。：尽可能一次装夹便能完成所有部位加工。 单一夹具：单一夹具：单一夹具：

119、单一夹具：装夹多个工件。装夹多个工件。装夹多个工件。装夹多个工件。 3. 3. 加工系统的辅助装置加工系统的辅助装置2024/9/3127组合夹具组合夹具组合夹具组合夹具 组合夹具组合夹具组合夹具组合夹具：使夹具零件标准化，拼装成夹具。：使夹具零件标准化，拼装成夹具。：使夹具零件标准化，拼装成夹具。：使夹具零件标准化，拼装成夹具。2024/9/3128柔性夹具柔性夹具柔性夹具柔性夹具：一部夹具能装夹多个不同加工工件。：一部夹具能装夹多个不同加工工件。：一部夹具能装夹多个不同加工工件。：一部夹具能装夹多个不同加工工件。柔性夹具柔性夹具柔性夹具柔性夹具1-1-1-1-液压缸液压缸液压缸液压缸 2-

120、2-2-2-夹紧元件夹紧元件夹紧元件夹紧元件 3-3-3-3-支撑元件支撑元件支撑元件支撑元件 4-4-4-4-定位元件定位元件定位元件定位元件 2024/9/3129 （2 2） 托盘托盘 工件通过夹具装在工件通过夹具装在工件通过夹具装在工件通过夹具装在托盘托盘托盘托盘上。上。上。上。加工时加工时加工时加工时，托盘支撑工，托盘支撑工，托盘支撑工，托盘支撑工件完成加工任务。件完成加工任务。件完成加工任务。件完成加工任务。 输送时输送时输送时输送时托盘托盘托盘托盘承载承载承载承载着着着着工件和夹具工件和夹具工件和夹具工件和夹具在机床之间进行传在机床之间进行传在机床之间进行传在机床之间进行传送。是

121、连接所有加工单元的接口。连接成为一个系统送。是连接所有加工单元的接口。连接成为一个系统送。是连接所有加工单元的接口。连接成为一个系统送。是连接所有加工单元的接口。连接成为一个系统整体。整体。整体。整体。 托盘采用统一的结构形式。国际标准。托盘采用统一的结构形式。国际标准。托盘采用统一的结构形式。国际标准。托盘采用统一的结构形式。国际标准。 2024/9/3130ISOISOISOISO标准规定的托盘基本形状标准规定的托盘基本形状标准规定的托盘基本形状标准规定的托盘基本形状 1-1-1-1-托盘导向面托盘导向面托盘导向面托盘导向面 2-2-2-2-侧面定位面侧面定位面侧面定位面侧面定位面 3-3

122、-3-3-安装螺孔安装螺孔安装螺孔安装螺孔4-4-4-4-工件安装面工件安装面工件安装面工件安装面 5-5-5-5-中心孔中心孔中心孔中心孔 6-6-6-6-托盘搁置面托盘搁置面托盘搁置面托盘搁置面 7 7 7 7底面底面底面底面8-8-8-8-工件固定孔工件固定孔工件固定孔工件固定孔 9-9-9-9-托盘夹紧面托盘夹紧面托盘夹紧面托盘夹紧面 10-10-10-10-托盘定位面托盘定位面托盘定位面托盘定位面2024/9/31312024/9/3132 （3 3）自动上下料装置）自动上下料装置 有有有有托盘交换器托盘交换器和和和和工业机器工业机器人。人。人。人。 托盘交换器：托盘交换器：作为联接

123、作为联接作为联接作为联接加工系统加工系统加工系统加工系统和和和和物料运储系物料运储系物料运储系物料运储系统统统统的桥梁，还作为工件的暂时储存器。可以存储几个的桥梁，还作为工件的暂时储存器。可以存储几个的桥梁，还作为工件的暂时储存器。可以存储几个的桥梁，还作为工件的暂时储存器。可以存储几个工件。工件。工件。工件。 2024/9/3133回转式托盘交换器回转式托盘交换器回转式托盘交换器回转式托盘交换器 2024/9/3134往复式托盘交换器往复式托盘交换器往复式托盘交换器往复式托盘交换器 1-1-1-1-加工中心加工中心加工中心加工中心 2-2-2-2-工作台工作台工作台工作台 3-3-3-3-托

124、盘库托盘库托盘库托盘库 4-4-4-4-托盘托盘托盘托盘2024/9/31352024/9/3136 功能：功能：功能：功能：对工件和原材料进行自动对工件和原材料进行自动对工件和原材料进行自动对工件和原材料进行自动装卸装卸装卸装卸、运输运输运输运输和和和和存储存储存储存储。 是是是是重要重要重要重要组成组成组成组成部分部分部分部分。 毛坯到成品过程，很少时间毛坯到成品过程，很少时间毛坯到成品过程，很少时间毛坯到成品过程，很少时间在机床上，大部分时间在物料的在机床上，大部分时间在物料的在机床上，大部分时间在物料的在机床上，大部分时间在物料的运储运储运储运储过程。过程。过程。过程。 合理，大大减少

125、物料的运送时间，提高系统的合理，大大减少物料的运送时间，提高系统的合理，大大减少物料的运送时间，提高系统的合理，大大减少物料的运送时间，提高系统的柔性和效率。柔性和效率。柔性和效率。柔性和效率。 四、四、FMSFMS的工件运储系统的工件运储系统1. 1. 组成组成2024/9/3137 由由由由工件装卸站工件装卸站工件装卸站工件装卸站、托盘缓冲站托盘缓冲站托盘缓冲站托盘缓冲站、物料运载装置物料运载装置物料运载装置物料运载装置（自动运输小车或机器人）（自动运输小车或机器人）（自动运输小车或机器人）（自动运输小车或机器人）、自动化仓库自动化仓库自动化仓库自动化仓库等组成。等组成。等组成。等组成。

126、四、四、FMSFMS的工件运储系统的工件运储系统1. 1. 组成组成2024/9/3138 （1 1）工件装卸站）工件装卸站 设在设在设在设在FMSFMSFMSFMS入口处，通常由人口完成对毛坯和已加入口处，通常由人口完成对毛坯和已加入口处，通常由人口完成对毛坯和已加入口处，通常由人口完成对毛坯和已加工工件的装卸。工工件的装卸。工工件的装卸。工工件的装卸。 2024/9/3139 （2 2） 托盘缓冲站（托盘库）托盘缓冲站（托盘库） 待加工零件的中间存储站。起着缓冲物料的作用。待加工零件的中间存储站。起着缓冲物料的作用。待加工零件的中间存储站。起着缓冲物料的作用。待加工零件的中间存储站。起着缓

127、冲物料的作用。设置在机床的附近，呈直线或环行布置，可存储若干设置在机床的附近，呈直线或环行布置，可存储若干设置在机床的附近，呈直线或环行布置，可存储若干设置在机床的附近，呈直线或环行布置，可存储若干工件。工件。工件。工件。 2024/9/3140托盘缓冲站托盘缓冲站托盘缓冲站托盘缓冲站托盘交换器托盘交换器托盘交换器托盘交换器加工中心加工中心加工中心加工中心托盘和工件托盘和工件托盘和工件托盘和工件托盘和工件托盘和工件托盘和工件托盘和工件2024/9/3141 （3 3）自动化仓库）自动化仓库 布置和存放物料。毛坯库、在制品库和成品库等布置和存放物料。毛坯库、在制品库和成品库等布置和存放物料。毛坯

128、库、在制品库和成品库等布置和存放物料。毛坯库、在制品库和成品库等多个存储单元。多个存储单元。多个存储单元。多个存储单元。 采用采用采用采用多层立体布局多层立体布局多层立体布局多层立体布局结构形式，由计算机控制，服结构形式，由计算机控制，服结构形式，由计算机控制，服结构形式，由计算机控制，服从从从从FMSFMSFMSFMS的命令和调度。的命令和调度。的命令和调度。的命令和调度。 功能：功能： 在管理信息系统的支持下，实现毛坯、半成品、配在管理信息系统的支持下，实现毛坯、半成品、配在管理信息系统的支持下，实现毛坯、半成品、配在管理信息系统的支持下，实现毛坯、半成品、配套件或成品的套件或成品的套件或

129、成品的套件或成品的自动存储自动存储自动存储自动存储。2024/9/3142FMSFMSFMSFMS中常见的物料存储装置中常见的物料存储装置中常见的物料存储装置中常见的物料存储装置a) a) a) a) 立体仓库；立体仓库；立体仓库；立体仓库；b) b) b) b) 水平回转型自动料架；水平回转型自动料架；水平回转型自动料架；水平回转型自动料架；c) c) c) c) 垂直回转型自动料架；垂直回转型自动料架；垂直回转型自动料架；垂直回转型自动料架；d d d d）缓冲料架）缓冲料架）缓冲料架）缓冲料架 2024/9/3143自动化仓库示意图自动化仓库示意图自动化仓库示意图自动化仓库示意图 202

130、4/9/3144 货架货架 为一个个存储单元，存储笼设有为一个个存储单元，存储笼设有为一个个存储单元，存储笼设有为一个个存储单元，存储笼设有地址编码地址编码地址编码地址编码，货架，货架，货架，货架之间有巷道，每个巷道配有专用堆垛机。每种物料都之间有巷道，每个巷道配有专用堆垛机。每种物料都之间有巷道，每个巷道配有专用堆垛机。每种物料都之间有巷道，每个巷道配有专用堆垛机。每种物料都有有有有物料码物料码物料码物料码。2024/9/3145 堆垛机堆垛机 由托架、货叉、支柱、由托架、货叉、支柱、由托架、货叉、支柱、由托架、货叉、支柱、上下导轨、移动电动机以上下导轨、移动电动机以上下导轨、移动电动机以上

131、下导轨、移动电动机以及传感器构成的三维搬运及传感器构成的三维搬运及传感器构成的三维搬运及传感器构成的三维搬运设备。设备。设备。设备。 堆垛机结构示意图堆垛机结构示意图堆垛机结构示意图堆垛机结构示意图 1-1-1-1-上导轨上导轨上导轨上导轨 2-2-2-2-支柱支柱支柱支柱 3-3-3-3-物料物料物料物料 4-4-4-4-托架托架托架托架 5-5-5-5-移动移动移动移动电动机电动机电动机电动机 6-6-6-6-传感器传感器传感器传感器 2024/9/3146 控制与管理系统控制与管理系统 负责物料信息的登录、识别负责物料信息的登录、识别负责物料信息的登录、识别负责物料信息的登录、识别：物料

132、入库登录；物：物料入库登录；物：物料入库登录；物：物料入库登录；物料的自动识别，采用条形码。条形码阅读器。料的自动识别，采用条形码。条形码阅读器。料的自动识别，采用条形码。条形码阅读器。料的自动识别，采用条形码。条形码阅读器。 物料自动存取物料自动存取物料自动存取物料自动存取：物料存放的：物料存放的：物料存放的：物料存放的地址地址地址地址输入计算机，控输入计算机，控输入计算机，控输入计算机，控 制堆垛机移动制堆垛机移动制堆垛机移动制堆垛机移动自动检索自动检索自动检索自动检索存放的地址。存放的地址。存放的地址。存放的地址。 仓库管理：仓库管理：仓库管理：仓库管理：对全仓库物资、账目、货位以及其他

133、对全仓库物资、账目、货位以及其他对全仓库物资、账目、货位以及其他对全仓库物资、账目、货位以及其他物料信息进行管理，打印报表。物料信息进行管理，打印报表。物料信息进行管理，打印报表。物料信息进行管理，打印报表。2024/9/31472024/9/3148 （4 4） 物料运载装置物料运载装置 功能功能：负责：负责：负责：负责工件与其它物料的运送工件与其它物料的运送工件与其它物料的运送工件与其它物料的运送工作，担负工作，担负工作，担负工作，担负物料在物料在物料在物料在各机床各机床各机床各机床、自动化仓库自动化仓库自动化仓库自动化仓库和和和和托盘缓冲器托盘缓冲器托盘缓冲器托盘缓冲器之间的搬运之间的搬

134、运之间的搬运之间的搬运和输送工作。和输送工作。和输送工作。和输送工作。 有有有有传送带传送带传送带传送带、自动运输小车自动运输小车自动运输小车自动运输小车和和和和搬运机器人搬运机器人搬运机器人搬运机器人等。等。等。等。 2024/9/3149 1 1）传送带）传送带 一般用于小零件加工系统中的短程传送，占据空一般用于小零件加工系统中的短程传送，占据空一般用于小零件加工系统中的短程传送，占据空一般用于小零件加工系统中的短程传送，占据空间大，机械结构复杂、易失灵，用得是越来越少。间大，机械结构复杂、易失灵，用得是越来越少。间大，机械结构复杂、易失灵，用得是越来越少。间大，机械结构复杂、易失灵，用得

135、是越来越少。2024/9/3150结构：结构：结构：结构：车体车体车体车体安装平台安装平台安装平台安装平台蓄电池蓄电池蓄电池蓄电池控制系统控制系统控制系统控制系统托盘交换装置托盘交换装置托盘交换装置托盘交换装置（辊轮式、滑（辊轮式、滑（辊轮式、滑（辊轮式、滑叉式、升降台叉式、升降台叉式、升降台叉式、升降台式）式）式）式） 自动导向小车自动导向小车自动导向小车自动导向小车 2) 2) 自动运输小车自动运输小车 是一种由计算机控制，按照一定程序或轨道自动是一种由计算机控制，按照一定程序或轨道自动是一种由计算机控制，按照一定程序或轨道自动是一种由计算机控制，按照一定程序或轨道自动完成运输任务的搬运工

136、具。无人驾驶完成运输任务的搬运工具。无人驾驶完成运输任务的搬运工具。无人驾驶完成运输任务的搬运工具。无人驾驶 2024/9/3151 有轨小车有轨小车(Rail Guided Vehicle,RGV)(Rail Guided Vehicle,RGV) 铁轨导向，速度快，铁轨导向，速度快，铁轨导向，速度快，铁轨导向，速度快，负载能力负载能力负载能力负载能力大，停靠准确，可大，停靠准确，可大，停靠准确，可大，停靠准确，可靠好，制造成本低，线路不便更动，转角不宜太大。靠好，制造成本低，线路不便更动，转角不宜太大。靠好，制造成本低，线路不便更动，转角不宜太大。靠好，制造成本低，线路不便更动，转角不宜太

137、大。 2) 2) 自动运输小车自动运输小车2024/9/31522024/9/3153 主要有主要有主要有主要有线导小车、线导小车、光导小车光导小车、激光灯台制导小激光灯台制导小激光灯台制导小激光灯台制导小车等车等车等车等。 2) 2) 自动运输小车自动运输小车 无轨小车无轨小车（Automatic Guided Vehicle,AGVAutomatic Guided Vehicle,AGV） 2024/9/3154光导小车光导小车2024/9/3155 3) 3) 搬运机器人搬运机器人2024/9/31562024/9/31572024/9/3158 由由由由刀具预调站刀具预调站刀具预调站刀

138、具预调站、刀具装卸站刀具装卸站刀具装卸站刀具装卸站、刀库系统刀库系统刀库系统刀库系统、刀具运刀具运刀具运刀具运载交换装置载交换装置载交换装置载交换装置以及以及以及以及计算机控制管理系统计算机控制管理系统计算机控制管理系统计算机控制管理系统组成。组成。组成。组成。 1. 1. 组成及作业过程组成及作业过程五、五、FMSFMS的刀具运储系统的刀具运储系统 功能功能功能功能：负责刀具的运输、存储和管理。：负责刀具的运输、存储和管理。：负责刀具的运输、存储和管理。：负责刀具的运输、存储和管理。 向数向数向数向数控机床提供所需刀具；监控刀具的使用，取走报废控机床提供所需刀具；监控刀具的使用，取走报废控机

139、床提供所需刀具；监控刀具的使用，取走报废控机床提供所需刀具；监控刀具的使用，取走报废刀具。刀具。刀具。刀具。2024/9/3159 由由由由刀具预调站刀具预调站刀具预调站刀具预调站、刀具装卸站刀具装卸站刀具装卸站刀具装卸站、刀库系统刀库系统刀库系统刀库系统、刀具运刀具运刀具运刀具运载交换装置载交换装置载交换装置载交换装置以及以及以及以及计算机控制管理系统计算机控制管理系统计算机控制管理系统计算机控制管理系统组成。组成。组成。组成。 刀具预调站：刀具预调站：设在设在设在设在FMSFMSFMSFMS之外，用于刀具进行预之外，用于刀具进行预之外，用于刀具进行预之外，用于刀具进行预先调整。先调整。先调

140、整。先调整。 刀具装卸站：刀具装卸站：是刀具进出的入口，是框架式，是刀具进出的入口，是框架式，是刀具进出的入口，是框架式，是刀具进出的入口，是框架式，专用刀具排架。专用刀具排架。专用刀具排架。专用刀具排架。 2024/9/3160 刀库系统：刀库系统： 机床刀库机床刀库机床刀库机床刀库：机床刀具存放加工单元当前所需要的：机床刀具存放加工单元当前所需要的：机床刀具存放加工单元当前所需要的：机床刀具存放加工单元当前所需要的刀具；刀具；刀具；刀具； 中央刀库中央刀库中央刀库中央刀库：中央刀具存放各个加工单元共享的刀：中央刀具存放各个加工单元共享的刀：中央刀具存放各个加工单元共享的刀：中央刀具存放各个

141、加工单元共享的刀具，容量大，容纳数千把刀具。具，容量大，容纳数千把刀具。具，容量大，容纳数千把刀具。具，容量大，容纳数千把刀具。 刀具运载交换装置：刀具运载交换装置：刀具运载交换装置：刀具运载交换装置：负责刀具运输和交换，适时负责刀具运输和交换，适时负责刀具运输和交换，适时负责刀具运输和交换，适时向加工单元提供所需刀具。向加工单元提供所需刀具。向加工单元提供所需刀具。向加工单元提供所需刀具。刀具输送小车刀具输送小车刀具输送小车刀具输送小车或或或或机器人机器人机器人机器人、换刀机械手换刀机械手换刀机械手换刀机械手。 2024/9/3161 计算机控制管理系统计算机控制管理系统： 控制刀具运输、存

142、储和管理，监控管理刀具的使控制刀具运输、存储和管理，监控管理刀具的使控制刀具运输、存储和管理，监控管理刀具的使控制刀具运输、存储和管理，监控管理刀具的使用，及时取走已报废或寿命已耗尽的刀具。用，及时取走已报废或寿命已耗尽的刀具。用，及时取走已报废或寿命已耗尽的刀具。用，及时取走已报废或寿命已耗尽的刀具。 2024/9/3162刀具运储系统作业过程刀具运储系统作业过程刀具刃磨人工组装刀具预调刀具装卸站中央刀具库需重磨或报废刀具加工单元刀库加工单元刀库加工单元刀库系统根据系统根据系统根据系统根据指令指令指令指令由由由由刀具运载装置刀具运载装置刀具运载装置刀具运载装置将将将将刀具刀具刀具刀具从装卸站

143、搬运到中央从装卸站搬运到中央从装卸站搬运到中央从装卸站搬运到中央刀具库，根据工艺要求，刀具运载装置将从中央刀具库送到个刀具库，根据工艺要求，刀具运载装置将从中央刀具库送到个刀具库，根据工艺要求，刀具运载装置将从中央刀具库送到个刀具库，根据工艺要求，刀具运载装置将从中央刀具库送到个加工单元。加工单元。加工单元。加工单元。 2024/9/31632. 2. 刀具运载交换装置刀具运载交换装置FMS中刀具交换内容中刀具交换内容： 机床刀库机床刀库机床刀库机床刀库与与与与机床主轴刀具机床主轴刀具机床主轴刀具机床主轴刀具交换：由机床换刀装交换：由机床换刀装交换：由机床换刀装交换：由机床换刀装置完成。置完成

144、。置完成。置完成。 刀具装卸站、中央刀库、各机床刀库间刀具交刀具装卸站、中央刀库、各机床刀库间刀具交刀具装卸站、中央刀库、各机床刀库间刀具交刀具装卸站、中央刀库、各机床刀库间刀具交换换换换AGVAGVAGVAGV运载刀架运载刀架运载刀架运载刀架与与与与机床刀库间机床刀库间机床刀库间机床刀库间刀具交换刀具交换刀具交换刀具交换2024/9/31642. 2. 刀具运载交换装置刀具运载交换装置 机械手：机械手：机械手：机械手：双臂机械手，用于机床刀库和主轴；双臂机械手，用于机床刀库和主轴；双臂机械手，用于机床刀库和主轴；双臂机械手，用于机床刀库和主轴； 换刀机器人换刀机器人换刀机器人换刀机器人：有地

145、轨和高架导轨形式；：有地轨和高架导轨形式；：有地轨和高架导轨形式；：有地轨和高架导轨形式； AGVAGV刀具运载小车刀具运载小车刀具运载小车刀具运载小车：在小车上放置一个：在小车上放置一个：在小车上放置一个：在小车上放置一个装载刀架装载刀架装载刀架装载刀架，并附设小型机器人，负责刀具交换。并附设小型机器人，负责刀具交换。并附设小型机器人，负责刀具交换。并附设小型机器人，负责刀具交换。刀具交换运载工具：刀具交换运载工具：2024/9/3165加工中心刀库加工中心刀库加工中心的刀库有加工中心的刀库有加工中心的刀库有加工中心的刀库有链式链式链式链式、盘式盘式盘式盘式和和和和转塔式转塔式转塔式转塔式等

146、基本类型等基本类型等基本类型等基本类型。 2024/9/3166双臂式机械手双臂式机械手 从刀库中挑选所从刀库中挑选所从刀库中挑选所从刀库中挑选所需刀具的方法有：需刀具的方法有：需刀具的方法有：需刀具的方法有：顺序选择法顺序选择法顺序选择法顺序选择法 刀座编码法刀座编码法刀座编码法刀座编码法 刀具编码法刀具编码法刀具编码法刀具编码法 常常常常用用用用双双双双臂臂臂臂式式式式机机机机械械械械手手手手的的的的手手手手爪爪爪爪结结结结构构构构形形形形式式式式有有有有钩钩钩钩手手手手、抱抱抱抱手手手手、伸伸伸伸缩缩缩缩手手手手和和和和叉手叉手叉手叉手2024/9/3167高架导轨式的换刀机器人高架导轨

147、式的换刀机器人高架导轨式的换刀机器人高架导轨式的换刀机器人 1-1-1-1-纵向导轨纵向导轨纵向导轨纵向导轨 2-2-2-2-横梁横梁横梁横梁 3-3-3-3-滑台滑台滑台滑台 4-4-4-4-换刀机器人换刀机器人换刀机器人换刀机器人 2024/9/3168刀具运载刀具运载刀具运载刀具运载AGVAGVAGVAGV小车小车小车小车 1-AGV 2-1-AGV 2-1-AGV 2-1-AGV 2-装载刀架装载刀架装载刀架装载刀架 3-3-3-3-机器人机器人机器人机器人 4-4-4-4-机床刀库机床刀库机床刀库机床刀库2024/9/3169 能够实现对能够实现对能够实现对能够实现对FMSFMSFM

148、SFMS进行进行进行进行调度调度调度调度、运行控制运行控制运行控制运行控制、物料管理物料管理物料管理物料管理、系统监控系统监控系统监控系统监控和和和和网络通信网络通信网络通信网络通信等。等。等。等。 组成：组成： 计算机、工业控制机、可编程控制器、通信网络、计算机、工业控制机、可编程控制器、通信网络、计算机、工业控制机、可编程控制器、通信网络、计算机、工业控制机、可编程控制器、通信网络、数据库和控制与管理软件组成。数据库和控制与管理软件组成。数据库和控制与管理软件组成。数据库和控制与管理软件组成。六、六、FMSFMS控制与管理系统控制与管理系统2024/9/3170 采用的是采用的是采用的是采

149、用的是多级计算机递阶控制多级计算机递阶控制多级计算机递阶控制多级计算机递阶控制结构，分别负担主结构，分别负担主结构，分别负担主结构，分别负担主控计算机的负荷，提高系统的可靠性。控计算机的负荷，提高系统的可靠性。控计算机的负荷，提高系统的可靠性。控计算机的负荷，提高系统的可靠性。 控制与管理系统的体系结构控制与管理系统的体系结构 一般采用一般采用一般采用一般采用三层递阶控制三层递阶控制三层递阶控制三层递阶控制结构，包括：系统管理与结构，包括：系统管理与结构，包括：系统管理与结构，包括：系统管理与控制层、过程协调与监控、设备控制层。控制层、过程协调与监控、设备控制层。控制层、过程协调与监控、设备控

150、制层。控制层、过程协调与监控、设备控制层。2024/9/3171单元控制器单元控制器单元控制器单元控制器铣削工作站铣削工作站铣削工作站铣削工作站车削工作站车削工作站车削工作站车削工作站物流管理工作站物流管理工作站物流管理工作站物流管理工作站C CN NC C N No o1 1C CN NC C N No o2 2P PL LC C自自自自动动动动化化化化仓仓仓仓库库库库A AGGV VR ROOB BOOT T刀刀刀刀具具具具管管管管理理理理. .FMSFMS递阶控制结构递阶控制结构递阶控制结构递阶控制结构C CN NC C N No o1 1C CN NC C N No o2 2P PL

151、LC C. .单元层单元层单元层单元层工作站层工作站层工作站层工作站层设备层设备层设备层设备层 （1 1 1 1）系统管理与控制层系统管理与控制层系统管理与控制层系统管理与控制层。单元控制层单元控制层单元控制层单元控制层，执行上级下达的任务，执行上级下达的任务，执行上级下达的任务，执行上级下达的任务，制定制定制定制定系统生产作业计划系统生产作业计划系统生产作业计划系统生产作业计划，实时分配作业任务给各个工作站。，实时分配作业任务给各个工作站。，实时分配作业任务给各个工作站。，实时分配作业任务给各个工作站。2024/9/3172单元控制器单元控制器单元控制器单元控制器铣削工作站铣削工作站铣削工作

152、站铣削工作站车削工作站车削工作站车削工作站车削工作站物流管理工作站物流管理工作站物流管理工作站物流管理工作站C CN NC C N No o1 1C CN NC C N No o2 2P PL LC C自自自自动动动动化化化化仓仓仓仓库库库库A AGGV VR ROOB BOOT T刀刀刀刀具具具具管管管管理理理理. .FMSFMS递阶控制结构递阶控制结构递阶控制结构递阶控制结构C CN NC C N No o1 1C CN NC C N No o2 2P PL LC C. .单元层单元层单元层单元层工作站层工作站层工作站层工作站层设备层设备层设备层设备层 （2 2 2 2）过程协调与监控层）

153、过程协调与监控层）过程协调与监控层）过程协调与监控层。工作站控制层工作站控制层工作站控制层工作站控制层，主要协调工件，主要协调工件，主要协调工件，主要协调工件在系统中的流动。在系统中的流动。在系统中的流动。在系统中的流动。 2024/9/3173单元控制器单元控制器单元控制器单元控制器铣削工作站铣削工作站铣削工作站铣削工作站车削工作站车削工作站车削工作站车削工作站物流管理工作站物流管理工作站物流管理工作站物流管理工作站C CN NC C N No o1 1C CN NC C N No o2 2P PL LC C自自自自动动动动化化化化仓仓仓仓库库库库A AGGV VR ROOB BOOT T刀

154、刀刀刀具具具具管管管管理理理理. .FMSFMS递阶控制结构递阶控制结构递阶控制结构递阶控制结构C CN NC C N No o1 1C CN NC C N No o2 2P PL LC C. .单元层单元层单元层单元层工作站层工作站层工作站层工作站层设备层设备层设备层设备层 （3 3 3 3）设备控制层）设备控制层）设备控制层）设备控制层。直接控制各类加工设备和物料系统的。直接控制各类加工设备和物料系统的。直接控制各类加工设备和物料系统的。直接控制各类加工设备和物料系统的自动工作循环，接收和执行上级系统的控制指令，并向上级系自动工作循环，接收和执行上级系统的控制指令，并向上级系自动工作循环，

155、接收和执行上级系统的控制指令，并向上级系自动工作循环，接收和执行上级系统的控制指令，并向上级系统反馈现场数据和控制信息。统反馈现场数据和控制信息。统反馈现场数据和控制信息。统反馈现场数据和控制信息。2024/9/3174FMSFMS控制管理系统控制管理系统自动仓库自动仓库自动仓库自动仓库AGVAGV小车小车小车小车交通管理交通管理交通管理交通管理车间计算机车间计算机车间计算机车间计算机中央管理计算机中央管理计算机中央管理计算机中央管理计算机 负责全面管负责全面管负责全面管负责全面管理、协调和控制理、协调和控制理、协调和控制理、协调和控制FMSFMSFMSFMS的各项活动的各项活动的各项活动的各项活动 协调各种设备协调各种设备协调各种设备协调各种设备的操作的操作的操作的操作执行各种操作执行各种操作执行各种操作执行各种操作A A制造单元制造单元制造单元制造单元计算机计算机计算机计算机物流管理物流管理物流管理物流管理计算机计算机计算机计算机B B制造单元制造单元制造单元制造单元计算机计算机计算机计算机机器人机器人机器人机器人2024/9/3175飞机零件加工飞机零件加工FMS1装卸站装卸站2运输小车运输小车3MC4切屑处理站切屑处理站5清洗站清洗站6检测站检测站7手工检测站手工检测站8计算机室计算机室9小车维修站小车维修站10包装站包装站应用实例应用实例2024/9/3176