机器人技术在工业领域中的应用

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工业机器人在工业制造中的应用

作者：洪胜利 贺晓晨

来源：《世界家苑·学术》2017年第07期

摘要：在现代制造业中机器人是不可取代的重要装置与设备，是国家战略性产业的主要发展方向，是一个国家核心竞争力和制造业水平的核心指标。在工业制造业中大量使用机器人，不仅可以克服恶劣环境对生产的影响，减少人工的使用，保障工人的安全；而且还能够帮助企业节约生产成本，提高企业生产效率，也保证了产品的质量。为此，工业机器人的应用对促进中国工业转型升级，提升工业整体水平和核心竞争力具有重大意义

关键词：工业机器人；工业生产；应用

世界上机器人工业萌芽于50年代的美国，经过50余年的发展，已被不断地应于人类社会很多领域，正如计算机技术一样，机器人技术正在日益改变着我们的生产方式，以至今后的生活方式（比尔·盖茨在微软创立30年时向世界预言：机器人将与个人电脑一样迈入家家户户，彻底改变人类的生活方式）。因此，我们有必要以极大的兴趣关注它的发展，研究它的未来，迎接它给我们带来的机遇。

1.工业机器人简介

1.1结构组成

工业机器人是面向工业领域的具有多关节的机械手或具备多个自由度的机器人，是能实现各种高级功能的一种机电一体化机器。它可以按照预先设置的程序自动进行工作，也可以通过人的操作来控制运行。工业机器人由机座、执行机构、驱动系统和控制系统等部分组成。执行机构由臂部、腕部、手部、行走机构等组成，大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照事先设置的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号来进行控制。

1.2理论基础

工业机器人涉及到机械原理、机械设计、理论力学、自动控制理论基础、线性代数、机电一体化等机械工程类大学本科所学的诸多专业基础课程。例如，工业机器人操作臂设计就涉及到工业机器人操作臂机构、运动学、动力学、工业机器人样机或本体产品的物理参数识别、末端操作器操作轨迹规划、各种控制方法与技术等基础理论和技术。工业机器人在应用于工业生产、科研实验等实际操作任务前应具备以上基础理论。

工业机器人应用领域分析

[ 来源：'d' | 类别：技术 | 时间：2008-6-22 10:33:29 ] [字体：大 中 小]

自从20世纪60年代初人类创造了第一台工业机器人以后，机器人就显示出它极大的生命力，在短短40多年的时间中，机器人技术得到了迅速的发展，工业机器人已在工业发达国家的生产中得到了广泛的应用。目前，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。

在众多制造业领域中，应用工业机器人最广泛的领域是汽车及汽车零部件制造业。2005年美洲地区汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求占该地区所有行业对工业机器人需求的比例高达61%(见图1)；同样，亚洲地区的该比例也达到33%，位于各行业之首(见图2)；虽然2005年由于德国、意大利和西班牙三国对汽车工业投资的趋缓直接导致欧洲地区汽车工业对工业机器人需求占所有行业对工业机器人需求的比例下降到了46%，但汽车工业仍然是欧洲地区使用工业机器人最普及的行业(见图3和图4)。

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来源：[]机电之家·机电行业电子商务平台！

图1： 2005年美洲地区各主要行业对工业机器人需求比例分布图

资料来源：World Robotics 2006

图2： 2005年亚洲地区各主要行业对工业机器人需求比例分布图

资料来源：World Robotics 2006

图3： 2001-2005年欧洲地区汽车工业对工业机器人需求占所有工业对工业机器人需求比例变化图

资料来源：World Robotics 2006

图4： 2004-2005年欧洲地区各主要行业对工业机器人需求情况变化图

目前，汽车制造业是制造业所有行业中人均拥有工业机器人密度最高的行业，如，2004年德国制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量为162台，而在汽车制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量则为1140台；意大利的这一数值更能说明问题，2004年意大利制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量为123台，而在汽车制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量则高达1600台。

工业技术　２　

工业机器人在航空航天领域的应用　

吕志胜，郭永涛　

（江苏省交通技师学院，江苏镇江２１２００６）　

摘要：本文简述了工业机器人的基本定义，介绍了工业机器人在航空航天领域方面的几种应用￣７１ｏｎ，Ｊｋ机器人在航空航天领域今后发展趋势。　

关键词：工业机器人；航空航天；应用；发展趋势　

１　引言　

自英国工业革命以来，随着生产力的发展，机械已经慢慢取代　人力劳动。工业机器人的出现，实现了生产的自动化，提高生产效率，　

减少了工伤事故的发生。近年来，随着机电一体化设备的不断发展，　

工业机器人因具有～致性和可靠性好，精确度高等特点被广泛应用　在机械、汽车、化工以及航空航天制造领域。　

目前，航空航天领域制造仍是劳动密集型，且它对产品的工艺　和精度要求也较严格，生产能力也不足。为此，航空航天领域制造　

企业通过工业机器人来实现自动化生产，企业生产模式转型升级和　

装备先进制造能力提升具有重要意义。　

２工业机器人定义　

工业机器人是一种自动的、位置可控的、具备编程能力的多功　能操作机，它一般具有几个关节轴，能够借助可编程操作来处理各　

种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。工业机器人由　

机械系统、驱动系统和控制系统单个基本部分组成。机械系统即执　

行机构，包括基座、臂部和腕部，一般有３至６个运动自由度。驱　

动系统是驱动机械的驱动装置，使执行机构产生相应的动作。控制　系统根据机器人作业的指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制　

机器人执行机构，使其完成规定的运动和功能。　

３工业机器人在航空航天领域的应用　

目前，工业机器人的已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业，　机械加工行业，食品行业、木材与家具等多个行业，近年来，在航　

空航天领域工业机器人也广泛使用，主要是用于机械加工制造，通　

过它可以完成航空航天产品的焊接、喷涂、热处理、装配等作业。　

由于航空航天产品的生产和制造具有结构复杂、尺寸大、性能指标　精度高、环境洁净度高、载荷重等特点，因此，对工业机器人的结构、　

工业机器人常见五大应用领域及关键技术

去年全球工业机器人销量达到24万台，同比增长8%。其中，我国工业机器人市场销量超过6.6万台，继续保持全球第一大工业机器人市场的地位。但是，按机器人密度来看，即每万名员工对应的机器人保有量，我国不足30台，远低于全球约为50多台的平均水平。

前瞻产业研究院《2016-2021年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示：2015年我国工业机器人产量为 32996台，同比增长21.7%。2016年机器人产业将继续保持快速增长，今年一季度我国工业机器人产量为11497台，同比增长19.9%。此外，数据显示，2015年我国自主品牌工业机器人生产销售达22257台，同比增长31.3%。国产自主品牌得到了一定程度的发展，但与发达国家相比，仍有一定差距。

2016年未来全球工业机器人市场趋势包括：大国政策主导，促使工业与服务机器人市场增长；汽车工业仍为工业机器人主要用户；双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。

一、什么是工业机器人

工业机器人是一种通过重复编程和自动控制，能够完成制造过程中某些操作任务的多功能、多自由度的机电一体化自动机械装备和系统，它结合制造主机或生产线，可以组成单机或多机自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。

当前，工业机器人技术和产业迅速发展，在生产中应用日益广泛，已成为现代制造生产中重要的高度自动化装备。

二、工业机器人的特点

自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来，工业机器人的研制和应用有了飞速的发展，但工业机器人最显著的特点归纳有以下几个。

1.可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统（ＦＭＳ）中的一个重要组成部分。

2.拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。