从硬件选择、工业机器人与CNC数控机床接口定义等方面介绍两者集成步骤

试论工业机器人与数控机床融合技术发布时间：2021-11-01T06:59:49.505Z 来源：《科学与技术》2021年第21期作者：赵志华[导读] 随着现代化进程的不断推进，对工业产品的要求也不断提高赵志华沈阳机床（集团）有限责任公司沈阳 110142摘要：随着现代化进程的不断推进，对工业产品的要求也不断提高。

不仅对产品的精准度提出了更高的要求，而且对产品的型号和种类也要求多了起来。

科学技术的快速发展为不同的领域创造了发展机遇，让传统行业得到了快速发展，而机械制造行业中数控机床也得到了发展转型的机会，与工业机器人的融合是机械制造业发展的新模式，该模式是以计算机科学和市场需求为基础的发展。

关键词：工业机器人；数控机床；融合引言：电子电气、汽车等机械行业中工业机器人得到了广泛应用，提高了机械生产效率，为机械制造企业带来了更好的发展。

数控机床与工业机器人的全面融合，使数控机床的精度和加工质量得到提升，同时，也推动了数控机床的快速发展，进而促进数控机床与工业机器人之间资源的相互整合和共享，实现了机械制造业的可持续发展。

一、工业机器人与数控机床融合技术研究的基础就现阶段工业发展而言，工业机器人在数控机床中的广泛应用是工业生产发展的必然趋势。

主要体现在以下两个方面：第一，数控机床的生产制造中国，仍然是依靠生产工人的劳动和传统技术，这样的生产方式会极大的降低生产效率，且工人的劳动量较大，而生产技术人员的不足也是重要问题。

在过往的传统生产中，机器人没有应用到数控机床生产中，主要体现在以下两方面：一方面，我国缺乏研发机器人与数控机床技术相融合的能力且缺乏将研发的技术应用到高精密设备中的能力，对于机械设备只能够通过进口，而这样的方式所需成本较高；另一方，我国工业机器人应用领域较为狭窄，只在小部分领域得到应用，如电脑设备、仿真领域、摄像设备、汽车制造以及生物科学等，工业机器人在我国机床设备制造行业的应用较少，无法满足数控机床加工和制造的需求，同时也是我国数控机床自动化能力较低的原因。

工业机器人与数控机床融合技术研究1. 引言1.1 工业机器人与数控机床融合技术研究概述针对工业机器人与数控机床融合技术的研究，近年来受到越来越多的关注。

工业机器人和数控机床作为两种先进的制造技术，各自在自动化生产领域有着广泛的应用和发展。

工业机器人以其高精确度、高效率和灵活性受到了广泛认可，而数控机床则具备高速、高精度和高稳定性的特点。

将工业机器人和数控机床进行融合，可以充分发挥两者的优势，实现制造业的高效生产和灵活生产。

本文将深入探讨工业机器人与数控机床融合技术的发展历程、优势分析、应用案例分析以及未来发展趋势，旨在为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

2. 正文2.1 工业机器人技术发展历程工业机器人技术发展历程可以追溯到20世纪50年代。

当时，美国通用电气公司(GE)研发出第一台工业机器人，命名为“Unimate”。

这台机器人主要用于汽车制造业中的焊接工作，取代了人工劳动，提高了生产效率和质量。

随着电子技术和计算机技术的发展，工业机器人技术不断进步。

20世纪70年代初，日本成为工业机器人技术的领军国家，推动了机器人产业的快速发展。

在日本的引领下，工业机器人从单一的焊接、搬运任务逐渐发展到装配、涂漆、喷涂等多种工艺应用。

随着人工智能、传感技术和机器视觉等领域的不断创新，工业机器人的功能和性能得到了进一步提升。

现代工业机器人除了具有高精度、高速度的特点外，还具备了自主学习、自适应和协作等功能，可以适应复杂、多样化的生产需求。

工业机器人技术经历了从简单任务执行到智能化、自主化发展的历程，为制造业的自动化和智能化提供了强大的支撑。

未来，随着工业机器人与数控机床的深度融合，将进一步提升制造业的生产效率和质量水平。

2.2 数控机床技术发展历程数控机床技术发展历程始于二十世纪五十年代初期，当时随着自动化技术的发展，人们开始尝试在机床上引入数控技术，以提高生产效率和精度。

最早的数控机床采用打孔纸带控制，接着发展到使用磁带和软盘控制，再到今天的采用数控系统和电脑控制。

工业机器人与数控机床融合技术研究【摘要】本文主要围绕工业机器人与数控机床融合技术展开研究，从发展历程、应用范围、优势、挑战等方面进行探讨。

工业机器人和数控机床的结合，可以有效提高生产效率、降低成本、提升产品质量，但也面临着技术融合、人才培养等挑战。

未来该技术领域有望在汽车制造、电子制造、航空航天等领域得到更广泛的应用与推广。

随着技术的不断进步与发展，我们可以期待工业机器人与数控机床融合技术在未来取得更大的突破与进展，为工业制造领域带来更多的创新与发展。

【关键词】工业机器人、数控机床、融合技术、研究、发展历程、应用、优势、挑战、发展前景、推广应用、未来发展方向1. 引言1.1 工业机器人与数控机床融合技术研究概述工业机器人与数控机床融合技术的研究，是指将工业机器人和数控机床结合起来，利用它们各自的优势，实现更高效、更精密的生产制造。

随着科技的不断发展，工业机器人和数控机床在制造业中的应用越来越广泛，融合技术也逐渐成为研究的热点。

工业机器人具有高速、高精度、重复性好等特点，可以完成重复性高、危险性大的任务，提高生产效率。

而数控机床通过数控系统控制机床运动和加工过程，具有精度高、生产效率高的优势。

将两者结合起来，不仅可以提高生产效率，降低成本，还可以实现更灵活的生产制造方式。

本文将深入探讨工业机器人与数控机床融合技术的发展历程、工业机器人在数控机床中的应用、数控机床在工业机器人中的应用、融合技术的优势和挑战等内容，旨在全面了解这一领域的最新进展。

通过对这些内容的研究，可以更好地把握工业机器人与数控机床融合技术的发展趋势，为未来的研究和应用提供参考。

2. 正文2.1 工业机器人与数控机床融合技术的发展历程工业机器人与数控机床融合技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代，当时工业机器人技术开始逐渐成熟并被广泛应用于汽车制造等行业。

随着数控技术的发展，人们开始意识到将工业机器人与数控机床相结合可以实现更高效的生产方式。

工业机器人与数控机床融合技术研究随着科技的不断进步，工业生产中的自动化技术也在不断发展。

工业机器人和数控机床作为两大自动化技术的代表，它们在工业生产中起到了重要的作用。

近年来，随着工业机器人和数控机床融合技术的发展，其在工业生产中的应用越来越广泛。

本文将从融合技术的发展历程、融合技术的优势以及融合技术面临的挑战等方面进行探讨和分析。

一、融合技术的发展历程工业机器人和数控机床在发展的过程中，一直都是两个独立的技术方向。

工业机器人主要负责装配、搬运和焊接等工作，而数控机床则主要负责加工、铣削和切割等工作。

随着生产模式的不断变革和科技的不断进步，人们开始意识到工业机器人和数控机床的融合可以有效地提高生产效率和产品质量。

在工业机器人和数控机床融合技术的发展过程中，一些先进的机器人制造企业和数控机床制造企业开始进行合作研发，将工业机器人和数控机床进行融合，形成了一些具有先进生产能力的融合技术产品。

通过融合技术，工业机器人可以完成更加精细和复杂的加工任务，而数控机床则可以实现更加灵活和高效的生产。

融合技术为工业生产带来了巨大的创新和发展空间。

二、融合技术的优势工业机器人与数控机床融合技术的优势主要表现在以下几个方面：1. 生产效率提高: 工业机器人和数控机床融合技术的应用可以大大提高生产效率。

工业机器人的灵活性和自动化能力可以帮助企业实现生产线的智能化和高度自动化，大大节约人力成本和时间成本。

而数控机床的精度和高效加工能力可以进一步提高生产效率，实现生产线无人化生产。

三、融合技术面临的挑战工业机器人与数控机床融合技术在发展过程中也面临一些挑战。

1. 技术瓶颈: 工业机器人与数控机床融合技术所涉及的技术领域繁多，需要跨学科合作，而且技术集成难度大。

目前，各种技术融合的理论研究和实际应用还存在一定的差距，需要不断加强研发和实践。

2. 标准体系建设: 工业机器人与数控机床融合技术的标准体系建设尚不完善，需要根据实际应用需求不断健全完善。

工业机器人和数控机床如何做到完美配合近年来，机床行业市场规模整体萎缩、产能过剩等问题日益凸显，机床工具产业正面临和经受调整转型的严峻考验。

自2011年起，机床企业的净利润纷纷开始下滑，直到2017年机床全行业亏损企业占比仍达33.8%，当前中国机床行业上游成本加大、下游产品价格同步提升，使企业处于微利或亏损状态，而企业适应市场中高端需求的能力也不足。

与此同时，随着劳动力成本的上升以及企业智能化的转型，机器人市场却备受追捧。

图1 2012-2020年全球工业机器人销售额及增长率除传统的焊接应用外，机器人在机床上下料、物料搬运码垛、打磨、喷涂、装配等领域也得到了广泛应用。

金属成形机床是机床工具的重要组成部分，成形加工通常与高劳动强度、噪声污染、金属粉尘等名词联系在一起，高温高湿甚至有污染的作业环境使得这个岗位招人困难。

工业机器人与成形机床集成，不仅可以解决企业用人问题，同时也能提高加工效率和安全性、提升加工精度，目前已成为大的发展趋势。

那工业机器人和数控机床是怎么配合工作的？又是需要哪些专用夹具是分别应用到机械手和数控机床上的？这里以FANUC机器人为例。

1、电机外壳加工生产线上的配合应用FANUC机器人在电机外壳加工生产线上的应用过程，采用机器人自动上下料技术及利用iRVision视觉系统，合理地规划机器人运动轨迹，把工业机器人搬运技术及数控机床加工技术有机地组合起来，实现自动装卸工件、自动码放加工成品，实现产品的高精度、高效率和低成本加工。

自动加工生产线配置了两台FANUC Robot M－20iA搬运系统机器人，其中一台机器人作为行走机器人R1，使用FANUC伺服电动机αiF12／3000控制，通过精密减速机、齿轮及齿条进行传动，重复精度高，可以轻松适应机床在导轨两侧布置的方案。

主要用于毛坯工件的抓取、机床上料、加工工序间工件抓取以及加工成品卸除并运送到传输带上。

另一台固定机器人R2结合FANUC独有的智能机器人技术（iRVision视觉功能），用于下料，在料筐里码放加工成品。

一、填空题1、工业机器人通常由执行机构、驱动系统、控制系统、传感系统四部分组成。

2、工业机器人手部工作原理不同，结构形式不同按其夹持原理不同，可以分为机械式、磁力式和真空式三种。

3、电气设备包含用于轴1至轴6电机的所有电机电缆和控制电缆。

4、工业机器人外围设施的电气连接包括防护门的电气连接、静电保护的连接。

5、工业机器人工作站集成一般包括硬件集成、和软件集成两个过程。

硬件集成需要根据需要对各个设备接口进行统一定义，以满足通信要求；软件集成则需要对整个系统的信息流进行综合，然后再控制各个设备按流程运转。

6、工业机器人工作站设计过程包括可行性分析、工作站和生产线的详细设计、制造与运行、交付使用四部完成。

7、工业机器人弧焊工作站主要由机器人系统、焊枪、焊接电源、送丝机构、焊接变位机等组成。

8、焊枪导电嘴为机器人移动TCP点，机器人的运动主要由各轴单独运动、TCP点直线运动、机器人姿态运动3种运动方式。

9、安川MA1400机器人包括机器人本体、DX100控制柜、示教器组成。

10、DX100控制柜主要由控制柜冷却、电源接通单元、基本轴控制基板、CPU单元、CPS单元、断路器基板、I/O单元、机械安全单元、机器人专用输入端子台、伺服单元组成。

11、电源接通单元是由电源接通顺序基板和伺服电源接触器以及线路滤波器组成。

12、电源接通单元根据来自电源接通顺序基板的伺服电源控制信号的状态，打开或关闭伺服电源接触器，供给伺服单元电源，电源接通单元经过线路滤波器对控制电源供给电源。

13、CPU单元是由控制器电源基板与基本架、控制基板、机器人I/F单元和轴控制基板组成。

14、伺服单元主要由变频器及PWM放大器构成。

15、弧焊工作站中需要根据材质或焊缝的特性来调整焊接电压或电流的大小及是否需要摆动，用程序数据来控制这些变化的因素通过设定焊接参数、起弧收弧参数、摆弧参数来实现。

16、盛放二氧化碳气体的气瓶一般分为飞虹吸式、虹吸式两种。

简述工业机器人系统集成设计步骤
工业机器人系统集成设计的步骤如下:
1. 系统需求分析：明确工业机器人系统的需求，包括功能需求、性能需求和物理需求等，同时考虑系统的可靠性、安全性和成本等因素。

2. 确定工业机器人系统硬件：根据系统需求分析的结果，设计工业机器人系统的硬件，包括机器人本体、控制器、传感器、执行器等。

3. 确定工业机器人系统软件：设计工业机器人系统软件，包括控制系统、运动规划系统、路径导航系统、传感器数据处理系统等。

4. 集成传感器和执行器：将传感器和执行器集成到工业机器人系统中，确保其能够正常工作。

5. 集成软件和硬件：将工业机器人系统软件和硬件进行集成，进行系统测试和调试，确保系统能够正常运行。

6. 进行系统测试和调试：对工业机器人系统进行测试和调试，确保系统能够满足需求，并且能够正常工作。

7. 系统交付和使用：将工业机器人系统集成到实际生产环境中，并进行培训和支持，确保用户能够正确使用工业机器人系统。

工业机器人与数控机床融合技术研究摘要：随着工业自动化水平的不断提高，工业机器人和数控机床在工业生产中扮演着重要的角色。

工业机器人可以实现复杂的动作控制和灵活的工作方式，而数控机床则可以实现高精度、高效率的加工。

将工业机器人和数控机床进行融合，可以将二者的优势充分发挥，提高生产效率和产品质量。

本文就工业机器人与数控机床融合技术进行了研究，并对其应用前景进行了展望。

关键词：工业机器人；数控机床；融合技术；生产效率；产品质量二、融合技术的方法和应用1. 融合控制技术融合控制技术是将工业机器人和数控机床的控制系统进行整合，实现统一的运动控制。

可以通过建立统一的控制平台将工业机器人和数控机床的运动控制系统连接起来，使它们能够实现协同工作。

还可以应用一些先进的控制算法和传感器技术，使工业机器人和数控机床能够实时感知环境信息，做出适应性的动作。

2. 融合编程技术融合编程技术是将工业机器人和数控机床的编程方法进行统一。

可以使用图形化编程环境，将工业机器人和数控机床的编程过程可视化，使操作人员能够更方便地进行编程。

还可以采用一些高级编程语言，实现更复杂的任务分配和路径规划。

三、融合技术的应用前景工业机器人与数控机床融合技术在制造业领域具有广阔的应用前景。

融合技术可以提高生产效率和产品质量。

工业机器人和数控机床的融合可以实现工作过程的自动化和标准化，减少人为操作错误，提高生产效率。

融合技术可以实现更精确的动作控制和加工过程的灵活调整，提高产品的加工精度和一致性。

融合技术可以实现生产线的灵活调整和适应性生产。

工业机器人和数控机床的融合可以实现生产线的柔性组合和任务的在线调整，适应不同产品的生产需求。

融合技术可以实现多工作单元的协同工作，提高生产线的整体效率。

融合技术可以降低生产成本和提高企业竞争力。

工业机器人和数控机床的融合可以减少人力投入和生产时间，降低生产成本。

融合技术可以提高产品的质量稳定性和市场竞争力。

工业机器人与数控机床融合技术研究
工业机器人与数控机床融合技术是指将工业机器人与数控机床相结合，利用机器人的运动灵活性和数控机床的高精度加工能力，实现高效、精确的加工过程。

该技术的发展将为制造业提供更高效、智能化的生产方式。

工业机器人与数控机床融合技术的研究主要包括两个方面：一是机器人与数控机床的硬件融合，即将机器人与数控机床进行整合，使其能够共同完成加工任务；二是机器人与数控机床的软件融合，即将机器人与数控机床的控制系统进行融合，以实现协同控制和编程。

在机器人与数控机床的硬件融合方面，主要包括机械结构设计和传感器集成。

机械结构设计是将机器人与数控机床进行结合的关键，可以通过改进数控机床的工作台结构或者为机器人添加特定的末端执行器来实现。

传感器集成是为了提高机器人与数控机床的感知能力，可以采用视觉传感器、力传感器等来实现对加工过程的监控和控制。

工业机器人与数控机床融合技术的研究具有重要的实际应用价值。

首先，该技术可以提高生产效率和产品质量。

由于工业机器人具有灵活的运动性和大容差能力，可以在数控机床难以加工的复杂曲面和异形零件上进行加工，而且加工精度更高。

其次，该技术可以减少人力成本和提升安全性。

由于工业机器人的运动灵活性和自主控制能力，可以减少人工干预和操作，减少人力成本，并减少工人在高危作业环境中的风险。

最后，该技术可以提高制造过程的灵活性和适应性。

由于工业机器人的编程和控制具有灵活性，可以根据产品的变化进行简单的修改，达到快速适应市场需求的目的。

工业机器人与数控机床融合技术研究
随着科技的不断发展，工业机器人和数控机床是现代制造业的重要装备。

工业机器人
具有自动化、高效率、高精度和灵活性等优点，能够替代人力完成各种重复性、易疲劳、
危险性和高难度的工作任务。

而数控机床则是通过计算机程序来控制机床的加工动作，使
其具有高加工精度、稳定性和自动化程度。

工业机器人和数控机床的融合技术，将两者的
优势进行有机结合，可以实现更高效、更精确的自动化生产。

研究工业机器人与数控机床的联动控制技术。

工业机器人和数控机床需要进行紧密的
协调与配合，以实现更高效的生产。

通过研究联动控制技术，可以使工业机器人和数控机
床之间能够实时通信和传递指令，确保加工过程的精确性和稳定性。

还需要研究如何将机
器人和机床的操作界面进行统一，使操作更加简单方便。

研究工业机器人与数控机床的编程技术。

工业机器人和数控机床的编程方式存在差异，通过研究如何将两者的编程方式进行统一，可以降低生产成本和编程难度。

还需要研究如
何将产品的CAD模型直接转化为机器人或机床的编程代码，实现产品从设计到加工的无缝
连接。

研究工业机器人与数控机床的安全技术。

工业机器人和数控机床在工作过程中存在一
定的安全风险，特别是对于操作人员来说。

通过研究安全技术，可以设计安全防护装置，
避免事故的发生，保护工作人员的安全。

工业机器人与数控机床融合技术的研究对于提高制造业的自动化水平和生产效率具有
重要意义。

随着技术的进一步发展和应用，工业机器人和数控机床的融合将会有更广阔的
发展前景。