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机器人在工业中的应用

发布日期:2017-11-06 浏览次数[] 文章来源:南辰教育

工业机器人是一种能够被广泛应用在工业生产中的多轴联动设备,该设备集中了机械、电子和计算机等多种现代化技术,是一种由操作机和控制器等共同构成的传感装置,其在运行的过程中能够实现自动控制和三维空间作业。对于当前的工业机器人应用,其对提高和改善产品质量等具有非常重要的作用,是当前工业生产中最为关键的技术之一。
工业机器人的发展趋势和特点
对于工业机器人,其正在逐渐向着高速和高精等方向发展,这使得工业机器人在工业生产中的作用越来越大,其能够在保证工业生产效率的基础上提高工业生产质量,增加企业的生产效益。当前的工业机器人技术具有以下特点:
工业机器人具有精密化和柔性化等特点,其在进行开发的过程中将先进的制造技术融入其中,在进行工业机器人使用的过程中通过检测和智能控制等实现对工业生产活动的管理和调度,从而增加工业生产产量,提高工业生产质量,降低生产过程中的资源消耗,这是工业化水平不断提高的表现。
工业机器人在发展的过程中逐渐同自动化成套装备进行一起制造和发展,这种发展特点使得工业机器人的精细化和和柔性生产等技术得以实施,这是动力机械和计算机技术之后发展的新一代全面延伸技术,通过工业机器人的应用,其能够实现工业生产的数字化和自动化等,促进工业自动化发展水平的提高,提高工业生产效率。
在进行工业机器人使用的过程中,其可以广泛应用在制造和安装等多个环节中,同时该技术的应用还能够被广泛应用在汽车生产中,这使得工业生产中的各个行业生产效率和生产质量等得到了有效的提高。
工业机器人和自动化技术的融合,其中包含了当前很多的先进技术,包括控制技术和有限元分析等,这些技术的应用使得工业机器人的性能更强,且其可提升性也在逐渐增加。
工业机器人的技术发展
      工业机器人主要包含3个大部分,分别是机械部分、传感部分和控制部分,而这 3 大部分又包含 6 个子系统,其中以机械结构、驱动系统最为重要。
机器人的机械结构:对于工业机器人,其在机械结构上主要是由串联机器人和并联机器人组成,对于前一种,其主要是通过一个轴的运动来改变另一个轴的原点,通过这种方法实现工业机器人的正常运行,而对于并联机器人,则是一个轴改变而另一个轴不同的运行模式。对于最早的工业机器人,其在机械结构上都是采用的串联机构,这种结构相对较为简单,而对于并联机构,其最少需要通过两个独立的运动链相互连接才能够进行正常的工作。对比串联机器人,并联机器人的刚度更大,且在使用的过程中,并联机器人的结构更加稳定,其在运行的过程中负荷较小,且操作时的微动精度较高,这使得工业并联机器人在工业生产中的运用越来越广泛,但对于并联机器人,其在进行位置求解时的反解较为简单,而正解较为困难。对于工业机器人,其机械结构可以具有冗余自由度,这使得工业机器人在使用时的指关节自由度更高,这使得其在进行某一特定动作时能够具有更强的空间定位能力,一般情况下对于自由度高于6的工业机器人,其都是冗余度机器人。对于工业机器人,其多余的自由度能够对工业机器人的灵活性等进行改善,提高工业机器人工作中的精度和准确性。
        工业机器人的驱动系统:对于工业机器人,其驱动方式主要包括液压驱动和电机驱动等,在早期的工业机器人中,其主要是通过液压进行驱动,这种驱动模式使得工业机器人在运行的过程中容易出现泄漏以及噪声等问题,从而导致工业机器人的使用受到较大的限制,而在当前的工业机器人应用中,只有在一些特殊的场合中才会使用到液压驱动工业机器人。对于气压驱动工业机器人,其在使用的过程中具有速度快和结构简单等特点,这使得工业机器人在使用的过程中能够适用于各种环境中,但由于其工作压强较低,这使得工业机器人的定位精度较低,因此,一般情况下工业机器人只有末端才会采用气压驱动模式,且大部分是用来进行中小负荷的工件抓取等工作内容。最后是电气驱动,这一驱动模式是当前工业机器人的主流驱动模式,对于电气驱动设备,其主要分为直流伺服电机和交流伺服电机等4种类型,每一种伺服电机具有各自的特点,使用在特点的控制环境中,像直流和交流伺服电机,其主要是应用在对精度等要求较高的工业机器人中,而对于步进电机,其主要是应用在一些对精度和速度等要求不高的工作场合中,而直线电机等由于其发展时间较长,目前应用技术已经较为成熟,同传统的传统装置相比,其性能更加优越,像高速和低速等应用都能够适应,且该电机在运行的过程中磨损较小,能够广泛应用在各种生产场合中。
工业机器人在实际中的应用
工业机器人在工业生产中的应用,不仅能够完成单一作业,同时还能够通过多台工业机器人的合作实现复杂工作内容。
        船舶焊接机器人:对于船舶制造业来说,其在整个生产过程中需要大量的焊接工作,但由于其对焊接质量要求较高,目前大部分的船舶焊接工作仍然采用的是人工焊接操作,在未来的船舶焊接工作中,机器人将会成为主要的作业模式。对于船舶,其构造一般较大,在进行焊接工作时需要采用移动焊接模式,这样才能够保证焊接工作的有序进行。本文介绍的是一种基于PDA示教的船舶移动焊接机器人,在进行焊接工作时针对的是一种双壳船体,其在进行焊接工作时产生的高温和烟等使得焊接环境较为恶劣,因此,在进行焊接施工时只能通过工业机器人实现,而通过 Rail Run-ner 机器人,其能够在船体结构内部进行移动施工,然后通过无线通讯设备对机器人进行焊接操作控制,对于PDA系统,其很好的替代了传统的示教盒,这使得焊接机器人在工作时具有更大的优势,首先是打破了传统焊接中对空间的限制,另外对于环境较为恶劣的情况,焊接机器人也能够进行正常的焊接施工,最后则是无线通信系统使得焊接机器人的操作更加方便。随着船体焊接工作逐渐向着自动化趋势发展,其对工业机器人的应用越来越多。
       白车身焊接机器人:对于白车身的生产,其一般情况下需要大概70个左右的焊接工序,焊接点超过4000个,为了提高生产效率,当前的白车身焊接工作正在逐渐向着自动化生产的方向发展,像德国的 KU-KA 公司,其为大众和奔驰等多个汽车企业提供了自动化白车身焊接工艺生产线,其中超过95%都为机器人焊接施工等。
       机器人自动化装配线:对于自动化装配线,其在大多数的流水线生产中都是一项应用较为广泛的机器人作业内容,在进行自动化装配时,机器人能够根据臂部的运动情况分为旋转关节型和直角坐标型等多种装配机器人,对于垂直多关节型装配机器人,其在运行过程中有6个自由度。因此,其在进行工作时能够实现任意一定的工作姿势,而对于直角坐标装配机器人,其在生产的过程中操作较为简单,大部分应用在零件的移送等简单操作中。对于平面关节型装配机器人,其是一种精密度较高的装配机器人,在工作的过程中具有速度快和柔性好等特点,因此,这一机器人在工业生产中的应用也是最为广泛的。 然后是双臂装配机器人,这一机器人在进行工作时能够实现较为复杂的装配动作,性能要更强于传统的单臂装配机器人,在当前的国际双臂机器人研究中,其正在逐渐解决运动轨迹和双臂之间的协调控制等问题,像日本的MOTOMAN 系列,这一机器人目前已经能够投入到正常的生产中。由于双臂装配机器人在使用时大部分是应用在较为复杂的工序中,因此,该机器人目前并没有在工业生产中得到普及,大部分应用是在一些高精细尖端产业中。
        搬运机器人:在制造业中,企业为了能够提高自身的生产效率,其一般情况下会采用高效的物流线来对整个产品进行包装和搬运等操作,这样一方面能够提高生产效率,同时还能减少工作作业劳动强度,降低企业的生产成本。对于搬运机器人,其一般采用的是串联机器人,主要是六轴和四轴这两种机器人,对于六轴机器人,其在制造业中主要是应用在重物搬运工作中,像重型夹具和车身的转动等。而对于四轴机器人,其本身结构中的轴数量较少,因此,其运动轨迹相对较为简单,一般情况下只能进行直线运动,但其运动速度却较高,对此,这种机器人在工业生产中比较适用于高速包装等工序中。
随着新型技术的发展,工业机器人在视觉反馈已经操作控制系统等方面的关键性技术正在逐渐成熟,这使得我国的工业机器人正在逐渐向着世界先进水平发展。目前,工业机器人的应用已经涉及到各个行业领域,为了更好的提高我国工业生产效率,改革劳动密集型产业,我国需要加快对工业机器人的研究和发展。

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