用于木加工业的工业机器人

1、 用于木加工业的工业机器人：木加工行业装配和搬运的工业机器人 用于木加工业的工业机器人：木加工行业装配和搬运的工业机器人摘要： 近些年来机器人得到了人们的青睐，越来越多的人们关注机器人行业。机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和

2、控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人能做许多人们不能完成的事情，它能为人类带来许多方便之处！更好地为人们服务！20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，

3、美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，这是一种主从型控制系统，主机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。戴沃

4、尔提出的工业机器人有以下特点:将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接在一起，预先设定的机械手动作经编程输入后，系统就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作，示教过程中，机械手可依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列全部记录在存储器内，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置，故这种机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。1962年美国推出的一些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形主要由类似人的手和臂组成。后来，出现了具有视觉传感器的、能识别与定位的工业机器人系统。当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、

5、具有多种感觉能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方面发展。目前，对全球机器人技术的发展最有影响的国家应该是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。工业机器人的构造 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有36个运动自由度，其中腕部通常有13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；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。工业机器人的分类 工业机器人按臂部

6、的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器

7、(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。工作领域 工业机

8、器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。 20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。 由于工业机器人具有一

9、定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。中国机器人起步于70年代初期，经过20多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。 70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。中国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下，中国于1972年开始研制自己的工业机器人。进入80年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，中国机器人技术的开发与研究得到了政府的

10、重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。从90年代初期起，中国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，中国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为中国机器

11、人产业的腾飞奠定了基础。 虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依旧明显。从市场占有率来说，更无法相提并论。工业机器人很多核心技术，目前我们尚未掌握，这是影响中国机器人产业发展的一个重要瓶颈。四、工业机器人 - 控制技术 机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。 关键技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC

12、)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能

13、模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。 (4)网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。国内机器人的发展：70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅

14、猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。进入80年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。 从90年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和

15、技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依旧明显。从市场占有率来说，更无法相提并论。工业机器人很多核心技术，当前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流 机器人发展前景及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，

16、以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。 1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；沿轨迹作业型。这类机器人执行某种移动作业，如焊接

17、。喷漆等；远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。日本工业机器人产业早在上世纪90年代就已经普及了第一和第二类工业机器人，并达到了其工业机器人发展史的鼎盛时期。而今已在第发展三、四类工业机器人的路上取得了举世瞩目的成就。日本下一代机器人发展重点有：低成本技术、高速化技术、小型和轻量化技术、提高可靠性技术、计算机控制技术、网络化技术、高精度化技术、视觉和触觉等传感器技术等。我国工业机器人起步于70年代初，其发展过程大致可分为三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的实用化期。而今经过20多年的发展已经初具规模。当前我国已生产出

18、部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术等。某些关键技术已达到或接近世界水平。90年代的实用化期。而今经过20多年的发展已经初具规模。当前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工

19、业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术等。某些关键技术已达到或接近世界水平。 一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术（产业化），必须具备5个要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有着“机器人王国”之称的日本相比，我国有着截然不同的基本国情，那就是人口多，劳动力过剩。

20、刺激日本发展工业机器人的根本动力就在于要解决劳动力严重短缺的问题。所以，我国工业机器人起步晚发展缓。但是正如前所述，广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十分重要的途径。我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，培养人才，打开市场。日本工业机器人产业的辉煌得益于本国政府的鼓励政策，我国在十一五纲要中也体现出了对发展工业机器人的大力支持。 当前，国外已经研制和生产了各种不同的标准组件，而中国作为未来工业机器人的主要生产国，标准化的过程是发展趋势。中国制造业面临着向高端转变，承接国际先进制造、参与国际分工的巨大挑战。加快工业机器人技术的研究开发与生产是中国抓住这

21、个历史机遇的主要途径。因此我国工业机器人产业发展要进一步落实：第一，工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径，政府要对国产工业机器人有更多的政策与经济支持，参考国外先进经验，加大技术投入与改造；第二，在国家的科技发展计划中，应该继续对智能机器人研究开发与应用给予大力支持，形成产品和自动化制造装备同步协调的新局面；第三，部分国产工业机器人质量已经与国外相当，企业采购工业机器人时不要盲目进口，应该综合评估，立足国产。智能化、仿生化是工业机器人的最高阶段，随着材料、控制等技术不断发展，实验室产品越来越多的产品化，逐步应用於各个场合。伴随移动互联网、物联网的发展，多传感器、分布式控

22、制的精密型工业机器人将会越来越多，逐步渗透制造业的方方面面，并且由制造实施型向服务型转化。 装配机器人【assembly robot】 为完成装配作业而设计的工业机器人。 装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备，由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感系统组成。其中操作机的结构类型有水平关节型、直角坐标型、多关节型和圆柱坐标型等；控制器一般采用多CPU或多级计算机系统，实现运动控制和运动编程；末端执行器为适应不同的装配对象而设计成各种手爪和手腕等；传感系统又来获取装配机器人与环境和装配对象之间相互作用的信息。常用的装配机器人主要有可编程通用装配操作手 (Programmable Univer

23、sal Manipula-tor forAssembly)即 PUMA 机器人（最早出现于1978年，工业机器人的祖始）和平面双关节型机器人 (Selective Compliance Assembly Robot Arm)即SCARA机器人两种类型。与一般工业机器人相比，装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用等特点，主要用于各种电器的制造行业。PUMA 机器人 美国 Unimation 公司1977年研制的PUMA是一种计算机控制的多关节装配机器人。一般有 5或6个自由度,即腰、肩、肘的回转以及手腕的弯曲、旋转和扭转等功能（图1）。其控制系统由微型计算机、伺服系统、

24、输入输出系统和外部设备组成。采用VAL作为编程语言,例如语句“APPRO PART，50”表示手部运动到PART上方50mm处。PART的位置可以键入也可示教。VAL具有连续轨迹运动和矩阵变换的功能。SCARA机器人 大量的装配作业是垂直向下的,它要求手爪的水平(X，Y)移动有较大的柔顺性，以补偿位置误差。而垂直 (Z)移动以及绕水平轴转动则有较大的刚性,以便准确有力地装配。另外还要求绕Z 轴转动有较大的柔顺性，以便于键或花键配合。日本山梨大学研制出SCARA机器人,它的结构特点满足了上述要求（图2）。其控制系统也比较简单,如SR-3000机器人采用微处理机对1,2,Z 三轴（直流伺服电机）实

25、现半闭环控制，对s 轴（步进电机）进行开环控制。编程语言采用与 BASIC相近的SERF。最新版本Level4具有坐标变换、直线和圆弧插补、任意速度设定、以文字命名的子程序以及检错等功能。SCARA机器人是目前应用较多的类型之一。装配机器人的大量作业是轴与孔的装配，为了在轴与孔存在误差的情况下进行装配， 装配机器人应使机器人具有柔顺性。主动柔顺性是根据传感器反馈的信息而从动柔顺心则利用不带动力的机构来控制手爪的运动以补偿其位置误差。例如美国Draper实验室研制的远心柔顺装置RCC(Remote Center Compliance device)（图3）,一部分允许轴作侧向移动而不转动,另一部

26、分允许轴绕远心（通常位于离手爪最远的轴端）转动而不移动，分别补偿侧向误差和角度误差，实现轴孔装配。 装配机器人-FANUC 搬运机器人搬运机器人【transfer robot】是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。1最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。世界上使用的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱

27、等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。 搬运机器人 搬运机器人【transfer robot】是可以进行自动化搬运作业的 工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运

28、作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。 搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预

29、期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。 搬运机器人 - 工业机器人与生产转型间的关系 众所周知，工业机器人的自动化生产中占主要地位，国内市场需求也在行业转型的推动下迅速增长，预计2014年就会成为全球最大的机器人市场。我国现在已是全球最大制造业国家，有世界工厂的称号，但是很大程度都是国内制造业当中大量的劳动密集型产业供献出来的。对于我们而言，如今要想保持制造业主要国家地位，就必须开启产业升级模式，推动自动化发展。这里就将进一步带动机器人行业市场发展。 中国正处于产业转型升级的关键时刻，越来越多的企业在生产制造过程中引入工业机器人，它将深远影响中国制造

30、的方方面面。国际机器人协会预测，未来三年中国工业机器人的装机量将保持10%以上的增速，中国有望成为全球最大的机器人市场。中国制造业的机器人密度远低于全球平均水平，机器人产业具有较大的发展空间。工业机器人的技术水平决定了制造业生产的精度、准度与效率，其应用的深度与广度已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。然而细究制造业现状，中国的制造业自动化之路并非畅途，在材料及关键部件等领域都存在很大不足受制于国外技术。事实上，自动化的关键点不在于机器人本身，而是机器人的运动和生产过程控制的有机结合，按照ABB离散自动化与运动控制业务部北亚区及中国负责人顾纯元的说法，机器人仅仅速度快是不够的，因为

31、生产效率最后看的是整体效率，而非局部。搬运机器人 - AGV搬运机器人在工业生产应 用自从20 世纪60 年代初人类创造了第一台工业机器人以后，AGV搬运机器人就显示出它极大的生命力，经过四十多年的发展，AGV搬运工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，AGV搬运工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。 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16

32、2 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。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，AGV搬运机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到机械加工行业、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AGV搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。20

33、05 年，亚洲地区电子电气行业对工业机器人的需求仅次于汽车及汽车零部件制造业，其占所有行业总需求的比例为31%；而在欧洲地区橡胶及塑料工业对工业机器人的需求则远远超过电子电气行业而排名第二位；美洲地区由于汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求遥遥领先，所以金属制品业(包括机械)、橡胶及塑料工业以及电子电气行业对工业机器人的需求比例相当，均在7% 左右。另外诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，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)、警备机器人、医疗机器人、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

34、活质量发挥着重要的作用。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活，其市场的繁荣兴旺将指日可待。 木加工行业 木制品是以木材原材料的，经过加工制作，所形成的产品。木制品主要分为以下几大类：家具木制品、办公木制品、工艺木制品 、园艺木制品、生活木制品、还有现在高科技木制品。木雕只是工艺木制品的一个支系。木制品的工艺主要包括烘干(除虫)、开料、刨光、开榫、打眼、组装、压合、高速铣形、砂光、披灰、底漆、油磨、面漆、快干、晾干。MartinLord的木制品机器人自动化加工生产线，包括了木制品的全部生产工序。应用于木制品如木窗框装配、

35、木桌面边缘抛光、木面板花纹铣削等的抛光、砂光、装配和精加工等，MartinLord的机器人集成应用技术，大幅增强机器人对装配与精加工中各种不确定因素的适应能力。其中一项是力控制技术，使机器人具备“触觉”;另一项是机器视觉系统，让机器人拥有“视觉”，能灵活适应尺寸不同、位置各异的工件。 木工行业包括家具业、建材业、木材业以及锯工厂、刨工厂和浸渍厂等其他领域，涉及磨削、铣削、钻孔、锯割、传送等工艺。所有这些领域的劳动强度都很高，同时木材加工过程中所使用的化学制剂对工人的健康也存在潜在的威胁。因此，越来越多的木材加工企业开始以机器人代替人工进行作业，这样不仅能够获得最高的安全性，更能显著提高生产率，

36、降低劳动成本。库卡机器人具有持续的可用性、且编程简便并可快速更换模具和夹持器，能够为木材加工业带来巨大的经济效益。 工业机器人 - 关键技术 近年来工业机器人供应量在大多数行业都呈现出上涨的态势。而服务机器人发展历史较短。其在功能上的主要不同体现在两个方面：一是与人的沟通协作；二是在复杂环境下代替人的部分工作。下面让我们一起来了解一下机器人关键技术！工业机器人和用于运行工业机器人的方法一种工业机器人，具有机器人臂和与所述机器人臂相连接的数据采集模块，所述数据采集模块设计为用于无线通讯，其特征在于，所述数据采集模块具有利用换能器单元实现的自给自足的能量供应，借助于所述换能器单元，机械能可以转换为

37、电能，其中为此充分利用了来自所述机器人臂的运动的能量。本发明涉及一种工业机器人，其具有机器人臂和与该机器人臂相连接的数据采集模块，该数据采集模块设计为用于无线通讯，其特征在于，该数据采集模块具有利用换能器单元实现的自给自足的能量供应，借助于该换能器单元，机械能可以转换为电能，其中为此充分利用了来自机器人臂的运动的能量。工业机器人产品开发技术本研究所拥有美国PUMA、法国Staubli工业机器人多台，掌握工业机器人编程及应用技术，可以向用户提供工业机器人产品应用技术、机器人编程、柔性自动生产线研制等技术服务，也可以和用户共同开发工业机器人产品。可应用于各种移动机器人应用领域。具有PLC功能的六轴

38、工业机器人具有PLC功能的六轴工业机器人除了传统的机器人顺序执行程序外，增加了具有循环扫描运行的电气工程师熟悉的可编程逻辑控制器（PLC）功能，并通过工业触摸屏编程方法在示教器上实现人机交互功能。工业机器人作为最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，机器人自动化生产线的市场将越来越大，逐渐成为自动化生产线的主要形式，运用工业机器人可以有效地降低产品废品率，提高劳动生产率和产品的整体质量。高性能工业机器人控制系统针对点焊（弧焊）机器人和重载搬运机器人的应用，开展机器人控制器核心技术相关研究，研究开发自主知识产权的高性能低成本的工业机器人控制器，实现工程应用。研究工业机器人控制器核心技术，完

39、成控制器的研究与开发并实现工程化，实现示范应用及产业化目标。近年来市场对机器人的需求持续攀升，各国政府、相关研究机构和企业，都非常重视机器人技术的发展，投入了大量的资源，机器人技术的发展呈现良好态势。而机器人技术中的高精尖问题，更激发着全球众多优秀的机器人研发团队不断创新，开拓进取。我认为，在未来，机器人必将成为日常生活中必不可少的工具，带给人们更加舒适便捷的生活。机器人的协作应用 今天，自动化产品的控制功能日渐强大，再加上编程技术的简化，使得现在将机器人连接起来比过去要简单得多。机器人的协作应用改变了汽车制造的方式，它是汽车制造技术发展的又一个明显的标志。现在，机器人可以在完成某个零件上的某

40、项工作后，然后将其传送给下一个机器人。随着自动化技术的发展，只用一个控制器来控制一个以上的机械手已变得非常简单。这使得在很多领域采用机器人来替代以前必需的特殊具或人工成为可能。控制器能操纵的机械手和运动轴越多，机械手相互碰撞或发生其他问题的机会就越小。例如ABB最新推出的IRC5控制器通过全新MultiMove功能，能够由一台控制器控制多达4台机器人和总计36个轴，从而可以很容易实现复杂的协调运行。在运行过程中，一个机器人拿起一个零件，握着它让另一个机器人完成一项给定的任务。对于较复杂的任务，两个或几个机器人一起握住这些零件，与此同时，其他的机器人执行上紧螺栓或将它们焊接在一起的工作任务总之，

41、在机器人的相互配合下，可以很容易地确定零件的精确位置并高效率地完成预定的工作任务。取消夹具系统让好几个机器人共同完成一项任务，这种协作能力给汽车制造厂家提供了巨大的应用空间。过去，零件必须精确定位用夹具将零件夹到机器人所要求的准确位置。制造这些夹具是一项费时费力的高标准、高要求的工作，因为这些夹具不仅要保证动作的准确度，而且如果所持零件为重型或大型零件，还要保证零件在焊接、油漆或进行其他操作时纹丝不动。而如果采用机器人来完成，控制起来则要简单得多。在价格下降而计算能力提高的双重因素的影响下，机器视觉系统在汽车制造领域的使用机会大大增加，而这一系统的使用也有助于取消夹具系统，因为视觉系统可以很容

42、易确定零件所应该放置的精确位置，也可以省去大量的制造、调试那些复杂夹具系统的资金。取消耗时的夹具系统后的生产制造正好迎合了汽车制造业“准时化”和“精益生产”的发展趋势。汽车生产厂家都在努力使自己在快速应对市场的同时保持较高的制造可靠性，而机器人正好满足了汽车厂家在制造方面的这种需求。由于产品生命周期的缩短，制造厂家必须具有灵活敏捷的反应机制这是他们越来越多地使用可编程设备代替单一夹具的主要原因。这种方法使得在生产线上的产品转换更简便，这样，工厂能根据最新的销售趋势来计划每种车型的产量，甚至可将最小的批量设定为1辆。1961年工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是

43、危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。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

44、。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%；同样，亚洲地区的该比例也达到33%，位于各行业之首。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。工业机器人还广泛应用于电子电气行业、金属制品业(包括机械)、橡胶及塑料工业和食品工业等领域。2005年，亚洲地区电子电气行业对工业机器人的需求仅次于汽车及汽车零

45、部件制造业，其占所有行业总需求的比例为31%；而在欧洲地区橡胶及塑料工业对工业机器人的需求则远远超过电子电气行业而排名第二位。   随着科学与技术的发展，工业机器人的应用领域也不断扩大。目前，工业机器人不仅应用于传统制造业如采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域，同时也已开始扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复等服务业领域中。如，水下机器人、抛光机器人、打毛刺机器人、擦玻璃机器人、高压线作业机器人、服装裁剪机器人、制衣机器人、管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人、作战机器人、侦察机器人、哨兵机器人、排雷机器人、布雷机器人等军用机器人都广

46、泛应用于各行各业。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活，其市场将繁荣兴旺。工业机器人 - 技术发展方向随着自动化大趋势的发展，机器人将取代机床成为新一代工业生产的基础。但这发生的前提是工业机器人技术得到突破，克服现有的问题。工业机器人技术未来的发展方向：(1)智能化。智能化就是机器人的操控将越来越简单，很多东西机器人就能自主判断，不需要人示教，不需要高级的技术人员操作。智能化也就是傻瓜化。(2)柔性化。现在的机器人是一个单臂的机器人，就不能像人手那样灵活。如果双臂机器手技术得到突破。这种机器用在工厂里，基本可以代替人做

47、所有的工作。像现在单臂的机器人在装配线上就没法用，协调性达不到要求。(3)安全性。现在的机器人，由于技术还没有发展到一定的程度，很容易对人造成伤害。跟人交互的一些安全措施还没有做到位。现在想做到位需要装一些很贵的传感器。(4)低成本。工业机器人由于现在成本还很高，如果想打造很智能化的东西，成本很高就卖不出去，需要通过上规模降低成本。(5)技术融合。机器人技术将类似于80年代的手机、90年代的互联网、2000年代的移动设备，经历一个技术融合的过程。未来的机器人技术将在通信、感知、处理、移动、意识、操作这六个方面突破。随着工业机器人技术突破，应用将更加广泛，未来工业机器人的市场容量将有望十倍或数十

48、倍扩张。未来的机器人会变得很柔性，很智能化，很安全，成本也很低。但这需要一个发展的过程。库卡和尤傲已经研制一些安全性机器人的代表。现在要想做到安全性，对人没有伤害，机器人的速度就会比较低。这样子的机器人可以应用在一些特定的场合。有的场合对效率的要求不高就可以用，但是不能普遍的应用。2工业机器人 - 工业机器人与生产转型间的关系工业机器人是当前自动化生产中绝对重要的组成部份，它的大规模生产应用，对于加速实现工业自动化推动作用非常明显。 近年来不断推动工业生产向自动化生产转型，以期提高产量与质量，直接造就了工控机、PLC、工业机器人等自动化设备市场的快速增长。从国内市场来看，人工成本持续上升并已形

49、成一种趋势，制造业企业招工难，面对困境，不少企业转而上马自动化生产线，其中机器人自动化成套生产线更受青睐；从国际市场上看，国际金融危机以后，美国提出“再工业化”战略，呼吁制造业回归，日本也制定战略规划，重新振兴制造业，并加强了高端制造业的研究。这对于正在转型升级的中国制造业来说，又增加了一层新的“天花板”。为应对国际挑战，我国出台了工业转型升级、发展高端制造装备、智能制造装备等一系列有利于机器人产业发展的规划和政策。这两个因素成为了中国机器人产业发展的助推器。为应对劳动力成本上升和来自南亚及东南亚国家的激烈竞争，中国制造商对先进制造技术的寄予厚望。目前，在高污染、需危险操作或要求高质量生产的产

50、业替代人工，中国各地的制造商都在日益转向机器人。据国际机器人联合会统计，2011年全球工业机器人销量为16.5万台，较2010年增长37%，创历史新高。在华销量增长50.7%，达2.26万台。国际机器人联合会预测，明年中国将成为全世界最大的机器人市场。然而，虽然我国机器人产业近年来发展很快，但应用率并不高。单从机器人密度（万名员工使用机器人台数）上看，韩国是347台，日本是339台，德国是261台，而中国仅为10台，差距十分明显。但从另一个角度来讲，这正说明机器人产业在我国的发展潜力非常大。目前，工业机器人在自动化生产线中是直接类似于人的生产者，它具有快速、稳定的生产优势。大部份规模生产中应用

51、工业机器人将是未来发展的总趋势。工业机器人的市场增长非常迅速。现在工业机器人的价格居高不下，其中国产产品大至在60万元一套，国内产品即使便宜，也需要16万元。虽然较高的价格使大部份中小企业大规模采购落空，但是并不能阻止自动化热情。国内工业机器人需求增长还将维续较高速的增长。机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。从近年来世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展。更重要的是，随着工业机器人向更深更广的方面拓展，以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范围仍在不断扩大。机器人作为数字化、智能化技术的主要代表，将成为衡量一个国家工业自动化水平的重要标志。工业

52、机器人带来的效益  发达国家的使用经验表明:使用工业机器人可以降低废品率和产品成本，提高了机床的利用率，降低了工人误操作带来的残次零件风险等，其带来的一系列效益也是十分明显的，例如减少人工用量、减少机床损耗、加快技术创新速度、提高企业竞争力等。机器人具有执行各种任务特别是高危任务的能力，平均故障间隔期达60000小时以上，比传统的自动化工艺更加先进。采用工业机器人还有如下优点:第一，改善劳动条件，逐步提高生产效率;第二，更强与可控的生产能力，加快产品更新换代;第三，提高零件的处理能力与产品质量;第四，消除枯燥无味的工作，节约劳动力;第五，提供更安全的工作环境，降低工人的劳动

53、强度，减少劳动风险;第六，提高机床;第七，减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存;第八，提高企业竞争力。  在面临全球性竞争的形势下，制造商们正在利用工业机器人技术来帮助生产价格合理的优质产品。一个公司想要获得一个或多个竞争优势，实现机器人自动化生产将是推动业务发展的有效手段。国内工业机器人的销售情况 国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用，长期以来推进机器人技术以提升传统产业，利用机器人技术发展高新产业。 目前，政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额，并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。国内越来

54、越多的企业在生产中采用了工业机器人，各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。根据我国海关统计，最近4年来许多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍，年平均增长率超过40%。2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台，国内生产数量约700台左右。2004年市场规模已经增长到万台左右，数量和金额相对于2001年都增长了两倍。2004年国产工业机器人数量突破了1400台，产值突破8亿元人民币。进口机器人数量超过9000台，其中多功能机器人约1700台，简易机人7500台，进口额约25亿美元。德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以为47台，2000年以后已经突破121

55、台，销售量翻了近3倍。可以预见，中国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。国内外主要的工业机器人生产厂商 在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKA Roboter，美国的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robo

56、tics，意大利COMAU，英国的AutoTech Robotics，加拿大的Jcd International Robotics，以色列的Robogroup Tek公司，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。在国内，工业机器人产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲。如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司，年利润增长在40%左右。 四、工业机器人的发展趋势 工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层

57、人士的广泛关注。在新的世纪，机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。 工业机器人 - 发展前景 机器人发展前景 机器人在我国的前景 应该说中国是最需要又最不需要机器人的国家。中国人口众多，劳动力资丰源富且廉价，从这一层面说用一个贵而笨重的机器人还不如雇一个人来的便宜，但是我国要做世界强国就必须用最少的资源作更多的事，我们的企业必须尽可能的采用高新技术来更高效率的生产，以高竞争力取胜，这就需要很多的机器人，人是没有机器人那样的精确率，准确率和高效率的。可能会有人失业，但创造的就业机会更多，社会所得的利益会更多。我相信在不久将来，机器人产业会如同汽车一样成为国家的经济支柱产业，美国是“汽车上的国度”，中国可以成为“站在机器人肩膀上的国家”。在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业