机器人实验报告

院系：电气信息工程学院

班级： XX级电气X班

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机器人实验报告

前言

作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。机器人的应用越来越广泛,需求越来越大,其技术研究与发展越来越深入，这将提高社会生产率与产品质量,为社会创造巨大的财富。本文将从工业机器的发展历史，现状及未来趋势进行阐述。机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自20世纪60年代初问世以来，经历了近50年的发展已取得显著成果。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的实用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。

一、发展历史

工业机器人诞生于 20 世纪 60 年代，在 20 世纪 90 年代得到迅速发展，是最先产业化的机器人技术.它是综合了计算机，控制论，机构学，信息和传感技术，人工智能，仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域.它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调,重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业.在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近 20 多年了，已经基本实现了试验,引进到自主开发的转变,促进了我国制造业,勘探业等行业的发展.随着我国改革开放的逐渐深入,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人的相关技术与研究进展,显得十分重要。

二、发展现状

在普及第一代工业机器人的基础上,第二代工业机器人已经推广,成为主流安装机型,第三代智能机器人已占有一定比重(占日本1998年安装台数的10%,销售额的36%) (1)机械结构:1) 已关节型为主流,80年代发明的使用于装配作业的平面关节机器人约占总量的1/3.90年代初开发的适应于窄小空间,快节奏,360度全工作空间范围的垂直关节机器人大量用于焊接和上,下料.2)应3K 和汽车,建筑,桥梁等行业需求, 超大型机器人应运而生.如焊接树10米长,10吨以上大构件的弧焊机器人群,采取蚂蚁啃骨头的协作机构.3)CAD,CAE 等技术已普遍用于设计,仿真和制造中. (2)控制技术:1) 大多数采用32位 CPU,控制轴数多达27轴,NC 技术,离线编程技术大量采用.2) 协调控制技术日趋成熟,实现了多手与变位机,多机器人的协调控制, 正逐步实现多智能体的协调控制. 采用基于 PC 的开放结构的控制系统已成为一股潮 3) 流,其成本低,具有标准现场网络功能. (3)驱动技术:1) 80年代发展起来的 AC 侍服驱动已成为主流驱动技术用于工业机器人中.DD 驱动技术则广泛地用于装配机器人中.2) 新一代的侍服电机与基于微处理器的智能侍服控制器相结合已由 FANUC 等公司开发并用于工业机器人中, 在远程控制中已采用了分布式智能驱动新技术. (4)应用智能化的传感器:装有视觉传感器的机器人数量呈上升趋势,不少机器人装有两种传感器,有些机器人留了多种传感器接口. (5)通用机器人编程语言:在 ABB 公司的20多个小型号产品中,采用了通用模化块语言 RAPID.最近美国"机器人工作空间技术公司"开发了 Robot Script V.10通用语言,运行于该公司的通用机器人控制器 URC 的 Win NT/95环境.该语言易学医用,可用于各种开发环境,与大多数 WINDOWS 软件产品兼容. (6)网络通用方式:大部分机器人采用了 Ether 网络通讯方式,占总量的41.3,其它采用 RS-232,RA-422,RS-485等通讯接口. (7)高速,高精度,多功能化:目前,最快的装配机器人最大合成速度为16.5m/s. 位置重复精度为正负0.01mm. 但有一种速度竞达到80m/s; 而另一种并连机构的 NC 机器人, 其位置重复精度大1微秒. (8)集成化与系统化:当今工业机器人技术的另一特点是应用从单机,单元

向系统发展.百台以上的机器人群与微机及周边智能设备和操作人员形成一个大群体(多智能体) .跨国大集团的垄断和全球化的生产将世界众多厂家的产品连接在一起,实现了标准化,开放化,网络化的"虚拟制造" ,为工业机器人系统化的发展推波助澜。

三、发展趋势

敏捷制造策略的提出，为工业机器人的发展提供了新的机遇。敏捷制造的基本思想是企业能迅速将其组织和装备重组，快速响应市场变化，生产出满足用户 需求的个性化产品。敏捷制造要求企业底层的生产设备具有柔性和可动态重组的能力。机器人是一种具有高度柔性的自动化生产设备。如果我们站在更高的层次，将机器人视为一种有“感知、思维和行动”的机器，那么，敏捷生产设备就应当是新一代机器人化的机器。

四、技术难点

总趋势是系统越来越复杂，技术挑战越来越大。早期就是遥操作，不需要运动规划，在关节空间做伺服控制就够了；现在大部分应用（如喷涂、焊接）是在结构化环境中做程序性动作，示教也好、轨迹规划也好，都很成熟，控制精度要求不高；有些复杂应用要使用多种传感器和复杂的规划和控制策略，如一些精巧操作需要更复杂的规划和控制策略，跟环境接触的场合要求“柔顺控制”和“力控制”，这些都是依赖于具体应用的；还有一些新的结构，如灵巧手、运动底座臂、双臂协调操作、高冗余度臂、柔性臂、空间漂浮臂、欠驱动臂等，在建模和控制、操作规划、传感器融合、故障诊断及容错、甚至智能化方面都各有其难度。

2016年1月8日