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工业机器人制造


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简介

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。因为工业机器人的安全性、高效性和准确性,工业机器人被广泛应用于来料检测、焊接、喷涂、切割和装配、采集和放置、产品检测和筛选、产品搬运与包装等环节,并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业。

种类

工业机器人可以按照程序输入方式、运动坐标形式、驱动方式、应用领域等四个方面进行分类。
按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类;按运动坐标形式分为关节式机器人、圆柱坐标机器人、直角坐标机器人、并联机器人、SCARA(平面关节型)机器人等五种;按驱动方式分为液压驱动、气压驱动、电气驱动等;从应用领域来看,主要有焊接、装配、搬运码垛、上下料、打磨喷涂、切割加工机器人等。

仿生机器人

仿飞行生物机器人

仿蝙蝠机器人

仿陆地生物机器人

仿尺蠖机器人
机器蜘蛛
仿壁虎机器人

仿水下生物机器人

仿章鱼机器人
机器鱼

仿水陆两栖机器人

仿人机器人

软体机器人

软体机器人由柔韧性材料制成,可在大范围内任意改变自身形状和尺寸,在侦察、探测、救援及医疗等领域都有广阔的应用前景。与传统的刚性机器人相比,软体机器人有许多优点:对环境具有更好的适应性,通过变形可实现与障碍物的相容;通过主动变形可使机器人处于不同的形态并实现运动;主动变形与被动变形相结合,机器人可以穿过比自身常态尺寸小的缝隙,进入传统机器人无法进入的空间;能够模仿自然界中动物的运动模式,适应人类不能到达的环境,扩大人类的探索领域。

驱动方式

驱动是软体机器人研究的主要方向之一,当前基于气动、离子交换聚合物(IPMC)、记忆合金(SMA)、响应水凝胶等不同类型的驱动方式,开发了各种不同类型的软体机器人。

  1. IPMC聚合物金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composites,IPMC)是一种电致变形的智能材料。通过在外部施加电压,其形状会发生改变。利用这一特点可以制成机器人的驱动器,在机器人的实际应用中它具有变形灵活、可重复、大位移、低电压驱动、响应速度快、柔性好等特点。但它也存在驱动力不足、使用环境较为局限等缺点聚合物金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composites,IPMC)是一种电致变形的智能材料。通过在外部施加电压,其形状会发生改变。利用这一特点可以制成机器人的驱动器,在机器人的实际应用中它具有变形灵活、可重复、大位移、低电压驱动、响应速度快、柔性好等特点。但它也存在驱动力不足、使用环境较为局限等缺点

软体机器人驱动研究现状.pdf

评判标准

寿命

易用性

结构

本体

工业机器人通常由控制系统驱动系统执行系统感知系统决策系统及软件部分人-机器人-环境交互系统组成。

控制系统

机器人控制系统是工业机器人的重要组成部分,控制系统的功能主要是通过控制驱动系统,让执行系统按照规定的要求工作,是机器人的指挥系统。

驱动系统

工业机器人的驱动系统,按动力源分为液压驱动,气压驱动和电力驱动三大类。驱动系统主要向执行系统提供动力,目前主流工业机器人主要采用电力驱动,电力驱动系统主要包括伺服电机和减速器。伺服电机是控制控制机械元件运转的发动机,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。减速器的主要功能是在原动机和执行机构之间匹配转速、传递转矩,使驱动系统能够正常运转。

执行系统

执行系统是工业机器人的执行作业系统,负责按照驱动系统规定的运动速度、运动轨迹、完成作业执行。执行系统主要包括机械手、机械腕、机械臂及机身等部分。
机械手是工业机器人用来握持工件或工具的部位,直接与工件或工具接触。有些工业机器人直接将工具(如电焊枪、油漆喷枪、容器等)固定在机械手位置。
机械腕是将机械手和机械臂连接在一起的部件。它的作用是调整机械手的方位和姿态,并可扩大机械臂的活动范围。
机械臂支撑着机械手和机械腕,使机械手的活动范围扩大。

感知系统

感知系统主要用于感知外界环境的信号刺激,如温度,声觉,视觉,力觉等,但此项并非必须配置。

决策系统及软件部分

决策系统负责处理感知系统等来源提供的信息,根据信息自动调整控制算法的软硬件支持部分,此项同样非必须配置。

人-机器人-环境交互系统

人-机器人-环境交互系统是将机器人、人、外部环境联系起来并相互协调的系统,其中人机交互系统主要包括指令给定装置,信息显示装置等。

辅助设备

最显著的特点

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、多种类、具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用,柔性制造系统中的一个重要组成部分。

拟人化

工业机器人在机械结构上有类似人的行走、转腰、大臂、小臂、手腕、手爪等部分,在控制上有计算机。此外,在智能化工业机器人还有许多类似人类的传感器, 如近接传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器等

通用性

除专门设计的专用工业机器人以外,一般工业机器人在执行不同的执行任务的时候具有较好的通用性,比如,更换第六轴(附加轴)上的末端机构执行不同的动作

产品设计

现状与问题

优化方向

生产流程

生产线分工

资产与负债

资产

固定资产

非固定资产

负债

库存

设计和规划

位置与环境

投资与评估

规模与功能

风格与形式

成本

税费

金融成本

原材料成本

房租成本

能耗成本

人工成本

设备折旧

收益管理

客流曲线

时间分布

空间分布

目标群体

容量控制

风险控制

市场

国内市场

产量

消费量

国际市场

产量

消费量

上市公司

标准

国际标准

ISO 10218-1:机器人和机器人装置,工业机器人安全要求

ISO 10218-2:机器人和机器人装置,机器人系统与集成

ISO 12100:机械安全-设计通则,风险评估和风险降低

IEC 60204-1:机械安全-机器的电气安全

IEC 61508系列:电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全

ISO 13849-1:机械安全-控制系统有关安全部件,设计通则

IEC 62061:机械安全-与安全有关的电气、电子和可编程电子安全系统的功能安全

IEC 61000-6-2:电磁兼容(EMC)工业环境的抗扰度

IEC 61000-6-4:电池兼容(EMC)工业环境要求的放射标准

北美标准

ANSI/UL 1740:机器人和自动化设备的安全标准

ANSI/RIA R15.06:工业用机器人和机器系统-安全性要求

CAN/CSA Z434:工业机器人和自动控制系统-一般安全要求

欧洲标准

EN ISO 10218-1:机器人和机器人装置-工业机器人的安全要求

EN ISO 10218-2:机器人和机器人装置-工业机器人系统与集成

EN ISO 12100:机械安全-设计通则-风险评估和风险降低

EN ISO 13849-1:机械安全-控制系统有关安全部件-设计通则

EN 60204-1:机械安全-机器的电气设备-通用要求

EN 61000-6-2:电磁兼容EMC-工业环境的抗扰度

IEC 61000-6-4:电池兼容(EMC)工业环境要求的放射标准

中国相关机器人现行标准汇总

1、GB 11291.1-2011工业环境用机器人安全要求第1部分:机器人

2、GB 11291.2-2013机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第2部分:机器人系统与集成

3、GB/T 11631-1989潜水器和水下装置耐压结构制造技术条件

4、GB/T 11632-1989潜水器和水下装置耐压结构材料技术条件

5、GB/T 12642-2013工业机器人性能规范及其试验方法

6、GB/T 12643-2013机器人与机器人装备词汇

7、GB/T 12644-2001工业机器人特性表示

8、GB/T 13407-1992潜水器与水下装置术语

9、GB/T 14283-2008点焊机器人通用技术条件

10、GB/T 14468.1-2006工业机器人机械接口第1部分:板类

11、GB/T 14468.2-2006工业机器人机械接口第2部分:轴类

12、GB/T 16720.3-1996工业自动化系统制造报文规范第3部分:机器人伴同标准

13、GB/T 16977-2005工业机器人坐标系和运动命名原则

14、GB/T 17887-1999工业机器人末端执行器自动更换系统词汇和特性表示

15、GB/T 19399-2003工业机器人编程和操作图形用户接口

16、GB/T 19400-2003工业机器人抓握型夹持器物体搬运词汇和特性表示

17、GB/T 20721-2006自动导引车通用技术条件

18、GB/T 20722-2006激光加工机器人通用技术条件

19、GB/T 20723-2006弧焊机器人通用技术条件

20、GB/T 20867-2007工业机器人安全实施规范

21、GB/T 20868-2007工业机器人性能试验实施规范

22、GB/T 21412.8-2010石油天然气工业水下生产系统的设计和操作第8部分:水下生产系统的水下机器人(ROV)接口

23、GB/T 26153.1-2010离线编程式机器人柔性加工系统第1部分:通用要求

24、GB/T 26153.2-2010离线编程式机器人柔性加工系统第2部分:砂带磨削加工系统

25、GB/T 26153.3-2015离线编程式机器人柔性加工系统第3部分:喷涂系统

26、GB/T 26154-2010装配机器人通用技术条件

27、GB/T 29824-2013工业机器人用户编程指令

28、GB/T 29825-2013机器人通信总线协议

29、GB/T 30029-2013自动导引车(AGV)设计通则

30、GB/T 30030-2013自动导引车(AGV)术语

31、GB/T 30819-2014机器人用谐波齿轮减速器

32、GB/T 31555-2015铸造用机械手

33、GB/T 32197-2015机器人控制器开放式通信接口规范

34、GB/Z 19397-2003工业机器人电磁兼容性试验方法和性能评估准则指南

35、GB/Z 20869-2007工业机器人用于机器人的中间代码

中国相关机器人计划标准

36、20100950-T-604服务机器人安全要求

37、20100955-T-604机器人模块化设计通用规范第1部分工业机器人

38、20100956-T-604机器人模块化设计通用规范第2部分服务机器人

39、20120878-T-604机器人仿真开发环境接口

40、20120879-T-604机器人模块化机构类功能构件通用规范

41、20121857-T-607家用干式清洁机器人性能测试方法

42、20121863-T-607家用和类似用途智能移动机器人平台性能评估方法

43、20130872-T-604机器人操作系统接口规范

44、20130873-T-604机器人高速通信总线RobNet

45、20130874-T-604机器人技术组件

46、20132564-T-604机器人设计平台集成数据交换规范

47、20132565-T-604机器人设计平台系统集成体系结构

48、20140700-T-418轻型有缆遥控水下机器人第1部分:总则

49、20140701-T-418轻型有缆遥控水下机器人第2部分:机械手与液压系统

50、20141338-T-604锄草机器人安全要求

51、20141339-T-604机器人与机器人装备个人护理机器人的安全要求

52、20142480-T-604码垛机器人通用技术条件

53、20142481-T-604锄草机器人通用技术条件

54、20142482-T-604锄草机器人性能规范及其试验方法

55、20150527-T-469特种作业机器人分类、符号、标志

56、20150578-T-469特种作业机器人术语

57、20120752-T-511潜水器金属耐压壳外压强度和密封性能试验方法

58、20120753-T-511潜水器框架试验方法

59、20120754-T-511潜水器实艇操纵性试验方法

60、20130572-T-511潜水器用Ti75合金棒材

61、20130574-T-511潜水器用钛合金焊丝

62、20130570-T-511潜水器钛合金对接焊缝超声波探伤方法及质量分级

63、20130571-T-511潜水器钛合金对接焊缝X射线透照方法及质量分级

64、20121623-T-511潜水器框架试验方法

65、20121622-T-511潜水器金属耐压壳外压强度和密封性能试验方法

66、20121624-T-511载人潜水器载人舱内供氧及二氧化碳吸收

67、20130573-T-511潜水器用Ti80合金锻件

68、20151375-T-511潜水器母船升沉补偿系统通用要求

69、20151967-T-522船舶与海上技术船舶操纵性第5部分:潜水器特殊要求

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评论(3)

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黑色指针 2019-09-08 16:37:59
资料太少了
刘权 2019-01-11 19:47:26
谢谢波老师
turinish 2019-01-11 18:10:36
感谢波老师!
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