工业机器人操作试卷（共7篇）
篇1：工业机器人操作试卷
地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）
关键词：
市政管道清淤机器人（履带清淤机器人）雨污水管道清淤机器人（履带清淤机器人）供排水管道清淤机器人（履带清淤机器人）
城市地下排水管道一旦堵塞，需要进行清淤疏通作业。近年来，各地在疏通地下排水管道的作业中，发生过多起作业人员中毒伤亡的事故，给人民的生命财产造成了很大的损失。我国域市地下排水管道的清淤工作还普遍处于人工作业的落后状态，不仅体力繁重，效率低，恶劣环境雨污水管道已经运行多年，多处地段严重淤积和破损。“地下管道在路面下，看不着摸不到，其清淤和修补成了一大难题。”“地下管道经常堵塞渗漏，无法查明原因，更无计可施？”地下管网工程技术人员普遍担忧的老大难问题。被河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）轻松搞定。
河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）对淤积严重、人又无法进入的管道进行清淤，可通过计算机控制的视频探头对管道内壁的破损处进行探查，运用专业技术对淤积垃圾进行清除，短时间就可以全面完成，河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）清淤效果显著。我国很多城市地下管道、地下雨污水管道和排水渠、暗渠都在使用河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）清淤疏通和修补工程。
河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）工作人员告诉我们，由于市政管网多年未能维护，有的2米管径的市政管道已经淤积了0.5m-1m厚度的淤泥，而且很多旧的管道是雨污合流的，一旦下雨或水流量较大的时候，容易造成堵塞，市内积水严重，河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）清淤排障可靠性高，清淤安全效果好！河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）清淤优势：
1.清淤工作由河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）、水下清淤机器人搭载淤泥吸泵，其前端装有高清摄像头和LED照明灯，从管道的一端缓缓前行，不断将淤泥吸入泵内，如淤泥硬度较大，搭载高压水枪设备或淤泥松动机构，这样将清理的更加彻底。
2.河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）、水下清淤机器人的尺寸规格可订制，在管道有正常流速、不截流不断流情况下，仍然可以作业。涵洞不需截流，也不会对涵洞造成堵塞。
3.河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）、水下清淤机器人机体本身为不锈钢材质，不易产生火花，电器部分采用接零保护，可靠稳定。
4.河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）、水下清淤机器人机器人可24小时连续作业，大大缩短工期，提高了效率。有了水下清淤机器人这个得力帮手，市政地下管道工程人工成本及风险将大大降低！
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河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）主要用于：管道清淤、疏通（排水管道中排入的大量杂物和基建工地水泥砂等发生沉淀、淤积造成的管道堵塞等）、水下工程、水下施工（水利水电工程、港口码头工程、道路桥梁工程，河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）还可用于海洋石油、潮汐能、海底资源的开发等）、深海挖掘、深海采矿、深海捕捞、深海沉船考古等。
河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）使用方式 ：
清淤工作时，河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）可以牵引吸污管，利用自身排污泵向后端输送泥沙，也可配合吸污车牵引其吸污管在水中进行清淤工作，以加大吸污量。清淤机器人进入涵洞，每前进100-150米更换一次观察井，即机器人只需开一个入口，便可持续在几公里的涵洞内连续工作。
河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）技术参数机器人尺寸 控制箱尺寸重量 框车身架 3200×1330×1150mm, 560×480×220mm,15kg 不锈钢材料
最小工作宽度：1330mm 最小工作高度：1150mm 设备重量 700kg 河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）水下相机参数：采用4×700线高清浑水相机，图像清晰、细腻，照度0.001 lux，水下照明：前端装有 3*100W LED 灯 下潜深度 200m 动力：整体才有液压驱动 前行速度 5~26m/min 机械臂：采用3轴液压不锈钢机械臂，机械臂安装150-200mm进水管，配液压驱动360度旋转搅拌棒，伸展长度1500mm，举升力量150kg 排水管口径：100mm 河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）可牵引吸污车吸污管口径：200mm 最大杂质颗粒 100mm 输送距离 150M 泵送能力：100m³/h 水上控制系统：
河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）显示器：显示器采用19寸LED高亮液晶显示器，亮度不低于800, 屏显时间/日期，电脑主机 电脑采用I5主机，硬盘容量1T，128GB SSD固态硬盘，路径生成，具有座标记录功能，记录取样GPS坐标，并可生成行驶路径，有视频叠加功能，可叠加用户图标，日期时间，GPS参数，深度，温度 电压功耗 系统输入电压380V;最大功耗20KW内
控制台：采用防水机箱设计，显示器装有可拆卸遮阳罩 控制手柄：采用工业级控制手柄
河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）可以有效解决市政、污水、供排水、工矿企业、居民小区地下管道疏通难的大问题！是推动地下管道清淤机械和技术的一场“革命”，中国已加快了城镇化建设的速度，而城市排污是城市面临的重大难以解决的问题。一个中等水平的县级城市，每年清理管道的费用就高达100万元以上，而使用河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）清淤，费用可以减少2/3，发展前景非常广阔！河北五星电力设备有限公司的地下管道清淤机器人（水下履带清淤机器人）----管道清淤利器！
篇2：工业机器人操作试卷
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、电子电器、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, 推动企业和社会生产力发展的有效手段。
1 系统的组成与功能
自动生产线主要由井式送料装置、传送带、水平推杆、翻转机械手、龙门机械手、装配机器人以及配套的气动、电气控制系统组成, 如图1所示。
随机摆放的工件1由井式送料装置送出, 经传送带向下传送。传送过程中, 经翻转机械手将工件的开口调整为同一方向, 同时将工件1 (非金属) 用水平推杆推除。工件1 (金属) 到达传送带尾部后, 由龙门机械手将工件1 (金属白色) 放在3#工位, 工件1 (金属黑色) 放在4#工位滑槽。工件1经滑槽滑入A工作台, 机器人先将工件1 (金属黑色) 从A工作台移至B装配台, 而后将工件2与工件1 (金属黑色) 装配, 最后按1~9的编号顺序将装配件放入成品料架指定的位置, 如图2所示。
2 系统分析
2.1 系统硬件和网络组成
系统主站使用西门子S7-300PLC控制井式送料装置、传送带、水平推杆和龙门机械手, 从站西门子S7-200PLC控制翻转机械手的执行, 从站PLC与主站PLC通过EM277实现Profibus-DP通信, 在DP网络中设置为3号站。ABB机器人作为从站, 完成工件1与工件2的装配工作, 与主站S7-300PLC实现Profibus-DP通信, 在网络中设置为4号站。网络连接如图3所示, 西门子S7-300PLC在网络中作为主站, 可以对从站进行读写操作, 硬件和网络组态是在西门子组态软件STEP7中完成的, 需要添加EM277和ABB机器人的GSD文件。
2.2 工业机器人
系统使用ABBIRB120工业机器人, 编写机器人程序之前要设置一些重要的程序数据, 程序数据是在程序模块或系统模块中设定值和定义一些环境数据。创建的程序数据由同一个模块或其他模块中的指令进行引用[1]。
(1) 工具数据TOOLDATA
工具数据TOOLDATA是用于描述安装在机器人第六轴上的工具TCP、重心和重量等参数数据。执行程序时, 机器人就是将TCP移至编程位置, 程序中描述的速度与位置就是TCP点在对应工件坐标中的速度与位置。
(2) 工件坐标
工件坐标的设置主要是为了方便编程和坐标的偏移, 使用三点法, 分别设置工件2料架的工件坐标为Wobj_C, 成品料架工件坐标为Wobj_D。
(3) LOADDATA
对于搬运用的机器人除应设定夹具的重量和重心外, 还应设置搬运对象的重量和重心数据。
(4) 机器人目标点 (Robottarget)
作为机器人运动的目标, 可以用示教器示教, 但工件2料架和成品料架工位较多时, 不能一一示教, 只需示教其中一个点, 其他点可通过该点的偏移得到。该系统中的Robottarget可分为常量和变量, 如A、B、C和D点的机器人目标点设置为PA、PB、PC和PD, 这些点均设置为常量, 使用示教器直接示教出来。工件2料架及成品料架上的机器人目标点均为变量, 分别设置为P20和P30, 这些点可通过PC和PD偏移得到。
2.3 机器人关节运动指令
系统中, ABB工业机器人的关节运动指令主要使用MOVEJ和MOVEL, MOVEJ指令主要在空间位置改变时使用, 而MOVEL指令则在抓放工件过程中运行直线路径时使用, 避免在抓放工件过程中与工件发生碰撞, 使用MOVEL指令时转弯数据使用fine, 避免提前对工件进行抓放。
2.4 机器人的I/O设置
ABB工业机器人与西门子300PLC实现的是Profibus-DP通信, 在机器人控制柜上安装Profibus适配器DSQC667, DSQC667支持512点数字输入和数字输出。在示教器的配置系统参数中, 需要设置如下参数。
(1) Unit Type:设置通信长度是1个字节的输入和输出。
(2) Unit:设置Profibus适配器DSQC667的站地址为4。
(3) Signal:设置1个输入信号, 此信号来源于西门子300PLC, 作为检测到工件1到滑槽, 使机器人动作的信号;2个输出信号, 其中一个作为完成装配的信号传送给主站, 另外一个是使相应的夹具动作的信号。在Signal设置中主要选择分配的Unit和地址偏移量, 此处的地址偏移量要与西门子S7-300PLC中的地址相对应, 因此在西门子组态软件STEP7中进行硬件和网络组态时, 必须安装ABB机器人GSD文件, 安装的路径为:STEP7硬件组态画面菜单选项→安装GSD文件→HMS_1811.GSD→安装。此GSD文件的目录为Robot Ware5.13UtilityFieldbusProfibusGSDHMS_1811.GSD。
安装GSD文件完成后, 设置通信长度各为一个字节的输入和输出通信区, 在硬件组态画面硬件目录→Additional Field Bus→Anybus-CC PRO-FIBUS DP-V1→Universal module, 双击插槽1, 在DP属性中设置I/O类型为输出输入, 各为1个字节。
2.5 FOR循环语句
在工业生产过程中, 机器人要完成许多有规律性的重复操作, 因此机器人程序中需要重复执行某些语句, 这些被重复执行的语句称之为循环体。执行循环控制操作的语句有FOR、WHILE等语句。
2.5.1 FOR循环语句
FOR循环语句结构简洁, 使用方便, 结构如下:
FOR i from 0 to 2 DO
循环体
(1) i是循环控制变量;
(2) 循环控制变量的初始值i=0;
(3) 循环的终止条件, 当i>2时, 循环终止, 因此当i=0, 1, 2时, 循环体被执行三次, 每次执行完循环体, 循环控制变量自动加1, 直至i>2, 终止循环体执行。
2.5.2 FOR循环的嵌套
FOR i from 0 to 2 DO
FOR j from 0 to 2 DO
循环体
此双重FOR循环外循环的循环控制变量为i, 内循环的循环控制变量为j, 循环体执行的次数为i和j变化的乘积, 共9次:
当i=0时j=0、1、2, 依次执行循环体, 共3次;
当i=1时j=0、1、2, 依次执行循环体, 共3次;
当i=2时j=0、1、2, 依次执行循环体, 共3次。
2.5.3 机器人目标点与双重FOR语句循环控制变量i、j之间的关系
循环控制变量i和j变化的组合如下, 其中i为行变化, j为列变化:
00 01 02
10 11 12
20 21 22
机器人目标点位置排列:
如上分析, 工件2料架上的每个机器人目标点均可通过对C点的X、Y坐标偏移得到 (Z无变化, 偏移量为0) , 机器人目标点可设置为:P20=Offs (PC, -120i, -90j, 0) , 其中-120i为X坐标变化量, -90j为Y坐标变化量。当i=0, j=0时, P20即是PC, 由于工件坐标设置和机器人基座标设置方向相同, 所以偏移量中出现负数表示与工件坐标的X、Y正方向相反。
由于双重FOR循环i和j的排列顺序, 机器人在工件2料架上取工件的顺序是先按行0, 行1, 行2的顺序取工件2, 如想按列取工件2, 可改变FOR循环的内外循环的变量的位置, 如:
可使抓取工件按照列0、列1和列2的顺序进行。
同样, 成品料架每个机器人的目标点均可通过PD的偏移得到, 由于成品料架栈条的高度不同, Z的偏移量与行变化i有关, P30=Offs (PD, 120i, 90j, -20i) 。
2.6 系统流程图
系统流程图如图4所示, 包括初始化子程序、主程序和三个取放子程序。
3 结束语
通过分析, 工业机器人通过Profibus-DP总线通信方式与主站连接, 使系统主从通信方式更简单、方便, FOR循环语句编写机器人循环操作的程序, 使程序结构更紧凑。工业机器人在自动生产线中的应用, 使产品的质量和生产效率都得到了明显的提高。
摘要：工业机器人是一类根据预先编制在存储装置内的操作程序, 自动地重复进行作业的机器人, 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, 尤其是危险、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部门中, 完成物料的搬运或工艺操作。介绍ABB多关节工业机器人, 与西门PLC通过ProfibusDP通信, 构成主从系统在自动生产线中执行循环操作的应用。
关键词：多关节工业机器人,PLC,自动生产线,ProfibusDP
参考文献
篇3：工业机器人换挡提速
更有预测，中国2015年智能制造装备业产值10000亿元，其中工业机器人在我国人力成本上升、用工荒等因素推动下，将迎来25%至30%的快速增长期。预计到2020年，机器人及系统产值约1000亿元，将带动3000亿元零部件市场。毫无疑问机器人产业发展正在进入黄金时代。
工业制造新常态到来
微软创始人比尔·盖茨曾说过，假如他现在正值二十岁，他的创业目标首选“机器人”。盖茨并不是哗众取宠。起码就工业机器人来说，已经应用到生物工程、机械制造、建设、医疗等各个领域。
曾经在一条生产线上只生产一款汽车的情形早已不复存在，如今的生产厂家倾向于采用柔性生产方式，在同一生产线上生产多款汽车。不仅如此，面对订单中的个性化需求，汽车制造商也可以利用机器人实现的混合生产来满足客户需求。
而Google作为一家互联网公司推出的NexusQ智能手机和Google眼镜全部由自家制造，甚至整个制造过程都是无人参与，也与其全部由机器人生产线一条龙完成有关。
“除了传统的制造业，机器人在生物制药、芯片制造等行业也得到了广泛的应用。例如，生物制药需要的真空制造环境中就只能由工业机器人来完成。”新松公司总裁曲道奎在接受本报采访时表示，拥有速度快、荷重大、精度佳的工业机器人可以实现高速的抓放、分拣以及包装等操作。
在更广泛的工业领域中，机器人技术也已经足够成熟。尤其是在高速、点焊、喷涂、砌筑、码垛、穿孔等动作相对简单的作业中，机器人已经成了代替人工的先进生产力。比如，工业机器人可以直接安装在铸造机械上，因为它耐高温耐脏。在去毛刺、打磨及钻孔等加工过程及质量监控过程中均可代替人工。
的确，在过去十年里，世界发生了翻天覆地的变化，特别是在机器人技术方面。不仅美国和日本等高度发达的工业化国家拥有大量机器人，甚至连巴西和中国这类新兴工业化国家也开始大规模采用机器人。“工业机器人市场发展半个多世纪以来，全球保有量一直处于17万台左右。而经过近两年的发展，全球工业机器人的总量已经约达到160万台。”曲道奎说。
据悉，工业机器人已经在我国广东、株三角等沿海城市率先应用并代替人工为企业带来高性价比收益。2013年，中国已超越日本成为全球最大的工业机器人市场。2014年，更被业界称为中国工业机器人国产化元年。
加速跑条件成熟
应该说，近两年机器人热并非是炒作。机器人在工业制造等领域的应用与发展近半个世纪，无论从外部环境，还是内在需求来看，都有理由换档提速了，而日益提高的科技水平也给机器人的加速市场化提供支撑。
近年来，全球制造业的模式都面临着变革。原来的劳动力密集型工业以及批量生产的模式已经不可持续。而工业机器人为实现智能制造提供了有力保障。不仅如此，人力成本上涨，用功荒的出现也使工业机器人更有市场。“现在，已经很少有年轻人还愿意干10年前那些简单、重复的组装工作。”曲道奎说。
而另一方面，当产品供大于求，人们就开始提出更高的要求。最终消费者开始更加关注产品的特性。“以前大规模的批量生产流程已经不能满足这一需求。因此，应用工业机器人实现混流生产，从而达到对流程与定制化的灵活控制，变革制造模式就成为一种迫切需求。”曲道奎说。
其实，工业机器人的性价比也没让人失望。据了解，一台弧焊机器人系统售价约20万元，可以代替三个焊接工人。一般来说，每个焊接工人的工资一年要6～8万，这样两年企业就可以收回收本。还不包括对工人进行的严格训练以及加班费用。
机器人技术经过数十年的发展有了突飞猛进的进步，同时，原材料成本的降低也使机器人的普及成为可能。“工业机器人的价格相比10年前下降了近一半。以点焊机器人为例，以前一台点焊机器人要100万元，现在，基本在40～50万元。”ABB大客户经理韩冬在接受本报采访时说。而曲道奎则认为，“现在，工业机器人的价格每年还在以5%的速度下降。”
来自埃森哲全球技术研究院的Pramila Mullan在接受本报采访时说，“过去，我们使用高度专业化的机器人。这些机器人往往从事特定工作，并孤立地被使用，同时被放置在独立的环境中。这些机器人需要复杂的程序来帮助他们完成工作，同时价格达数十万美元之巨，因而从成本效益和效率改善上都不尽人意。”他认为下一代的机器人会变得更具协作性。人与机器人之间的工作会随需相互交换。同时，两者将携手完成工作。此外，人类将可以通过简单地为机器人演示，来培训机器人完成某项工作。新一代的机器人还将具有自我适应不断变化的环境的能力，它能根据需求和云端的指示来从事多种不同的工作。这一代机器人的价格也将降至25，000美元甚至更低。
市场红利 催生机器人总动员
“工业机器人的销量近两年迅猛增加。4～5年前，ABB在中国平均一年销售2000～3000台机器人。而去年一年的销售额就达到6000台。我们的销量还在以每年1000台的速度增涨。”韩冬说。
“条件已经成熟，预计未来5年，是我国工业机器人迅速普及发展的时期。”曲道奎认为。
据悉，目前中国已经有400多家从事与工业机器人有关业务的企业。预计到2020年，机器人及系统产值约1000亿元，带动3000亿元零部件市场。这片巨大的蓝海已经吸引各路资本争相涌入。而拥有相对雄厚资金实力的上市公司更是不甘落后，纷纷上演“机器人总动员”。据不完全统计，截至目前，今年以来两市（上海证券交易所和深圳证券交易所）已有逾31家上市公司涉足机器人产业，包括均胜电子、亚威股份、新时达、林州重机等。
另据Wind资讯数据显示，目前A股直接拥有机器人概念的上市公司共有41家。而这些公司同样受到了投资者的热烈追捧。上述41只个股中，14只年内股价涨幅超过50%，6只涨幅超过100%，其中东方精工更是上涨了207%。
据了解，库卡机器人可用于物料搬运、加工、堆垛、点焊和弧焊，涉及到自动化、金属加工、食品和塑料等行业。ABB近期推出双臂机器人同时还在大力推广机器人在激光行业的应用。
在国内，沈阳新松机器人、安徽埃夫特、广州数控是国内机器人生产企业的第一梯队，其中沈阳新松有中科院沈阳自动化所的背景，研发能力在国内处于领先地位；安徽埃夫特背靠奇瑞汽车，有客户资源优势；广州数控有自身的数控系统和伺服电机优势。
虽然形势大好，但总体来说，本土机器人企业竞争力还较弱，国内80%市场被ABB、发那科、安川、库卡这样的跨国品牌占据。“综合来看，在与国外大型工业机器人厂商的竞争中，如何提高综合实力是关键。这包括系统、技术产品、品牌影响、管理等因素。”曲道奎说。
据悉，国外机器人公司无论是本体还是系统集成，规模都可以做到100亿元左右，也就是说，本体和系统集成规模合计可做到200亿元。而我国龙头企业新松机器人2012年的规模也才只有10亿元，未来发展空间巨大。当然，作为国内最大的智能制造企业，迄今为止，新松公司在机器人三维切割的研发方面做足了功夫，其设备可对复杂异型钣金件进行三维激光切割。
保需求 争稳定
显然，对于中国本土企业来说要抓住机器人市场红利并不容易，尤其在工业机器人领域。宋小康在接受本报采访时已经在机器人行业从事技术研发和行业应用5年。曾经在上海未来伙伴主要做教育机器人的他，在2013年选择自己创业，创办了沈阳通用机器人技术公司，主要做工业机器人的产品开发和技术应用，为与民生有关的制造业提供智能化装备和解决方案。“工业机器人的门槛不低，中小创业者想进入就做好至少一两年不赚钱的准备。我们还在进行技术研发，希望产品不久可以投入市场。”宋小康的公司客户主要关注的是性价比，这让他在与很多大型企业的竞争中略有优势。他建议创业者多关注机器人用户的需求，针对需求有目地的进行研发、推广。“我们也希望国家的政策扶持并不是集中在大型企业，而是更多能够关注中小机器人企业的创业与发展。”
其实，对于中国本土的大型企业来说，市场挑战也很严峻。目前，国外机器人品牌占据国内约80%的市场。国外机器人综合能力很强，比如机器人材料的关键部分连接、装配工艺、软件算法等。例如，机器人中很重要的零部件谐波减速器，由国产材料做出来的寿命只能维持一至两年，1年后磨损就非常严重，而谐波减速器的材料直接影响着机器人的速度和精度。据悉，在机器人应用上，目前跟机器人配套的很多传感器等相关的控制元器件大多采用国外品牌，这些品牌质量相对稳定，使用寿命长，同时对复杂现场环境适应能力也较强。“对于大客户来说，相对于价格他们更加关注工业机器人的稳定性。以宝马公司为例，它们一天内生产几百台车，如果机器人出现故障就会造成几千万元的损失。因此，对于大型机械制造企业来说，安全与稳定性才是他们在选购工业机器人的重要考量。”韩冬说。
“与几十年前不同，随着传感技术、软件、计算技术等先进科技的发展，工业机器人变得比以往更加智能与优秀，它们具备了视觉、触觉，因此在应用范围方面有了更加广阔的空间。”典道奎说。因此，利用新技术国内本土企业也在稳定性与安全性上加大研发与创新力度。“物联网与云计算技术已经可以使机器人的维护与运程监控成为可能。”
埃森哲北京技术研究院院长刘东在接受本报采访时指出，“只有用机器人部分替代人的劳动有商业价值时，机器人才可能迅速普及。在中国，人均工资快速上升有利于机器人的普及。中国在制定产业政策时需要利用我们高中低端产业比较齐全的优势，合理选择机器人应用的突破点，培育相关产业的世界级竞争力。必须指出完全依靠政府支持绝不会在竞争性商业领域培育出世界级的巨人。创造公平有序的市场环境，提高大学相关专业的水平才可以真正帮助中国企业成长。在无人机领域，我们已经看到中国企业的成长轨迹。”他还指出在生产领域，机器人带来的产能大幅提升将会改变产业链的格局，使生产环节的集中度更高，相应催生一些新的业务外包服务。在服务领域，自动销售机具、自提货柜和仓储机器人都是是机器人的应用，它们的广泛应用，正在大幅改变零售业的面貌。
而Pramila Mullan则强调，“机器人普及之后的变化之一是，更为灵活和易兼容的生产流程将应运而生，它将能根据生产的实时需求来做出调整。对于企业用户而言，业务流程必须做出相应的调整。生产车间需要重新设计，从而能适宜机器人和人类共同协作，发挥最大效用。同时，企业需要建立基于云的任务管理模式。未来，机器人和人类将在某些工作中可以相互替换。因而，基于云的任务管理模式可以根据能力需求和是否在使用中等因素，将单项任务派给机器人或是人类。”
链接
五年内工业机器人不会对就业产生较大影响
很多人担心工业机器人的大发展会对就业产生影响。为此，业内厂商与专家给出了自己的看法。
新松公司总裁曲道奎认为首先工业机器人的功能存在于四个方面。
第一，填补功能，这是对于重复性的劳动而言。目前，我国这部分劳动存在用工荒的情况，工业机器人很好地解决了这一点。所以，不会对就业产生影响；第二是人力无法完成的工作。在高端制造业如制药行业、大规模集成电路、芯片行业等，需要真空环境，这样的环境人力无法完成，也就不会对就业产生影响。
第三是3D行业即（Dirty、Dangerous、Down），这一行业包括焊接、引爆等，这一部分的工人会受到最大影响。但是，这是制造业转型升级必需要面临的阵痛。这一部分工作将通过国家层面的引导，通过鼓励这部分员工进行再培训、再就业，从而实现平缓过渡。
最后一方面是工业机器人和人都能干的工作。在汽车行业尤其明显，为了提高生产质量、生产效率、降低成本，汽车行业进行了长期的机器人代替人工的转型升级。很明显，最后两点对就业影响最大。
篇4：遥操作搬运挖掘机器人
针对军队危险品弹药销毁处理现实需要和作业特点, 将机器人控制技术、工业现场总线技术、无线数字网络通讯技术、电液比例控制技术与机械手技术进行创新设计和有机集成。
充分发挥人在机器人信息处理系统中的独特优势, 将视觉、位移、角位移等多传感器信息融合, 并以人机交互方式远程控制, 实现了机器人的安全行走、挖掘、夹持、搬运危险弹药等操作任务。采用8自由度的机械手, 分别控制各关节的旋转, 实现机械手在有效作业范围内的空间定位。该产品以标准小型挖掘机加工改造作为本体平台, 满足了通用性、可靠性、经济性及标准化的要求。采用标准多模式控制模块, 构成控制系统的硬件结构, 用软件定义各模块的控制功能, 简化设计, 提高了产品的可靠性和可维修性。采用WLAN及数字视频压缩技术, 解决了遥操作中模拟数字链路并存问题, 并为产品的升级打下良好的基础。
该系统操作方便, 运行稳定可靠, 性价比高, 满足了军队弹药处理机构的功能需要和使用要求, 并有一定的推广价值。
合作方式:合作开发, 技术转让。
联系人:薛文法方凯
篇5：工业机器人之痛
对于位居世界GDP排行第二的中国来说，这听起来确实有点惨。不过，问题在哪儿呢？
从定义上看，机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器。而工业机器人是一种应用于工业自动化的，含有3个及以上的可编程轴的、自动控制的、可编程的、多功能执行机构。
工业机器人由机械结构、伺服器和控制器三大部分构成。
简单说，机器人的机械结构是由通过若干个活动关节相互连接的金属构件，有的关节可以转动，有的可以伸缩。由于类似于人的手臂，也有人把现在的工业机器人称为机械臂。
在每个关节上装有伺服器，由伺服控制计算机、伺服系统和驱动部件组成。伺服控制是以机械位置或角度作为控制对象的自动控制方式。在接到主控制器发来的动作指今后，伺服器驱动关节完成指定动作。
控制器计算产生各运动部件的位置、速度和加速度指定，发给伺服器，以操纵使机器人手爪或机器人工具的中心点以给定的速度沿着给定轨迹到达目标点。
在这三大件中，伺服系统由精密测量信号反馈系统，驱动电机、减速器以及伺服计算机系统构成。每个关节的动作都要由驱动电机产生动力，由减速器减速后加大扭矩后输出。工业机器人减速器要求体积小、重量轻、传动比大、传动效率高、运动精度高、回差小、低振动、刚性大和高可靠性。而又以在摆线针轮传动基础上发展起来的RV减速器最为重要。而关节驱动的电动机，则要求有大功率质量比和大扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。
在工业机器人成本中，占比最高的为减速器，占33%～38%，驱动及伺服电机占20%～25%，控制器占10%～15%，机器人机械结构在总成本中占比只有20%左右。由于近年我国在数控机床领域的进步，虽然高精度伺服器仍需进口，但已可以生产中低端伺服器。我国机器人产业最大的难题在于减速器，特别是被业内称之为机器人的“御用”的RV减速器我国起步太晚，基本完全空白。
对于高精度机器人减速器，日本处于绝对领先地位，目前全球机器人行业75%的精密减速器被日本公司占有。RV减速器的关键技术是摆线传动，最早由德国人在1926年发明，后被日本公司买断专利继续研发。日本企业根据加工、载荷、工况、材料等诸多因素，对减速器齿轮原有的标准摆线齿形提出修正方案，获得众多专利，并于1986年左右量产，产品性能优越，以后差不多每6年升级一次。
RV减速器设计需专用软件，仅通过测绘无法得到精确齿形数据。零件加工精度要求极高，加工极其困难。由于无法简单“山寨”，RV减速器的自主研发道路极其艰难。到目前为止，中国人申请的RV减速器专利仅26件，有效专利只有13件，发明专利只有2件，且都不属于核心技术。国外申请人在华申请了专利47件，其中有效的26件全部是发明专利。
回想起来，CPU没赶上，操作系统、手机也没赶上，这回机器人大潮将至，中国加把劲，赶上去吧！
篇6：遥操作机器人多关节联动控制算法
1 5DOF遥操作机器人实验系统
该系统主要由手控器,上位机,蓝牙收发模块,MC9S12XDP512 MCU控制单元,电机驱动单元和装配了步进电机的机械臂构成。其结构简图如图1所示。实验者操作手控器,手控器把所接收到的位置信息发送给上位机。上位机把接收来的位置信息解算成各关节运动的角度值,再由蓝牙收发模块发送到MCU控制单元,把接收来的关节角进一步解算成应向各关节电机发出的脉冲数,输送给电机驱动单元,从而控制各关节运动到预定位置。该实验平台可以有效的验证在不同算法下的各关节活动能力、整体运动性能等指标,并能及时发现算法的缺陷,有利于实验人员及时的对算法进行调整,直到机械臂运行轨迹达到满意效果。
总之,各种操作命令能否在机械臂上精确的完成,依赖于控制算法的优劣。作为遥操作机器人的重要环节,多关节联动控制算法及其程序设计对整个系统的精确度起着至关重要的作用。
2 多关节联动控制算法
遥操作机器人各个关节联动的控制算法,对机械臂能否按照预定义的轨迹精确的运行有着举足轻重的影响。此外,它对机械臂在运行过程中的平稳性也有着很大的影响,这也是在设计中不容忽视的一个重要指标。
2.1 多关节联动的控制算法的基本要求
遥操作机器人控制系统与普通的控制系统相比要复杂得多,它要求机器人的控制与机构运动学及动力学紧密的结合,另外还要把多个独立伺服系统有机的协调起来,使其按照人的意志沿着预定的轨迹运动,且在运动过程中有较高的精度和稳定性要求[1]。此外,由于该实验平台中的遥操作机器人手臂关节处采用步进电机驱动,所以与之对应的控制算法应该满足以下要求。
2.1.1 各关节运动量的计算及控制
当MCU控制单元接收到上位机解算后的各关节运行角度值时,需要根据电机的传动比以及脉冲当量来确定一个比例因子。该比例因子乘以各关节前后两次角度差值的绝对值,便可以得到各关节步进电机运行所需的脉冲数。即采用各关节的绝对坐标值来计算步进电机所需要的脉冲数。在关节运行的过程中,脉冲数递减,脉冲数减为零时各关节也就运动到预定的位置。
2.1.2 各关节运动方向的控制
方向是机械臂能够正确运行的关键。这里我们通过对各关节终点和起点的位置坐标值作差,根据差的正负来判断关节电机的转动方向。
2.1.3 保证关节联动
只有保证各关节联动,使各关节的运动同时开始且同时到达目标点,机械臂才能精确的走出各种预定的空间轨迹。
2.1.4 良好的实时性
本系统中各关节运动量的计算及脉冲数的分配与脉冲的输出分别在主CPU和协处理器中进行,保证了数据的接收和处理能与脉冲的输出并行工作,提高了系统的实时性。
2.1.5 误差补偿
如果机械臂在完成一套动作的过程中,由于通信受干扰等原因,导致某些数据包丢失。那么,势必影响整套动作完成的精确性。所以,这里采用绝对值坐标法来弥补当前数据包丢失而影响后续动作精度的缺陷。
2.2 直线插补算法
遥操作机器人实现一个空间轨迹的过程,实际上就是实现离散点的过程。如果离散点间隔很大,机器人运行轨迹就与预定义轨迹有较大的误差。所以,只有这些离散点彼此很近,即采用连续轨迹控制方式,才有可能使机器人轨迹以足够的精度逼近要求的轨迹。连续轨迹控制方式需要用到逼近处理方来实现机器人精确地按照预定义的轨迹运行。本文采用直线插补算法,该算法简单、不易出错,并且易于编程实现。
空间直线插补是在已知该直线始末两点位置和姿态的条件下,求各轨迹中间点的位置和姿态。由于在大多数情况下,机器人沿直线运动是姿态不变,所以无姿态插补,即保持前一点的姿态[2]。在有姿态变化时,这就需要姿态插补,可按照如下的插补原理处理。如图2所示。已知直线始末两点的坐标P0(X0,Y0,Z0)、Pe(Xe,Ye,Ze)及姿态,其中P0、Pe是相对于基本坐标系的位置。设v为要求的沿直线运动的速度;t为插补时间间隔[3]。
直线长度L=槡(Xe-X0)2+(Ye-Y0)2+(Ze-Z0)2;
T为间隔内行程d=vt;
插补总步数N为L/d+1的整数部分;
各轴增量
各插补点坐标值
式中,i=0,1,2,…,N。
2.3 算法的实现及程序设计
本实验系统中MCU控制单元的主控芯片是飞思卡尔公司的S12XDP512双核单片机,且在实验中使用了该单片机定时器模块的输出比较通道,来输出各关节运行所需的脉冲[4]。因为每次运行时各关节的运动量并不一定相同,所以各关节分配的脉冲数不一定相同。在机械臂运动的过程中,通道脉冲数做自减运算,当脉冲数减为零时,单片机自动关闭相应的输出比较通道,保证了机械臂准确的运动到预定位置。若要保证各关节在运行过程中同时开始且同时到达目标点,就需要求出分配给各通道脉冲值中的最大值,并以此作为各输出比较通道输出脉冲频率比例因子的分母。其次,要选择适当的基准频率,且基准频率的选取不能大于各关节电机启动频率的最小值。其他通道的脉冲频率等于该基准频率乘以一个由该通道脉冲数和各通道脉冲值中的最大值所确定的比例因子。其计算方法如下:
其中i=1,2,3,4,5。
fi为第i通道的脉冲频率,f0为基准频率,Pulsei为第i通道所分配的脉冲个数,MaxPulse为通道脉冲最大值,(Pulsei/MaxPulse)为比例因子。
计算出各通道的脉冲频率值之后,需要对单片机的TCn寄存器赋值,从而控制定时器模块的相应输出比较通道输出指定频率的脉冲序列。其中,TCn的赋值由以下公式确定:
式中fect为定时器时钟频率,fi为通道脉冲频率。因为各输出比较通道的输出动作设置为翻转输出,即每次比较事件发生,引脚极性便翻转,所以要得到正确的输出频率,fi前应乘以系数2。
该系统的软件设计采用了模块化设计思想。可将其分为三大模块:(1)关节角传参及MCU初始化。(2)直线插值算法模块。其功能是根据得到的关节角,利用该算法处理的到的角度值去控制输出比较通道,从而实现各关节联动。(3)脉冲输出模块。根据通道得到的脉冲值来输出相应脉冲,控制关节电机运动。
在MC9S12XDP512 MCU中实现上述算法的完整程序流程图如图3所示。
下面给出基于S12XDP512及其直线插补算法所编写的部分主程序:
3 实验结果
针对所使用的实验系统的关节电机,设置基准频率f0为500,并且把该实验系统应用在遥操作自由飞行机器人上。当手控器发送的数据被上位机解算后发送到MCU控制单元时,MCU控制单元根据接收到的关节角数据,控制输出比较通道输出相应脉冲,驱动电机运动,从而使机械臂末端按照预定义的轨迹运动。在上位机与MCU控制单元建立通信后,由手控器重复发送同一条预定义轨迹,然后记录机械臂末端实际位置。如图4所示,实曲线为预定义轨迹,圆圈为机械臂末端实际运行200次后再取平均值的轨迹曲线。在实验的过程中,机械臂运行平稳,末端的轨迹平滑,与预定义的轨迹基本吻合。
4 结束语
本文针对遥操作机器人实验系统,应用了直线插补算法作为逼近处理方法。实验表明,该方法在实现机械臂多关节的联动是有效的,而且能够稳定、精确的完成各种预定义的轨迹。
参考文献
[1]潘双夏,季炳伟.基于操纵平稳性的液压挖掘机轨迹规划方法研究.浙江大学学报:工学版,2006;40(8):1311—1314
[2]潘双夏,刘静.冯培恩基于虚拟样机的挖掘机器人轨迹规划控制仿真和优化技术研究.中国机械工程,2005;16(21):1926—1930
[3]宋伟刚.机器人学-运动学、动力学与控制.北京:科学出版社,2007
篇7：工业机器人操作试卷
关键词：工业4.0时代,机器人,发展与认识
随着社会经济的发展,全球对于制造业的市场竞争也越来越激烈,然而生产力与竞争力是这场竞争中的必要因素。工业4.0的提出是代表着高科技战略的形成,因此工业机器人将成为解决这一竞争问题的重要因素。机器人是一种机械设备,它代表着整个工业领域自动的多个关节的机械手。工业机器人既将生产产品的效率和质量进行了大幅度的提高,又将大量的工人从繁重而又复杂的工作中拯救出来,所以工业机器人的使用被广泛利用。
1 工业机器人的现状
自从在两千零八年发生了全球的金融危机,全球的经济发展就失去了平衡。从而一些发达国家把目光投向了制造业,因此制造业逐渐的受到重视。工业4.0的主要驱动核心是工业的自动化,其主要是指将工业与生活完美的融合,是继3.0之后的又一个将工业融入网络化的工业时代。同时互联网在制造业领域的日益渗透,这都加速着4.0时代的革新。最近几年,人们的经济水平不断的提高,货币也在逐渐的增值,这都使得我国的人力成本飞速增长。根据资料统计,我国在两千零四年的人均人力成本已经接近5万元,这个人均水平已经远远的超过了墨西哥等地区。另外中国高科技行业的技术人员认为,由于中国人口的老龄化问题日益严峻,劳动力也越来越少,所以有些企业已经把目光锁定在机器人上。机器人的使用不仅可以解决劳动力少,人口老龄化严重的问题,又可以根据高科技技术来建设无人的智能化工厂。随着4.0工业的提出,制造业也转型升级,逐渐向信息技术的方向发展,使得工业机器人成为4.0时代下的关键力量。
2 工业机器人的发展前景
制造业的升级转型,使得机器人的市场逐渐靠向我国。我国的制造业正处于转型升级的重要阶段,与此同时在2015年我国“中国制造2025”的提出,这使得我国原本已经面临严峻危机的工业又重新的看到了希望。要想使得国家富强,提升自身的制造业的效能与效率,从而实现制造业智能化的目标,就要采用机器人来代替人去完成多项工作任务,从而提高国家的经济发展水平。多年以来,我国已经形成了许多制造业群体,制造业工厂也遍布各种行业,逐渐成为世界第一大制造业中心。到目前为止,全球已经约有百分之六十的水泥、约百分之八十的空调、约百分之五十的猪肉、玻璃、钢铁等来自我国,同时这些行业正在面临转型升级。此外制造业的转型升级给自动化的行业带来极大的发展市场,同时为机器人的兴起起着重要的作用。
3 对4.0时代下工业机器人的认识
我国于去年发布的“中国制造2025”被工业内部的人看作为中国版“工业4.0”,它的主要原理是将制造技术和信息技术进行深度的融合。在“工业4.0”的时代中,工厂进行机器生产时,使用互联网的高科技技术将人机结合起来,通过对大量的数据和软件进行分析,可以给制造商带来成本最低、效益又最好的解决办法。
在“工业4.0”的时代背景下,我们既要保证在出现问题时可以及时的发现并进行有效的处理,这样既节省了人们的劳动力,又可以大大的提升整个工作车间的工作效率。以前的传统机器人,它们只能完成简单的自动化操作。西门子曾说过,以前黑灯操作的工厂并不是通过完全的智能制造,而是把一切需要做的工序按照安排好的程序进行编码。这并不是实现了制造的自动化,只是在进行无人干预的制造自动化操作。目前,我国的武汉已经成功研发出工业机器人,他可以同或手机进行无线连接,这样就可以保证对机器人的操作进行准确的监控。
在机器人的行业发展过程中,人机协助使其发展中至关重要的一项技术。人机协助的机器人需要具备一定高度的安全标准,同时在未来还可以结合传感器、大数据等技术,来共同完成整个智能制造的过程。
在工业机器人的精密装配上,主要以小、精以及省为原则进行装配。独特的精密装配使得机器人具有较高的耐久性和较高的精度操作的双重优点。主要将传感器技术与智能化运动的控制技术相结合,以此确保工业机器人在技术上具有很强的竞争能力。工业机器人应具有独创的传感器技术,这样可以显著地提升机器人的操作精确度和运行速度,也保证它可以更精确的识别出工作的具体位置。在工业机器人的应用上,它可以出现在任何一个工作车间,完全可以取代人进行操作,具有比人更高的准确性和效率等优点。同时,通过研发人员的不断努力使得机器人获得更多的优势,由于其具有体积小的优点,它可以减少在安装时占用的空间,同时也为制造商节约成本。
4 结语
综上所述,随着经济建设的发展,在“工业4.0”的时代被背景下,我国的高科技技术也得到了一定的提升。因此,对于机器人的应用得到了广泛地使用,同时机器人的质量也是一个重要的因素。新一代的机器人在“工业4.0”的时代背景下,必须要达到一定的高科技技术水平。这不仅是对高科技的检测,同时也是对于人类具有先进高科技技术的水平的检测。在未来,将不再会有大量的人去从事以前繁重的工业劳动,工业机器人将代替人类完成一系列的高难有危险的工作,也将大幅度的提到工程施工的效率。由此看来,新一个时代下的机器人将会很受人们的欢迎,他不仅仅是给人们带来效益,也可以带动着我们整个国家的社会发展。
参考文献
[1]zrp.工业4.0时代:工业机器人行业发展机遇分析[R].行业资讯,2015.