自動化機器論文

自動化機器論文

　　伴隨著我國社會經(jīng)濟的不斷進步，那么怎么寫一篇論文呢？下面和小編一起來看看吧！

　　自動化機器論文【1】

　　1 引 言

　　 從機器人誕生到上世紀80年代初，機器人技術(shù)經(jīng)歷了一個長期緩慢的發(fā)展過程。今天，機器人對我們來說已經(jīng)不再陌生。到了20世紀90年代，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。目前，機器人已廣泛地應(yīng)用于汽車、機械加工、電子、軍事、采礦、核能、石油、航空航天、醫(yī)藥、服務(wù)、娛樂等領(lǐng)域�？梢哉f，當今世界，機器人的應(yīng)用已無所不在。機器人的分類方法有多種，按其應(yīng)用可分為：工業(yè)機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、服務(wù)機器人、水下機器人、空間機器人和娛樂機器人。

　　2 工業(yè)機器人的應(yīng)用

　　被國際上普遍接受的工業(yè)機器人的定義只有一個，是由美國機器人工業(yè)協(xié)會的一批工業(yè)科學(xué)家于 1979 年提出的。他們把工業(yè)機器人定義為：“一種可編程序的多功能操作機構(gòu)，用以按照預(yù)先編制的能完成多種作業(yè)的動作程序運送材料、零件、工具或?qū)Ｓ迷O(shè)備�！眰鹘y(tǒng)的工業(yè)機器人常用于搬運、噴漆、焊接和裝配工作。就 2005 年幾大應(yīng)用領(lǐng)域的工業(yè)機器人類型來看，機械手的產(chǎn)量遙遙領(lǐng)先于其他類型的工業(yè)機器人，約達到 43500 臺。其中，亞洲地區(qū)機械手的產(chǎn)量比 2004 年增加了 27%;美洲地區(qū)機械手的產(chǎn)量幅度更是高達 53%;雖然歐洲地區(qū) 2005 年機械手的產(chǎn)量比上年略有下降，但其產(chǎn)量仍接近 14000 臺。接下來依次是：點焊接機器人、弧焊機器人、裝配機器人和分配機器人，其產(chǎn)量分別約為 20500 臺、17500 臺、13000 臺和 4500 臺。附表反映了 2005 年亞、歐、美三大地區(qū)各類型工業(yè)機器人的產(chǎn)量增幅情況。

　　我國已在“七五”計劃中把機器人列人國家重點科研規(guī)劃內(nèi)容，撥巨款在沈陽建立了全國第一個機器人研究示范工程，全面展開了機器人基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)元器件研究。幾十年來，相繼研制出示教再現(xiàn)型的搬運、點焊、弧焊、噴漆、裝配等門類齊全的工業(yè)機器人及水下作業(yè)、軍用和特種機器人。我國自行生產(chǎn)的機器人噴漆流水線在長春第一汽車廠及東風汽車廠投入運行。

　　2.1 工業(yè)機器人在機床上的應(yīng)用

　　20 世紀 90 年代機床創(chuàng)新的最大成就是發(fā)明并聯(lián)機床，那么當今工業(yè)機器人在機床上的應(yīng)用已成為發(fā)展的一大趨向，機器人取代機床從事機械加工已初露鋒芒。

　　傳統(tǒng)的金屬切削加工都是由機械工人完成的：換刀、取料、裝夾工件、對刀、切削加工、下料、去毛刺。過去，機械加工操作與油污、噪音是分不開的，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展大大降低了工人的勞動強度。在加工應(yīng)用中，機器人常常使用力和扭矩傳感器以便于它們 “感知”表面的不一致性和不完整性，并切除最小量的材料來糾正它們。機器人的控制器和傳感器結(jié)合在一起使用戶可以規(guī)定機器人施加力的方向和大小。像機床那樣工作，操作員可以啟動或關(guān)閉機器人的轉(zhuǎn)軸，改變每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，以及決定速度和進給量。

　　2.2 應(yīng)用實例

　　CADCAM 開發(fā)商 Delcam 與工業(yè)機器人制造商 KUKA 聯(lián)手開發(fā)用機器人進行機加工。這兩家公司相信機器人能夠取代機械工具完成對軟材料的許多大規(guī)模加工作業(yè)。到目前為止，用機器人所做的機加工只限于小批量的特種作業(yè)。但是最近 Delcam 開發(fā)的 PowerMILL 機加工軟件及 KUKA 的控制系統(tǒng)已使機器人操縱大規(guī)模生產(chǎn)變?yōu)楹芎喴椎氖铝恕?/p>

　　2006 年 9 月，在漢諾威機床展覽會（EMO2005）上，工業(yè)機器人在機床上的應(yīng)用非常搶眼，而且應(yīng)用的領(lǐng)域也在擴大。德國 DMG 公司的數(shù)控多軸自動車床，就是配置 FMB 公司的 6軸機器人，進行上下料搬運工作。DMG 公司的另一臺新品 DMC635V 立式加工中心，也是配了兩臺 FANUC 工業(yè)機器人，一臺機器人負責工件的上下料，另一臺則負責工件在機床主軸上的裝取。

　　德國 OPS 公司的創(chuàng)新思路是高速切削與電加工技術(shù)相結(jié)合。他們展出的兩臺機床，一臺是 OPS600高速加工中心，主軸轉(zhuǎn)速40000r/min,負責對零件進行粗加工，另一臺GANTRY-500電火花機床，完成對零件的精加工。這兩臺機床之間，就是由工業(yè)機器人自動搬運零件的。

　　瑞士 KUMMER 公司的` k250 車床，是一臺設(shè)計獨特的新穎機床。車頭箱可在頂梁導(dǎo)軌上縱向運動，也可作 Z 向進出運動。正面刀架設(shè)于機床正前方，可以上下運動。而 ABB 公司的工業(yè)機器人就起到自動上下料的作用，它把毛坯放進主軸的彈簧夾頭內(nèi)，加工完又將其取回。

　　意大利意沃樂公司的一臺修邊、倒角 DC-5 機器人裝置可以對主軸上的零件修邊和去毛刺，甚至機器人可以加裝動力頭，用刀具對零件進行加工。

　　類似這些例子，實在不勝枚舉。工業(yè)機器人的工作范圍擴展到了金屬切削及拋光領(lǐng)域。

　　3 機器人自動化加工中存在的問題

　　3.1 信息交換問題

　　機器人作為機器人自動化加工系統(tǒng)的成員，不可能獨立存在。機器人自動化加工系統(tǒng)的硬件為加工機器人和以加工機器人為中心的輔助機器人群，包括換刀機器人、上下料機器人、測量機器人等以及對機器人群實行集中控制的主控計算機。機器人之間、機器人與計算機之間、加工系統(tǒng)與管理系統(tǒng)之間存在著諸多信息交換問題。

　　在機械工廠內(nèi)存在一種典型的溝通障礙。機器人運行它們各自的特定品牌語言，而傳統(tǒng)的 CNC 計算機數(shù)控機床則讀取通過 CAM 軟件生成的 G 代碼經(jīng)編譯成機器指令來控制機床的運動。Programming Plus 公司已經(jīng)實現(xiàn)了對機器人的控制器編程，使其直接從 CAD/CAM程序中讀取 G 代碼。但是，由于目前機器人生產(chǎn)廠家繁多，機器人的編程語言也五花八門，這種將 CAM 生成的準備用于數(shù)控機床的 G 代碼平滑地轉(zhuǎn)換成 6 軸機器人可用的代碼的軟件只是針對某一廠家的機器人專門開發(fā)的。人類通過語言來互相交流，機器人群之間的通訊現(xiàn)在缺乏統(tǒng)一標準。機器人語言如何象計算機語言一樣規(guī)范化是世界各國機器人生產(chǎn)廠商需要解決的難點之一。

　　3.2 剛度和精度問題

　　關(guān)鍵零部件的設(shè)計與制造對機器的操作性能非常重要。傳統(tǒng)機床結(jié)構(gòu)的發(fā)展已日臻成熟，一些重要零部件的設(shè)計和制造技術(shù)已很完善，例如大行程的直線導(dǎo)軌、多自由度的數(shù)控轉(zhuǎn)臺、多自由度的主軸頭等�，F(xiàn)在高精度的數(shù)控機床已經(jīng)完全可以進行高精密的加工作業(yè)。

　　加工機器人與一般的搬運、抓取機器人不同，它的功能與機床相同，是用來進行機械切削加工的，其運動原則應(yīng)同時考慮剛度和精度。傳統(tǒng)機器人手臂常常細長且為懸臂梁結(jié)構(gòu)，這就大大降低了機器人的整體剛性，尤其是承載垂直于手臂載荷的能力很差。機器人在進行大型零件的加工上就顯得困難重重。由于串聯(lián)機器人剛度的限制，機器人的加工對象只限于軟材質(zhì)材料。此外，機器人的精度也不能滿足復(fù)雜零件機械加工精度的要求。例如，機器人關(guān)節(jié)中常用的多自由度鉸鏈自身的精度就是影響整個機器人精度的因素之一。機器人自身剛度和機器人精度是加工機器人面臨的主要問題。

　　3.3 工作范圍問題

　　工作范圍是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合。工作范圍的形狀和大小是十分重要的，機器人在執(zhí)行任務(wù)時可能會因為存在手部不能到達的作業(yè)死區(qū)而不能完成任務(wù)。由于機器人的移動能力和姿態(tài)能力互相耦合，因此計算其作業(yè)空間比較困難。在機器人進行機械加工時，要注意死區(qū)和與工件發(fā)生干涉、碰撞的問題。

　　4 機器人機床展望

　　目前，世界先進制造技術(shù)不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟，當今的機床已經(jīng)是集光、機、電為一體的先進機電設(shè)備。采用并聯(lián)機構(gòu)，利用機器人技術(shù)，實現(xiàn)高精度測量及加工，這是機器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來實現(xiàn)機器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。

　　并聯(lián)機床是一種基于并聯(lián)機構(gòu)原理并結(jié)合現(xiàn)代機器人技術(shù)和機床技術(shù)而產(chǎn)生的一種新型數(shù)控機床，其基本的結(jié)構(gòu)特征是并聯(lián)，即：由床身-刀具（動平臺）-工件這一運動鏈中包含多條獨立的主動支鏈。并聯(lián)機床在國內(nèi)也稱作虛擬軸機床、六條腿機床、六桿機床、六足蟲機床等等，在國際上一般稱為 Parallel Kinematic Machine（PKM）。這種機構(gòu)真正引起轟動是在 1994年芝加哥國際機床展覽會上，Giddings & Lewis 公司和 Ingersoll 公司分別推出了基于并聯(lián)機構(gòu)的六足機床，被媒體譽為“機床結(jié)構(gòu)的重大革命”、“21 世紀的數(shù)控加工裝備”,從此并聯(lián)機器成為制造業(yè)的研究熱點。天津大學(xué)與天津市第一機床廠聯(lián)合研制的我國第一臺商業(yè)化并聯(lián)機器人機床，已通過了專家鑒定，據(jù)權(quán)威人士評價，該機床達國際領(lǐng)先水平，現(xiàn)已走出實驗室，實現(xiàn)了商業(yè)化制造。并聯(lián)機床有如下優(yōu)點：

　　1. 剛度重量比大。因采用并聯(lián)閉環(huán)靜定或非靜定桿系結(jié)構(gòu)，且在準靜態(tài)情況下，傳動構(gòu)件理論上為僅受拉壓載荷的二力桿，故傳動機構(gòu)的單位重量具有很高的承載能力。

　　2. 響應(yīng)速度快。運動部件慣性的大幅度降低有效地改善了伺服控制器的動態(tài)品質(zhì)，允許動平臺獲得很高的進給速度和加速度，因而特別適于各種高速數(shù)控作業(yè)。

　　3. 環(huán)境適應(yīng)性強。便于可重組和模塊化設(shè)計，且可構(gòu)成形式多樣的布局和自由度組合。在動平臺上安裝刀具可進行多坐標銑、鉆、磨、拋光，以及異型刀具刃磨等加工。裝備機械手腕、高能束源或 CCD 攝像機等末端執(zhí)行器，還可完成精密裝配、特種加工與測量等作業(yè)。

　　4. 技術(shù)附加值高。并聯(lián)機床具有“硬件”簡單，“軟件”復(fù)雜的特點，是一種技術(shù)附加值很高的機電一體化產(chǎn)品，因此可望獲得高額的經(jīng)濟回報。

　　5 結(jié) 束 語

　　近幾年，工業(yè)機器人技術(shù)有了長足的進步，把機器人應(yīng)用于機械加工具有許多傳統(tǒng)機床無法替代的優(yōu)點，我們完全可以預(yù)見，在不遠的將來并聯(lián)機床將會在一些專業(yè)領(lǐng)域成為傳統(tǒng)機床的強有力的補充者。

　　自動化機器論文【2】

　　1.1在已有的基礎(chǔ)上部分工種實現(xiàn)了機械自動化

　　在農(nóng)作物從播種到成熟以及收割這一階段內(nèi)，所涉及的方面很多。在播種的初期所要進行的耕地就已經(jīng)基本上實現(xiàn)了機械自動化。拖拉機的投入使用，大大提高了耕作的效率，目前正在研究的微機或者是電磁操向控制閥，來提高位調(diào)節(jié)以及力調(diào)節(jié)的可控制水平，這樣可以提高耕作時的作業(yè)精度�，F(xiàn)如今，這項技術(shù)已經(jīng)在日本普及。而在農(nóng)作物的收割方面，在一些長勢較好以及沒有受到自然災(zāi)害影響的時間內(nèi)，基本上已經(jīng)實現(xiàn)了簡單的機械自動化。

　　1.2從已有的農(nóng)業(yè)機械向無人的自動化操作轉(zhuǎn)變

　　田間操作機械里主要有兩種方式的無人機械自動化操作。一種是利用無線遙控來操縱機械的間接性的無人自動化操作，主要是農(nóng)藥噴霧直升機、割草機、插秧機等。還有一類是直接進行的無人機械自動化操作，例如將耕地、割草、收割集為一體化操作的。而在目前來說，也在積極利用計算機圖像處理技術(shù)實現(xiàn)無人自動化對土壤干濕狀況、土壤肥力狀況等等各方面的研究。在固定機械方面的無人自動化操作已經(jīng)取得了很大成就。例如在農(nóng)作物收割后，進行全自動烘干技術(shù)，以及在對農(nóng)作物質(zhì)量所進行的分揀技術(shù)。主要是通過光電傳感技術(shù)、照相機以及X射線等各種方式對農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量進行挑選，從而使農(nóng)產(chǎn)品根據(jù)自身的不同品質(zhì)賣出不同的價值，換一句話來說，在同一條件滿足了不同種類的人的需要，是一箭雙雕的辦法。

　　2農(nóng)業(yè)機械自動化的推進模式

　　在推進農(nóng)業(yè)機械自動化過程中會遇到各種各樣的困難，這就需要我們不斷總結(jié)經(jīng)驗，嘗試新的方案并進行總結(jié)，爭取在嘗試不同的方式中取得進步。在推進機械自動化的過程中不僅僅需要考慮到組織方式，還需要考慮到各種其他的因素。例如，當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的條件，還有生產(chǎn)的技術(shù)條件等，這些都是在機械自動化的推進過程中需要考慮的。而只有我們提前進行充分地考慮，才能確保在推進過程中能夠順利進行。

　　2.1機械自動化模式的選擇

　　首先，要根據(jù)當前的技術(shù)水平以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實條件，樹立正確的理念。提高作業(yè)的精度以及作業(yè)的效率，在保證安全生產(chǎn)的前提下提高生產(chǎn)質(zhì)量，節(jié)約能源。同時，要正確評價這些模式在推進機械自動化過程中的作用，根據(jù)這些作用的大小按先后順序進行選擇來推動機械自動化模式。

　　2.2機械產(chǎn)品的質(zhì)量（耐久性、可靠性）的增強

　　農(nóng)業(yè)與其他行業(yè)相比，存在著許許多多的變化，特別是它所面臨的自然環(huán)境往往是最大的挑戰(zhàn)，大多數(shù)時候是在自然條件較為惡劣的情況下進行作業(yè)，而此時機械的質(zhì)量（耐用度的問題）往往會對工作效率產(chǎn)生絕對影響。特別是目前機械大多數(shù)采用微處理機或者是半導(dǎo)體集成電路，所以提高這些機械的.產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)顯得尤為重要。

　　2.3樹立正確的機械自動化理念

　　在推進機械自動化的過程中我們要轉(zhuǎn)變理念，不要僅僅考慮那些大規(guī)模的農(nóng)戶，同時還要考慮到那些小規(guī)模的農(nóng)戶，畢竟中國大多數(shù)還是小規(guī)模的個體生產(chǎn)，而這些也是我們在推動機械自動化的過程中所要面臨對象，所以在機器的研究過程中開發(fā)和投入一些價格相對較低、多功能且是針對小規(guī)模的。而在機械的改進上，要根據(jù)土壤以及農(nóng)作物出發(fā)，來開發(fā)一些適合實際生產(chǎn)且價格相對較低的，不能停留在到對原有機械的改裝上。

　　3結(jié)語

　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，人們對食品的要求也在不斷提高，會更加注重農(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)價值及品質(zhì)。而對于勞動者來說，會更加注重工作的舒適性。同時面對日益激烈的國際競爭，我們需要在此過程中不斷提高機械自動化程度以也不降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，以此來保證我們在國際競爭中處于優(yōu)勢地位。推動農(nóng)業(yè)機械自動化化是歷史的選擇，同時也是現(xiàn)實的需要，我們要以新的姿態(tài)去迎接推動機械自動化的挑戰(zhàn)。

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