工業(yè)機器人最顯著的特點有以下幾個:
(1)可編程。生產自動化的進一步發(fā)展是柔性啟動化。工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程,因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用,是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。
(2)擬人化。工業(yè)機器人在機械結構上有類似人的行走、腰轉、大臂、小臂、手腕、手爪等部分,在控制上有電腦。此外,智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”,如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應能力。
(3)通用性。除了專門設計的專用的工業(yè)機器人外,一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務時具有較好的通用性。比如,更換工業(yè)機器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務。
(4)工業(yè)機器技術涉及的學科相當廣泛,歸納起來是機械學和微電子學的結合-機電一體化技術。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器,而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能,這些都是微電子技術的應用,特別是計算機技術的應用密切相關。因此,機器人技術的發(fā)展必將帶動其他技術的發(fā)展,機器人技術的發(fā)展和應用水平也可以驗證一個國家科學技術和工業(yè)技術的發(fā)展水平。
為適應市場需求,工業(yè)機器人在發(fā)展中呈現如下特點:適用性,專用化,高精度、高速度,模擬性,易操作,更靈活,易控制,更自動化。
1、適用性
有什么樣的需求會產生什么樣的產品,工業(yè)機器人也不例外。此款機器人適合汽車行業(yè),另一款機器人則適合電子加工,不同的機器人則對應不用的行業(yè)。英國motomen公司為滿足最近生產了為了滿足新型汽車jaguarsaloo制造需要,專門生產了兩臺焊接機器人設備。第一臺除有一個標準的外形外,還帶有一個報警器和一個電力線的載源,六軸的機器人和兩個自動變址的工作臺。而第二臺有六軸機器人和一個手動變址的旋轉工作臺。前者為汽車管座框架實行金屬焊條惰性氣體保護弧焊。后者靠輻射支架和其它部件自動完成12種弧焊。從兩臺機器人投入生產以來,汽車的預期生產量超過了十三萬部。
2、專用化
世界機器人的發(fā)展越來越專用化。為了完成某一生產任務,機器人的結構盡量的簡單。如上述英國motomen公司最近介紹了一種型號為sp-100的機器人,為了實現專門完成自動包裝碼垛和拆卸的任務而被特殊設計。此機器人有效載重高達160公斤,僅有四個軸,用nc伺服電機控制,結構設計既簡單又精度高。在sp-100類型機器人的手臂內部有兩個獨立的氣流通道給抓手提供氣動力,同時又通過23根電纜為抓手提供電動力。
英國一家公司研制出了一條鑄造和拖拉金條的全自動生產線。這條生產線采用了先進的機器人系統(tǒng),并在英國首次投入生產。由于這種機器人的高速度和高準確率,而使得它能夠被理想地運用于自動裝配,檢測、挑選和安放等操作,也能運用于準確、重復性的操作之中。利用這條生產線來鑄造金條不但可以降低成本,而且最重要的就是鑄造出來的金條精確度高,誤差小。因此,該機器人專用于鑄造金條。
3、高精度高速度
日本松下電器公司研制的焊接機器人具有rf350溢變器-焊接能量源和一高速旋轉弧傳感器系統(tǒng)。此焊接機器人是使用空心齒輪和小型伺服電機的高度壓制品,目的是能在最小的空間內進行高精度高速度的焊接操作。特別是旋轉弧傳感器擔任了重要的角色,通過指令使機器人跟蹤零部件兩配合處的沉積物產生高質量的焊接。
4、模擬性
日本東京科技大學的研究人員,結合螞蟻回家的本能研制了一種新的導航技術,導航技術是用連有充電設備的照相機作眼睛來模擬螞蟻從附近回到洞穴的機理,并由此制造了機器人飛船模型,模型直徑1.1米,長度1.9米。模型中使用了一臺六自由度的推進器,可以前后左右上下移動。由照相機撲獲的信息導航。在20米遠的測試中,飛船幾乎能100%地從所處位置回到家。當然該導航技術還能用在其它方面,如塔橋和核能設備的檢測中。它的檢測是靠無線電連續(xù)傳播的方向,高度和寬度三項指標相對位置的數據決定的。
5、易操作更靈活
英國一家公司發(fā)明了一種新技術,可以在機器人的手臂上實現快速的更換。這種功能的實現是通過聯接器,聯接器的一端直接安裝在機器人的法蘭盤上,另一端與幾個系統(tǒng)連接,由開關通過氣壓控制,起到可在短時間內更換系統(tǒng)的作用。同時,系統(tǒng)能隨時改變以便提供各種設備最佳組合。互鎖系統(tǒng)可以保證機器聯接的可靠性,甚至在氣壓下降或很小的情況下,無需更換機器人手臂就可以更好供給到位。由于系統(tǒng)在機器人手臂上更換靈活,易操作,因此,該設備的產品已遍及法國、德國及歐洲其它國家,南美洲和遠東地區(qū)。
6、易控制
日本中南部一所大學的研究人員研制出了一個靠傳感器像螃蟹一樣爬斜坡的機器人。機器人有4條腿和兩個輪子,它不像其它機動行走的機器人一樣使用多個傳感器,而是僅在腿關節(jié)處使用一種傳感器。機器人4條腿行走時,無論是上坡或下坡,它的兩輪子都支撐著軀干。整個運動過程僅用一臺計算機控制。機器人的結構特點簡化了控制線路軟件,使其控制更容易。此類機器人已用在大型圓木加工廠幫助運輸圓木。
日本科學家已經研制成了一只與人類手有同樣靈敏度的機器人手。這種機器人手是由硅樹脂制成的。它的手指形狀和人手相似,內部空裹著大量的傳感器。當這個機器人手抓起一個物體時,手指內部就全收縮的程序來決定被抓物體的重量和光滑度。從而決定要用多大的力量才能保證被抓物體能夠被抓起而不掉下。正是由于相同的思路,日本科學家還在努力提高技術,以便能夠研制成一只帶有觸覺傳感器的機器人手,通過這只手來有效提高生產率和產品的質量。
7、更自動化
為了使系統(tǒng)的自動化程度更高。英國在其新型裝卸機器人系統(tǒng)上設置了一些特殊的裝置等,如激光掃描設備和六自由度的卷尺測量裝置。該類機器人設計成塔狀,可以裝卸150-180米之間的部件,并可進行自動測量,其測量范圍可高達150平方米。該系統(tǒng)包括四個主要組成部分:用于裝載的真空抓爪,用于表格設計的裝載工具、卸載抓爪和一個碼垛的工具。這種機器人的抓重量極大,可允許在任何一個分層面上承擔高達3500公斤的工件。
機器人需求劇增的時代,從上述舉例分析可看出,世界工業(yè)機器人若想得到發(fā)展,就必須要瞄準市場,生產那些市銷對路的機器人產品。近年來,我國工業(yè)機器人發(fā)展很快,相信隨著我國市場經濟的發(fā)展,以后會發(fā)展更快。