自動化機器論文

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伴隨著我國社會經濟的不斷進步,那麼怎麼寫一篇論文呢?下面和小編一起來看看吧!

自動化機器論文

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,機器人技術經歷了一個長期緩慢的發展過程。今天,機器人對我們來說已經不再陌生。到了20世紀90年代,隨著計算機技術、微電子技術、網路技術等的快速發展,機器人技術也得到了飛速發展。目前,機器人已廣泛地應用於汽車、機械加工、電子、軍事、採礦、核能、石油、航空航天、醫藥、服務、娛樂等領域。可以說,當今世界,機器人的應用已無所不在。機器人的分類方法有多種,按其應用可分為:工業機器人、軍用機器人、農業機器人、服務機器人、水下機器人、空間機器人和娛樂機器人。

2 工業機器人的應用

被國際上普遍接受的工業機器人的定義只有一個,是由美國機器人工業協會的一批工業科學家於 1979 年提出的。他們把工業機器人定義為:“一種可程式序的多功能操作機構,用以按照預先編制的能完成多種作業的動作程式運送材料、零件、工具或專用裝置。”傳統的工業機器人常用於搬運、噴漆、焊接和裝配工作。就 2005 年幾大應用領域的工業機器人型別來看,機械手的產量遙遙領先於其他型別的工業機器人,約達到 43500 臺。其中,亞洲地區機械手的產量比 2004 年增加了 27%;美洲地區機械手的產量幅度更是高達 53%;雖然歐洲地區 2005 年機械手的產量比上年略有下降,但其產量仍接近 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、美三大地區各型別工業機器人的產量增幅情況。

我國已在“七五”計劃中把機器人列人國家重點科研規劃內容,撥鉅款在瀋陽建立了全國第一個機器人研究示範工程,全面展開了機器人基礎理論與基礎元器件研究。幾十年來,相繼研製出示教再現型的搬運、點焊、弧焊、噴漆、裝配等門類齊全的工業機器人及水下作業、軍用和特種機器人。我國自行生產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執行。

2.1 工業機器人在機床上的應用

20 世紀 90 年代機床創新的最大成就是發明並聯機床,那麼當今工業機器人在機床上的應用已成為發展的一大趨向,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,機械加工操作與油汙、噪音是分不開的,數控技術的發展大大降低了工人的勞動強度。在加工應用中,機器人常常使用力和扭矩感測器以便於它們 “感知”表面的不一致性和不完整性,並切除最小量的材料來糾正它們。機器人的控制器和感測器結合在一起使使用者可以規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閉機器人的轉軸,改變每分鐘轉數,以及決定速度和進給量。

2.2 應用例項

CADCAM 開發商 Delcam 與工業機器人制造商 KUKA 聯手開發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模加工作業。到目前為止,用機器人所做的機加工只限於小批量的特種作業。但是最近 Delcam 開發的 PowerMILL 機加工軟體及 KUKA 的控制系統已使機器人操縱大規模生產變為很簡易的事了。

2006 年 9 月,在漢諾威機床展覽會(EMO2005)上,工業機器人在機床上的應用非常搶眼,而且應用的領域也在擴大。德國 DMG 公司的數控多軸自動車床,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 公司的創新思路是高速切削與電加工技術相結合。他們展出的兩臺機床,一臺是 OPS600高速加工中心,主軸轉速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,就是由工業機器人自動搬運零件的。

瑞士 KUMMER 公司的 k250 車床,是一臺設計獨特的新穎機床。車頭箱可在頂樑導軌上縱向運動,也可作 Z 向進出運動。正面刀架設於機床正前方,可以上下運動。而 ABB 公司的工業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,加工完又將其取回。

義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,實在不勝列舉。工業機器人的工作範圍擴充套件到了金屬切削及拋光領域。

3 機器人自動化加工中存在的問題

3.1 資訊交換問題

機器人作為機器人自動化加工系統的成員,不可能獨立存在。機器人自動化加工系統的硬體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、加工系統與管理系統之間存在著諸多資訊交換問題。

在機械工廠記憶體在一種典型的溝通障礙。機器人執行它們各自的特定品牌語言,而傳統的 CNC 計算機數控機床則讀取通過 CAM 軟體生成的 G 程式碼經編譯成機器指令來控制機床的運動。Programming Plus 公司已經實現了對機器人的控制器程式設計,使其直接從 CAD/CAM程式中讀取 G 程式碼。但是,由於目前機器人生產廠家繁多,機器人的程式語言也五花八門,這種將 CAM 生成的準備用於數控機床的 G 程式碼平滑地轉換成 6 軸機器人可用的程式碼的軟體只是針對某一廠家的機器人專門開發的。人類通過語言來互相交流,機器人群之間的通訊現在缺乏統一標準。機器人語言如何象計算機語言一樣規範化是世界各國機器人生產廠商需要解決的難點之一。

3.2 剛度和精度問題

關鍵零部件的設計與製造對機器的操作效能非常重要。傳統機床結構的發展已日臻成熟,一些重要零部件的設計和製造技術已很完善,例如大行程的直線導軌、多自由度的數控轉檯、多自由度的主軸頭等。現在高精度的數控機床已經完全可以進行高精密的加工作業。

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,其運動原則應同時考慮剛度和精度。傳統機器人手臂常常細長且為懸臂樑結構,這就大大降低了機器人的.整體剛性,尤其是承載垂直於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。由於串聯機器人剛度的限制,機器人的加工物件只限於軟材質材料。此外,機器人的精度也不能滿足複雜零件機械加工精度的要求。例如,機器人關節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 工作範圍問題

工作範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。工作範圍的形狀和大小是十分重要的,機器人在執行任務時可能會因為存在手部不能到達的作業死區而不能完成任務。由於機器人的移動能力和姿態能力互相耦合,因此計算其作業空間比較困難。在機器人進行機械加工時,要注意死區和與工件發生干涉、碰撞的問題。

4 機器人機床展望

目前,世界先進製造技術不斷興起,超高速切削、超精密加工等技術的應用,柔性製造系統的迅速發展和計算機整合系統的不斷成熟,當今的機床已經是集光、機、電為一體的先進機電裝置。採用並聯機構,利用機器人技術,實現高精度測量及加工,這是機器人技術向數控技術的拓展,為將來實現機器人和數控技術一體化奠定了基礎。

並聯機床是一種基於並聯機構原理並結合現代機器人技術和機床技術而產生的一種新型數控機床,其基本的結構特徵是並聯,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。並聯機床在國內也稱作虛擬軸機床、六條腿機床、六杆機床、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 公司分別推出了基於並聯機構的六足機床,被媒體譽為“機床結構的重大革命”、“21 世紀的數控加工裝備”,從此並聯機器成為製造業的研究熱點。天津大學與天津市第一機床廠聯合研製的我國第一臺商業化並聯機器人機床,已通過了專家鑑定,據權威人士評價,該機床達國際領先水平,現已走出實驗室,實現了商業化製造。並聯機床有如下優點:

1. 剛度重量比大。因採用並聯閉環靜定或非靜定杆繫結構,且在準靜態情況下,傳動構件理論上為僅受拉壓載荷的二力杆,故傳動機構的單位重量具有很高的承載能力。

2. 響應速度快。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品質,允許動平臺獲得很高的進給速度和加速度,因而特別適於各種高速數控作業。

3. 環境適應性強。便於可重組和模組化設計,且可構成形式多樣的佈局和自由度組合。在動平臺上安裝刀具可進行多座標銑、鑽、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 攝像機等末端執行器,還可完成精密裝配、特種加工與測量等作業。

4. 技術附加值高。並聯機床具有“硬體”簡單,“軟體”複雜的特點,是一種技術附加值很高的機電一體化產品,因此可望獲得高額的經濟回報。

5 結 束 語

近幾年,工業機器人技術有了長足的進步,把機器人應用於機械加工具有許多傳統機床無法替代的優點,我們完全可以預見,在不遠的將來並聯機床將會在一些專業領域成為傳統機床的強有力的補充者。

自動化機器論文【2】

1.1在已有的基礎上部分工種實現了機械自動化

在農作物從播種到成熟以及收割這一階段內,所涉及的方面很多。在播種的初期所要進行的耕地就已經基本上實現了機械自動化。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,來提高位調節以及力調節的可控制水平,這樣可以提高耕作時的作業精度。現如今,這項技術已經在日本普及。而在農作物的收割方面,在一些長勢較好以及沒有受到自然災害影響的時間內,基本上已經實現了簡單的機械自動化。

1.2從已有的農業機械向無人的自動化操作轉變

田間操作機械裡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影象處理技術實現無人自動化對土壤乾溼狀況、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取得了很大成就。例如在農作物收割後,進行全自動烘乾技術,以及在對農作物質量所進行的分揀技術。主要是通過光電感測技術、照相機以及X射線等各種方式對農產品的質量進行挑選,從而使農產品根據自身的不同品質賣出不同的價值,換一句話來說,在同一條件滿足了不同種類的人的需要,是一箭雙鵰的辦法。

2農業機械自動化的推進模式

在推進農業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經驗,嘗試新的方案並進行總結,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,當前農業生產的條件,還有生產的技術條件等,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,要根據當前的技術水平以及農業生產的現實條件,樹立正確的理念。提高作業的精度以及作業的效率,在保證安全生產的前提下提高生產質量,節約能源。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,根據這些作用的大小按先後順序進行選擇來推動機械自動化模式。

2.2機械產品的質量(耐久性、可靠性)的增強

農業與其他行業相比,存在著許許多多的變化,特別是它所面臨的自然環境往往是最大的挑戰,大多數時候是在自然條件較為惡劣的情況下進行作業,而此時機械的質量(耐用度的問題)往往會對工作效率產生絕對影響。特別是目前機械大多數採用微處理機或者是半導體積體電路,所以提高這些機械的產品質量和售後服務顯得尤為重要。

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變理念,不要僅僅考慮那些大規模的農戶,同時還要考慮到那些小規模的農戶,畢竟中國大多數還是小規模的個體生產,而這些也是我們在推動機械自動化的過程中所要面臨物件,所以在機器的研究過程中開發和投入一些價格相對較低、多功能且是針對小規模的。而在機械的改進上,要根據土壤以及農作物出發,來開發一些適合實際生產且價格相對較低的,不能停留在到對原有機械的改裝上。

3結語

隨著經濟的發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,會更加註重農產品的營養價值及品質。而對於勞動者來說,會更加註重工作的舒適性。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業生產成本,提高生產效率,以此來保證我們在國際競爭中處於優勢地位。推動農業機械自動化化是歷史的選擇,同時也是現實的需要,我們要以新的姿態去迎接推動機械自動化的挑戰。