自動化概論-第5章自動化學科的前沿技術(shù)

⒉機器人能力的評價標準智能：指感覺和感知，包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等。機能：指變通性、通用性或空間占有性等；物理能：指力、速度、連續(xù)運行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。機器人是具有生物功能的三維空間坐標機器。自動化教研室⒊機器人的組成機器人一般由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)等組成。執(zhí)行機構(gòu)即機器人本體，其臂部一般采用空間開鏈連桿機構(gòu)，其中的運動副（轉(zhuǎn)動副或移動副）常稱為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個數(shù)通常即為機器人的自由度數(shù)。根據(jù)關(guān)節(jié)配置型式和運動坐標形式的不同，機器人執(zhí)行機構(gòu)可分為直角坐標式、圓柱坐標式、極坐標式和關(guān)節(jié)坐標式等類型。出于擬人化的考慮，常將機器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執(zhí)行器）和行走部（對于移動機器人）等。

自動化教研室機器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。智能機器人可以通過傳感器了解外部環(huán)境或自身狀態(tài)的變化，可以做出自己的邏輯推理、判斷與決策。計算機是機器人的大腦，傳感器是機器人的感覺器官，輸入/輸出設(shè)備是人與機器人的交互工具，常用的有顯示器、鍵盤、示教盒、打印機、網(wǎng)絡(luò)接口等。人I/O設(shè)備計算機硬件及軟件驅(qū)動器機器人本體傳感器機器人控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成自動化教研室⒋機器人的分類⑴工業(yè)機器人面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。⑵特種機器人除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進機器人，包括：服務(wù)機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、機器人化機器等?？罩袡C器人又叫無人機器，近年來在軍用機器人家族中，無人機是科研活動最活躍、技術(shù)進步最大、研究及采購經(jīng)費投入最多、實戰(zhàn)經(jīng)驗最豐富的領(lǐng)域自動化教研室5.1.1工業(yè)機器人工業(yè)機器人（industrialrobot。簡稱IR）是廣泛適用的能夠自主動作，且多軸聯(lián)動的機械設(shè)備。在必要情況下配備有傳感器，其動作步驟包括靈活的，轉(zhuǎn)動都是可編程控制的（即在工作過程中，無需任何外力的干預(yù)）。它們通常配備有機械手、刀具或其他可裝配的的加工工具，以及能夠執(zhí)行搬運操作與加工制造的任務(wù)。自動化教研室⒈工業(yè)機器人的構(gòu)造由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體：即機座和執(zhí)行機構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)：包括動力裝置和傳動機構(gòu)，用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號，并進行控制。

自動化教研室六自由度串聯(lián)機械人自動化教研室⒉工業(yè)機器人的分類⑴按臂部的運動形式分為四種。

直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動；

圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；

球坐標型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；

關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。⑵按執(zhí)行機構(gòu)運動的控制機能，又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)行機構(gòu)由一點到另一點的準確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機構(gòu)按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。自動化教研室

⑶按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機上已編好的作業(yè)程序文件，通過RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機器人控制柜。

示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒)，將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機構(gòu)按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機構(gòu)，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機構(gòu)，使執(zhí)行機構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。自動化教研室六自由度并聯(lián)機器人自動化教研室汽車生產(chǎn)線上的機器人自動化教研室弧焊機器人自動化教研室5.1.2特種機器人特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進機器人，包括：服務(wù)機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、機器人化機器等。

自動化教研室⒈水下機器人海底壓力非常大，而且環(huán)境惡劣，水下機器人必須具有足夠的抗壓能力和密封性能，它可以用于沉船打撈、海上救生、光纜鋪設(shè)，資源勘探和開采等。水下機器人可以分為兩大類：一類是有纜水下機器人，母船通過電纜向機器人提供動力，人可以在母船上遙控機器人；另一類是無纜水下機器人，自帶能源，能自主潛航和操作，依靠自身的自治能力來完成人賦予的使命。自動化教研室美國CURV3型有纜遙控水下機器人自動化教研室美國海軍研制的無纜水下機器人AUSS自動化教研室洛克西德公司的無人水下航行器自動化教研室無纜水下勘探機器人自動化教研室

⒉空間機器人空間機器人是指在大氣層內(nèi)外從事各種作業(yè)的機器人，包括在內(nèi)層空間進行觀測和作業(yè)的飛行機器人、各種航天器或空間站使用的機器人、到其他星球上進行探測作業(yè)的星球探測機器人等?？臻g機器人工作在微重力、高真空、超低溫、強輻射的環(huán)境中，一般要求重量輕、能耗低、可靠性高、抗干擾能力強、功能全、智能程度高。在未來的空間活動中，將有大量的空間加工、生產(chǎn)，裝配、實驗、維修等工作要依靠空間機器人來完成。自動化教研室國際空間站及組裝、維修機器人

自動化教研室美國研制的“Nomad”月球探測機器人自動化教研室美國的火星探測機器人自動化教研室中國的月球探測車在進行沙漠實驗自動化教研室⒊服務(wù)機器人主要有清潔機器人、家用機器人、娛樂機器人、醫(yī)療及康復(fù)機器人、老年及殘疾人護理機器人、辦公及后勤服務(wù)機器人、建筑機器人、救災(zāi)機器人、酒店售貨及餐廳服務(wù)機器人等。智能化是服務(wù)機器人發(fā)展的主要方向，最先進的智能化技術(shù)已經(jīng)可以讓機器人在綜合智能方面達到人類3歲嬰兒左右的智力水平，某些單項智能則可以接近甚至超過人類，但是要進一步提高綜合智能水平卻仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。自動化教研室康復(fù)機器人一種新型假手“導盲犬”機器人自動化教研室爬墻機器人自動化教研室管道清洗機器人自動化教研室機器人靈巧手自動化教研室RoboCup足球機器人（類人組）自動化教研室RoboCup足球機器人自動化教研室微型機器人自動化教研室清洗玻璃幕墻的機器人自動化教研室機器人外科手術(shù)系統(tǒng)自動化教研室日本東京大學研制的“HRP-2”服務(wù)機器人自動化教研室5.2管控一體化系統(tǒng)管控一體化系統(tǒng)（Management-ControlIntegrationSystem，簡稱MCI）。MCI是處于ERP與現(xiàn)場控制層的中間層。MCI采用計算機、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、自動控制和接口通信等諸多先進技術(shù)，以生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過對企業(yè)生產(chǎn)管理、過程控制等信息的處理、分析、優(yōu)化、整合、存儲、發(fā)布，運用現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)管理模式建立覆蓋企業(yè)生產(chǎn)管理與基礎(chǔ)自動化的綜合系統(tǒng)。將企業(yè)生產(chǎn)全過程的實時數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理信息有機集成并優(yōu)化，實現(xiàn)企業(yè)信息共享和有效利用，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程的整體優(yōu)化。自動化教研室管控一體化系統(tǒng)MCI是一個數(shù)字化“大”系統(tǒng)。它不僅包含了企業(yè)底層生產(chǎn)過程控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、能源檢測與監(jiān)控等大量工業(yè)現(xiàn)場信息，而且覆蓋了企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)管理全過程，通過流程整體優(yōu)化、信息集成和功能集成，實現(xiàn)對企業(yè)生產(chǎn)資源的計劃、調(diào)度和控制，增加產(chǎn)品產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)消耗和生產(chǎn)經(jīng)營成本，提高整個企業(yè)的運營效率和市場競爭能力。自動化教研室城市集中供熱管控一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖自動化教研室自動化教研室自動化教研室自動化教研室彩電裝配生產(chǎn)線自動化教研室中國首條全自動化重卡大沖生產(chǎn)線自動化教研室5.3柔性制造系統(tǒng)簡稱ＦＭＳ，是一組數(shù)控機床和其他自動化的工藝設(shè)備，由計算機信息控制系統(tǒng)和物料自動儲運系統(tǒng)有機結(jié)合的整體。柔性制造系統(tǒng)由加工、物流、信息流三個子系統(tǒng)組成。柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturingSystem)。

自動化教研室FMS的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù)，它按照成組的加工對象確定工藝過程，選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具等物料的儲運系統(tǒng)，并由計算機進行控制，故能自動調(diào)整并實現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生產(chǎn)(即具有“柔性”)，并能及時地改變產(chǎn)品以滿足市場需求。自動化教研室自動化教研室⒈柔性制造系統(tǒng)的組成(1)中央管理和控制計算機(2)物流控制裝置(3)自動化倉庫(4)無人輸送臺(5)制造單元(6)中央刀具庫(7)夾具站(8)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)(9)隨行工作臺

自動化教研室自動化教研室自動化教研室自動化教研室⒉系統(tǒng)的功能1)以成組技術(shù)為核心的對零件分析編組的功能。2)以微型計算機為核心的編排作業(yè)計劃的智能功能。3)以加工中心為核心,自動換刀、換工件的加工功能。4)以托盤和運輸系