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工業機器人常見五大應用領域及關鍵技術
來源: | 作者:zhongshide | 發布時間: 2022-05-19 | 25 次瀏覽 | 分享到:

工業機器人是一種多功能、多自由度的機電一體化自動機械設備和系統,通過重復編程和自動控制,可以完成制造過程中的一些操作任務。

 一、什么是工業機器人

  工業機器人是一種多功能、多自由度的機電一體化自動機械設備和系統,通過重復編程和自動控制,可以完成制造過程中的一些操作任務。結合制造主機或生產線,可形成單機或多機自動化系統,實現搬運、焊接、裝配、噴涂等生產操作。

  目前,工業機器人技術和工業發展迅速,在生產中得到了越來越廣泛的應用,已成為現代生產中重要的高度自動化設備。

  二、工業機器人的特點

  自20世紀60年代初代機器人在美國問世以來,工業機器人的開發和應用發展迅速,但工業機器人顯著的特點如下。

  1.可編程。生產自動化的進一步發展是柔性自動化。工業機器人可以隨著工作環境的變化而重新編程,因此它可以在小批量、多品種、平衡、高效的柔性制造過程中發揮良好的作用,是柔性制造系統(FMS)的重要組成部分。

  2.擬人化。工業機器人在機械結構上有類似的行走、腰部旋轉、前臂、前臂、手腕、爪子等部分,并且在控制方面有計算機。此外,智能工業機器人還有許多類似于人類的生物傳感器,如皮膚接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業機器人對周圍環境的自適應性。

  3.通用性。除專門設計的專用工業機器人外,一般工業機器人在執行不同的操作任務時具有良好的通用性。例如,更換工業機器人的手端操作器(爪、工具等)??梢詧绦胁煌牟僮魅蝿?。

  4.機電一體化。工業機器人技術涉及廣泛的學科,但它是機械和微電子技術的結合。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環境信息的各種傳感器,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,這與微電子技術的應用密切相關,特別是計算機技術的應用密切相關。因此,機器人技術的發展他技術的發展,機器人技術的發展和應用水平也可以驗證國家科技和工業技術的發展和水平。

  三、工業機器人常用的五大應用領域

  1.機械加工應用(2%)

  機械加工行業機器人的應用并不高,只占2%。原因可能是市場上有許多自動化設備可以勝任機械加工任務。機械加工機器人主要從事零件鑄造、激光切割和水射流切割。

  2.機器人噴涂應用(4%)

  這里的機器人噴涂主要是指涂裝、點膠、噴漆等工作,只有4%的工業機器人從事噴涂的應用。

  3.機器人裝配應用(10%)

  裝配機器人主要從事零部件的安裝、拆卸和維修。由于近年來機器人傳感器技術的快速發展,機器人的應用越來越多樣化,直接導致機器人裝配比例的下降。

  4.機器人焊接應用(29%)

  機器人焊接的應用主要包括汽車工業中使用的點焊和弧焊。雖然點焊機器人比弧焊機器人更受歡迎,但弧焊機器人近年來發展迅速。許多加工車間逐漸引入焊接機器人,以實現自動焊接操作。

  5.機器人搬運應用(38%)

  目前,處理仍然是機器人的個應用領域,約占整個機器人應用程序的40%。許多自動化生產線需要使用機器人進行材料、處理和堆垛操作。近年來,隨著合作機器人的興起,處理機器人的市場份額一直在增長。

  近年來,隨著技術的發展,工業機器人技術日新月異,那么不同類型的工業機器涉及高科技技術?

  三、六類工業機器人及其關鍵技術

  1.移動機器人(AGV

  移動機器人(AGV)是一種工業機器人,由計算機控制,具有移動、自動導航、多傳感器控制、網絡交互等功能,可廣泛應用于機械、電子、紡織、香煙、醫療、食品、造紙等行業,也用于自動三維倉庫、柔性加工系統、柔性裝配系統(AGV作為活動裝配平臺);同時可作為車站、機場、郵局的運輸工具。

  國際物流技術發展的新趨勢之一,移動機器人是核心技術和設備之一,是現代物流技術、支持、改造、改進傳統生產線、點對點自動存儲、操作和處理,實現精細、靈活、信息,縮短物流流程,減少材料損失,減少面積,減少高新技術和設備的建設投資。

  2.點焊機器人

  焊接機器人性能穩定,工作空間大,運動速度快,負荷能力強,焊接質量明顯優于人工焊接,大大提高了點焊作業的生產率。

  點焊機器人主要用于汽車焊接,生產過程由主要汽車主機廠完成。國際工業機器人企業與主要汽車企業長期合作,為主要汽車制造商提供各種點焊機器人單元產品,以焊接機器人和汽車生產線的形式進入中國,在該領域占據主導市場地位。

  隨著汽車工業的發展,焊接生產線要求焊鉗集成,重量越來越大。165kg點焊機器人是目前汽車焊接中常用的機器人。20089月,機器人研究所開發并完成了中國個165kg點焊機器人,并成功應用于奇瑞汽車焊接車間。20099月,經過優化和性能提高的第二臺機器人完成并成功驗收,機器人的整體技術指標已達到國外同類機器人的水平。

  3.弧焊機器人

  弧焊機器人主要用于各種汽車零部件的焊接生產。在這一領域,國際大型工業機器人制造商主要向成套設備供應商提供單元產品。

  關鍵技術包括:

  (1)弧焊機器人系統優化集成技術:弧焊機器人采用交流伺服驅動技術和高精度、高剛性RV減速器和諧波減速器,具有良好的低速穩定性和高速動態響應,可實現免維護功能。

  (2)協調控制技術:控制多機器人和換位機的協調運動,既能保持焊槍和工件的相對姿態,滿足焊接工藝的要求,又能避免焊槍與工件的碰撞。

  (3)精確焊接軌跡跟蹤技術:結合激光傳感器和視覺傳感器離線工作模式的優點,采用激光傳感器實現焊接過程中的焊接跟蹤,提高復雜工件焊接機器人的柔性和適應性,結合視覺傳感器離線觀察獲得焊接跟蹤的殘余偏差,根據偏差統計獲得補償數據,修正機器人運動軌跡,在各種條件下獲得佳焊接質量。

  4.激光加工機器人

  激光加工機器人是將機器人技術應用到激光加工中,通過高精度的工業機器人實現更靈活的激光加工操作。該系統可以通過示教盒或離線編程在線操作。該系統通過自動檢測加工件,生成加工件模型,然后生成加工曲線,也可以直接使用CAD數據進行加工??捎糜诩す獗砻嫣幚?、沖孔、焊接和模具修復。

  關鍵技術包括:關鍵技術包括:

  (1)激光加工機器人結構優化設計技術:采用大范圍框架本體結構,在增加作業范圍的同時,保證機器人精度;

  (2)機器人系統誤差補償技術:根據工作空間大、精度高的綜合加工機器人要求,結合其結構特點,采用非模型方法和基于模型方法的混合機器人補償方法,完成幾何參數誤差和非幾何參數誤差的補償。

  (3)高精度機器人檢測技術:將三坐標測量技術與機器人技術相結合,實現機器人高精度在線測量。

  (4)激光加工機器人專用語言實現技術:根據激光加工和機器人操作的特點,完成激光加工機器人專用語言。

  (5)網絡通信和離線編程技術:具有串口、CAN等網絡通信功能,實現機器人生產線的監控管理;并實現機器人離線編程控制。

  5.真空機器人

  真空機器人是一種在真空環境中工作的機器人,主要用于半導體工業,實現真空腔內晶圓的傳輸。真空機械手難以進口,受限制,用量大,通用性強,已成為制約半導體設備研發進度和整機產品競爭力的關鍵組成部分。此外,國外對中國買家進行了嚴格的審查,屬于禁運產品目錄。真空機械手已成為嚴重制約中國半導體設備制造的頸部問題。直驅真空機器人技術屬于原創創新技術。

  關鍵技術包括:

  (1)新型真空機器人設計技術:通過結構分析和優化設計,避免國際專利,滿足真空機器人剛度和伸縮比的要求;

  (2)大間隙真空直驅電機技術:涉及電機理論分析、結構設計、生產工藝、電機材料表面處理、低速大扭矩控制、小型多軸驅動等。

  (3)真空環境下多軸精密軸系的設計。采用軸在軸中的設計方法,減少軸之間的不同心和慣性不對稱。

  (4)動態軌跡修正技術:通過傳感器信息與機器人運動信息的整合,檢測晶圓與手指之間的基準位置偏移,通過動態修正運動軌跡,確保機器人從真空腔室的一個站準確地將晶圓轉移到另一個站。

  (5)符合SEMI標準的真空機器人語言:根據真空機器人處理要求、機器人操作特點和SEMI標準,完成真空機器人專用語言。

  (6)可靠性系統工程技術:在IC制造中,設備故障將造成巨大損失。根據半導體設備對MCBF的高要求,測試、評估和控制各部件的可靠性,提高機械手各部件的可靠性,確保機械手滿足IC制造的高要求。

  6.清潔機器人

  清潔機器人是一種用于清潔環境的工業機器人。隨著生產技術水平的不斷提高,對生產環境的要求也越來越高。許多現代工業產品的生產需要在清潔環境中進行。清潔機器人是清潔環境下生產所需的關鍵設備。

  關鍵技術包括:

  (1)清潔潤滑技術:采用負壓抑塵結構和非揮發性潤滑脂,對環境無顆粒污染,滿足清潔要求。

  (2)高速平穩控制技術:通過軌跡優化,提高關節伺服性能,實現清潔搬運的穩定性。

  (3)控制器小型化技術:根據潔凈室建設和運營成本高,通過控制器小型化技術減少潔凈機器人占用空間。

  (4)晶圓檢測技術:通過光學傳感器,可以通過機器人掃描獲取卡箱內晶圓是否缺片、傾斜等信息。

 



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