文档介绍：第1 章工业机器人及其发展 工业机器人的发展历史回顾“机器人”(Robota )一词最早出现在本世纪初的科幻小说中,是剧作家笔下的具有人的外表、特征和功能的机器,是一种人造的劳动力。在我国采用的是意译,而实际上的机器人特别是工业机器在外型上很少与人相似之处。现代机器人的研究始于 20 世纪中期,其技术背景是计算机和自动化的发展以及原子能的开发和利用。自1946 年第一台数字电子计算机(ENIAC )研制成功以来,计算机取得了惊人的进步,目前正向高速、大容量、低价格的方向发展。省力化和大批量生产等的迫切要求,推动了自动化技术的进展,其结果之一便是 1952 年数控机床的诞生。另一方面,原子能实验室的恶劣环境要求某种操作机械代替人处理放射性物质,在这一背景下,美国原子能委员会的尔贡研究所于 1941 年开发了遥控机械手, 1946 年又开发了机械式的主从机械手。 1954 年美国 e .Devol 最早提出了工业机器人的思想,发明了一种可编程序的关节型搬运装置, 并申请了专利, 该专利的要点是借助于伺服技术控制机器人的关节, 利用人手对机器人进行示教, 机器人能实现动作的记录和再现,这就是所谓的示教再现机器人。在此基础上, 1958 年美国的 CONSOLIDATEEL 公司制造了第一台工业机器人;作为机器人产业出售的最早实用机器人是 1962 年美国 AMF 公司推出的“VERSTRAN ”和“UNIMATION ”公司推出的“UNIMATE ”,这些工业机器人的控制方式与 NC 机床大致相同,但外形特征迥异,主要由类似人的手和臂组成。由于历史条件和技术水平的关系, 60 年代机器人发展较慢。 70年代后,焊接、喷漆机器人相继在工业中得到应用和推广。随着计算机技术、控制技术、人工智能的发展,机器人技术也得到了迅速发展,出现了更为先进的可配视觉、触觉的机器人。 80 年代,为了适应市场多变的需要,制造业在生产方式上产生了质的飞跃,多品种、小批量概念诞生,出现了适应此种生产模式的以 NC 机床、加工中心和工业机器人为代表的柔性制造系统 FMS 。FMS 是现代制造业革命进入历史新纪元的里程碑。工业机器人作为现代制造业的柔性设备受到人们的普遍重视。到 80 年代中期,世界工业机器人年增长率达到 30% ,迎来了工业机器人的大发展阶段,也因此 80年被认为是机器人元年。进入 90 年代以来,如何利用技术提供的可能性,抓住用户的心理,满足用户的愿望及要求,加速新产品的构思及概念的形成,并在最短的时间内开发出高质量及较低价格的新产品,成为市场竞争的新焦点。在现代制造自动化系统中, 传统机械的机器人化以及新一代的机器人化机器,成为重要的发展方向,机器人再次受到青睐。据国际机器人联合会 1994 年的统计,在全世界已投入运行的 61万台工业机器人中,绝大多数用于制造业。例如,日本拥有世界机器人总数的 60% ,约 37 万台,用于制造业的机器人占日本世界机器人总数的 96% 。现在每万名制造业职工拥有机器人约 350 台,日本汽车制造业职工大约使用 811 台机器人,机器人成为现代制造业的主力军。各国制造企业家已取得共识,即提高劳动生产率,增加产量主要依靠机器人, 而不是增加就业人数。据国际机器人联合会(IFR )1995 年统计,机器人的销售增长较快, 1995 年比 1994 年增长了 22% 。预计 1995 年到 1998 年世界机器人销售的平均增长率为 19% ,到2000 年,世界机器人的安装总数将增加到 100 万台。从应用领域来看,机器人主要集中在制造业的焊接、装配、机加工、电子、精密机械等领域。随着机器人的普及应用,工业机器人技术也取得较快发展。近年来,工业机器人的传感器技术、控制技术、主体结构等关键技术也进展较快,目前已研制出各种新型机器人传感器。因此,下一世纪将是传感器发生革命性变化的时代。超小型化、高可靠性及廉价的新型传感器的出现,将从根本上改变机器人编程及控制系统的设计。机器人新材料及弹性臂的研究,可能出现负载自重比为 1/2 的轻型机器人。在驱动单元研究方面,出现了传感器与驱动器一体化的趋势。工业机器人的编程语言和编程方式也取得了较大进展,机器人语言将会象计算机语言一样规范化,机器人的编程也可望与机床的数控设备一样,完全实现离线编程。由于工业机器人的应用范围不断扩大,机器人已从当初的柔性上下料装置变为可编程的高度柔性单元,由“部件发展方式”向“系统发展方式”转移。 21 世纪的制造业将进入一个新的阶段,由面向市场多变生产转向面向顾客生产,敏捷制造企业( AGIENT ENTERPRISE )将是未来企业的主导模式,以机器人为核心的可重组的加工和装配系统,已成为工业机器人和敏捷制造业的重要发展方向。 我