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工業(yè)機器人實訓總結1000字（工業(yè)機器人實訓總結1000字大學生）

發(fā)布時間：2023-05-22 07:03:12 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 121

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關于工業(yè)機器人實訓總結1000字的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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abb工業(yè)機器人實訓的目的
ABB工業(yè)機器人心得報告怎么寫

工業(yè)機器人實訓總結1000字（工業(yè)機器人實訓總結1000字大學生）

abb工業(yè)機器人實訓的目的

工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機器手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術制定的原則綱領行動。
機器人是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產(chǎn)物。在工業(yè) 、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領域中均有重要用途。
現(xiàn)在，國際上對機器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般來說，人們都可以接受這種說法，即機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！彼転槿祟悗碓S多方便之處！

工業(yè)機器人實訓總結1000字（工業(yè)機器人實訓總結1000字大學生）

ABB工業(yè)機器人心得報告怎么寫

一直以來, 機器人的應用領域主要分為: 工業(yè)機器人, 專業(yè)服務機器人, 和個人/家用服務機器人. 服務機器人部分我們會在以后的文章里介紹; 這里只說工業(yè)機器人.
對我們普通老百姓來說, 工業(yè)機器人自然沒有那些花哨的服務機器人那么有趣, 然而從商業(yè)利益來看, 現(xiàn)在工業(yè)機器人卻仍然占據(jù)了整個機器人市場的大頭: 在2008年, 它的市場規(guī)模大致在190億美元 (包括工業(yè)機器人本身, 以及相關軟件, 相關附件以及配置系統(tǒng)等), 而同時服務機器人市場估計在110億美元左右 (相關數(shù)據(jù)參看該網(wǎng)站出的報告簡要). 畢竟這個時代還是錢說了算, 于是我們可以看到現(xiàn)在國際機器人聯(lián)合會的主席就來自工業(yè)機器人的一家龍頭企業(yè)ABB了.
工業(yè)機器人主要用在制造行業(yè), 能夠做焊接, 磨削, 噴涂, 搬運, 分揀, 裝配, 包裝等等. 和人相比, 優(yōu)點主要有兩個: 精確和穩(wěn)定. 精確在于它一般能做到零點幾個毫米級的運動控制, 穩(wěn)定在于它可以24*7地這么做下去. 和其他自控工具相比, 優(yōu)點主要是一個: 系統(tǒng)柔性大, 即所謂flexibility; 一套用于給BMW7系噴涂的機器人, 換上BMW5系,只要重新編個程就可以, 生產(chǎn)柔性很大.
我個人更愿意把工業(yè)機器人看作是傳統(tǒng)機械+電子自動化產(chǎn)品的延伸, 而不是披著神秘色彩的特高新科技領域. 大家也許都見過數(shù)控機床,能夠以編程的方式, 讓機器以極高的精度按指定路徑運動, 從而完成各類工業(yè)加工應用. 那么絕大部分的工業(yè)機器人和數(shù)控機床差不多, 只是由于機械運動的方式不用, 而工業(yè)機器人往往有更大的自由運動的空間,而較大的應用靈活性.
好吧, 如果你還從沒有見過一般工業(yè)機器人長什么樣, 那么請點擊該鏈接. 你可以看到,它一般是呈手臂型的, 而且底座是固定住, 無法移動的, 因此我們也把它叫做機械臂. 當然光一個機械臂還動不起來, 它需要背后的控制系統(tǒng), 一般是像一個柜子一樣的東西, 里面包含了邏輯控制/運動規(guī)劃的主計算機和電機驅動等等; 這個柜子一般會晾在機械臂一旁. 因此, 一套完整的可使用的機器人系統(tǒng)至少包括機械臂和控制柜, 另外通常還算上一些仿真和應用編程軟件等. (于是相應地, 一個典型的工業(yè)機器人研發(fā)機構, 也自然設置成機械+電路+軟件三部分小組).
下面我們捎帶說點機械性的知識, 不感興趣者可略過 :)
機械上來說, 一般機器人的關節(jié)可以有兩種選擇: 旋轉式(rotational)和平移式(prismatic). 而一個機器人少則3個關節(jié), 多則十多個關節(jié), 關節(jié)的數(shù)量決定了機械臂末端能達到的三維位姿空間;
而根據(jù)這么多機械關節(jié)的不同組合, 也可以分出很多種工業(yè)機器人類型來:
支架式(笛卡爾坐標式)運動的所謂gantry robot, 這類機器人只能在支架上沿笛卡爾坐標系線性移動,一般用來工廠里搬重物, 做裝備等. 這類機器人可以做的很大, 比如有做到近四十米,高八米的 (可以想象完全是一個可以內部移動的兩層樓了...);
柱狀/球狀機器人, 這里的柱/球狀是指機器人通過每個關節(jié)的運動, 使其末端點能達到的三維空間范圍的形狀. (這些個人倒不太常見, 可能是用在小型自動化領域內.)
SCARA機器人(也可參見Wikipedia上此文), 有兩個旋轉關節(jié)和末端一個平移關節(jié). 這種類型機器人在空間Z軸上是被鎖住的, 因此常用來插螺釘啊,搬搬小東西啊之類的, 很靈活小巧, 速度也快. 看著干凈, 還不占地.
最萬能的多關節(jié)型機器人(articulated robot), 這種機器人一般有六個旋轉關節(jié)(人的手臂也全是旋轉關節(jié), 不過關節(jié)數(shù)可比這類型機器人多多了...), 覆蓋工作空間大(能扭出各種姿勢來), 載重相對較高(更有力). 因此也是幾個工業(yè)機器人大廠商的主打產(chǎn)品.
并聯(lián)機器人(parallel robot), 這類機器人手臂不像前面介紹的那樣一段串聯(lián)著一段, 最終連接到末端, 而是直接各段手臂直接連接到末端上. 好處是什么? 避免了手臂運動誤差的串聯(lián)疊加效應, 每一段手臂的控制都或多或少會有誤差的, 如果是串聯(lián), 那么前一段手臂的誤差會直接疊加在接下去一段的誤差上; 這樣一段串著一段, 誤差也就一段積著一段了. (想象一下我們手臂的串聯(lián)效應, 現(xiàn)在如果我要伸手去前方1米處的蘋果, 于是規(guī)劃好了以肩膀與上臂60度, 上臂與前臂30, 前臂和手掌20度的姿態(tài)可以拿到, 于是閉起眼睛驅動我們的手臂達到這個目標姿態(tài), 但由于每個關節(jié)的控制總有1度左右的誤差范圍, 那么累加起來, 到最后手掌上, 離真正的目標姿態(tài)就有了3度的角度誤差范圍.(事實上, 由于幾何關系, 誤差不一定是簡單的相加, 但這里就不細談了); 而并聯(lián)的好處便是消除了這種串聯(lián)誤差效應, 因而能達到很高的運動精度; 壞處呢? 那就是運動空間受限了, 有那么多支手臂一起連著末端, 還怎么伸展的出去呢? 關于這類機器人的歷史可參看這里, 其常用在飛行模擬器上; 也有用在分揀上, 比如號稱速度最快的工業(yè)機器人-ABB的FlexPicker, 最快能在一分鐘之內做150次的物品拾起和放下, 常常用于在傳輸帶上揀面包抓香腸等.
接下來再說點工業(yè)機器人控制的知識:
工業(yè)機器人的運動和我們人的運動的首要區(qū)別, 是它并沒有視覺這樣的末端運動的閉環(huán)控制.
人可以在發(fā)現(xiàn)手沒有夠到水果時, 繼續(xù)前伸手, 直到觀察認為可以拿到為止; 但工業(yè)機器人不可以, 它沒有眼睛(沒有圖像檢測系統(tǒng))來查看它是不是伸到了目標點. 所以從這個角度來說, 它是一個開環(huán)控制. (至于開環(huán)控制和閉環(huán)控制的定義, 大家可以參見wikipedia的定義. 大致意思是閉環(huán)控制會將系統(tǒng)檢測到的信息反饋到控制器里去, 而控制器會利用這個反饋信息區(qū)調整自己的控制指令, 使得被控制的變量可以更快/準確/穩(wěn)定地達到目標值; 而開環(huán)控制則沒有或忽略了反饋信息, 即控制器充滿自信地一番計算后, 直接發(fā)出控制指令, 而至于被控制的量是不是達到目標值了, 就不理睬了. 最經(jīng)典的反饋控制是PID, 在化工流程, 運動控制等有非常廣泛的應用).
所以, 工業(yè)機器人的一個基本的運動控制過程一般是這樣的:
-> 用戶輸入目標點(如三維空間里的XYZ,以及姿態(tài)坐標)
-> 機器人通過對自己手臂和關節(jié)的分析, 計算出每個關節(jié)應該達到的目標值(旋轉關節(jié)就是指要轉到哪個角度, 平移關節(jié)就是指要移動哪個距離上)
-> 計算機將這些角度值發(fā)送給電機驅動程序
-> 電機驅動程序利用一定的控制方法(比如這兒就可以用PID了)來使電機驅動到目標值;
-> 結束
大家于是看到, 機器人只管把關節(jié)電機驅動到目標值, 至于之后每個關節(jié)連起來后是不是就真的到達了目標點, 它就管不著了. 你也許會問, 要是機器人的手臂參數(shù)就有誤差(e.g. 熱脹冷縮而長度改變, 內部掉了灰塵而掐著關節(jié)怎么辦), 那么計算得到的關節(jié)目標值就會包含這些誤差, 于是加起來就更不對了, 難道也不考慮么? 是的, 如果是這樣的話, 機器人也只能"瞎"著眼睛自顧自的往不準確的目標點跑去了. 你也許會再問, 那也簡單, 給機器人加雙"眼睛"不就行了么, 上面裝個攝像頭, 實時監(jiān)測機器人末端是不是真正達到了目標點, 這樣要是真沒達到, 就可以把這誤差信息反饋給機器人,機器人就可以調整控制, 不就可以這誤差消除掉了? 不行, 至少現(xiàn)在可不行. 第一, 現(xiàn)有的圖像算法很難通用地判別好一般工業(yè)環(huán)境下的一般機器人的末端, 更不用說穩(wěn)定地判斷機器人在三維空間里的立體姿態(tài)信息了(穩(wěn)定而準確地通過攝像頭獲得空間信息本身是視覺/機器人領域一個研究大難題, 這在以后的文章會再次提到). 第二, 現(xiàn)有的攝像頭以及圖像算法的本身又會帶來誤差問題. 有些工業(yè)應用對機器人運動控制的精度要求達到毫米級, 而如果攝像頭本身像素跟不上, 機器人還沒到目標點就報告成功, 那便適得其反了.
可見在工程環(huán)境下應用一個技術或產(chǎn)品, 其顧慮是非常多的, 其中有效, 穩(wěn)定, 和魯棒(robust)往往排在最前面. 放到工業(yè)機器人的設計里, 就是得讓機器人不管天冷天熱還是電磁輻射, 都得能正常得以預定精度運行, 不打折扣. 一套工業(yè)機器人系統(tǒng)的壽命要求十年不算長, 于是這十年就得保證能一直正常運行. 因此回到控制上, 我們就得非常小心得考慮每一個關節(jié)的特性模型. 現(xiàn)在市場上, 多關節(jié)運動機器人的到達精度一般能在零點幾個毫米上, 什么意思呢? 就是如果你切著目標點出拉一根頭發(fā)絲, 那么機器人"閉著眼睛"的每次運動都能恰好碰到這發(fā)絲而不會沖斷. 你可以繼而想象, 每一個關節(jié)本身的控制精度會達到什么程度!
正是由于精度控制的重要性, 對于機器人廠商來說, 自家的機器人使用什么樣的機械設計, 哪種控制方式, 采用哪套控制參數(shù), 以及怎樣的驅動電路, 可都是絕不外傳的看門本領了.
在基本的運動控制之上, 還有一層就是路徑規(guī)劃. 如果說運動控制是讓機器人更好的達到一個點, 那么路徑規(guī)劃就是讓機器人更好的走出一條(直/曲)線來.
比如我們會限定機器人以直線方式平移到第一個目標點, 然后以圓弧方式移到第二個點; 那么機器人就會按照一定的路徑規(guī)劃算法, 計算出整條路徑要走的中間點, 然后利用運動控制, 循著中間點一直走到終點為止. 盡管理論研究上, 這方面的規(guī)劃方法已經(jīng)相當成熟了(基本上你已看不到高校會有老師還做工業(yè)機器人的基本路徑規(guī)劃...). 如果你曾了解過機器人學, 也會覺得這是最基本的小兒科知識了. 但一放到工程應用上, 就總會有更深的學問出來. 關鍵詞只有一個: 精度. 前面提到天冷天熱電磁輻射,這兒還有機器人本身的運動過程中的變化的慣性, 在這么多可變因素的影響下, 仍然要保持精度, 非得把機械物理控制原理給解剖地一清二楚不可. ABB在工業(yè)機器人領域算是一個領頭了, 其機器人控制器用來打廣告的主要技術就是所謂的True-Move,. 啥意思呢? 就是不管快跑慢走, 該走直線就走出直線, 轉彎時該走圓就走出個正圓, 是truely right Move. 聽著簡單吧? 可別人就是做不出來或做不好, 而ABB就能靠它拿著成百上千萬的訂單.
好, 現(xiàn)在有了路徑規(guī)劃來計算整條路徑的運動點, 還有運動控制去到達每一個點, 那么一個工業(yè)機器人系統(tǒng)該有的功能算是完成了. 如果配上一套軟件, 可以讓用戶進行連續(xù)地對多條運動路徑進行編程, 并能把程序下載到機器人控制器上執(zhí)行; 另外還有軟件可以讓用戶進行仿真運動驗證, 而不用每次都跑到真實機器人上去調試; 那么開一家機器人公司的技術儲備就已經(jīng)完善啦.
那么說到公司, 我們再看看當前工業(yè)機器人市場的情況.
說到機器人制造商, 那么腦子里冒出來的一般就是瑞典的ABB, 美國的Comau, 日本的Denso, Epson, Fanuc, 德國的Kuka, 日本的Motoman等. 這些公司(或母公司)一般都在機械,電子, 或控制行業(yè)有至少半個世紀的經(jīng)驗積累, 因此有很強的技術優(yōu)勢. 其中ABB屬于技術硬, 產(chǎn)品范圍廣, 但思維較穩(wěn)重保守型, 不愿冒進, 屬傳統(tǒng)強勢; 德國Kuka則秉承德國人做精做強的特點, 很快跟進,而且和德國宇航局(DLR)有不少合作, 后援很強. 經(jīng)常會有些業(yè)內算是大膽的動作, 比如贊助足球機器人比賽RoboCup(因為那年我正好去了Atlanta參加Robocup小型組的比賽, 而Kuka是首席贊助商,所以印象深刻); 推出輕小型工業(yè)機器人(Light weight robot, LBR), 這是一個你可以放在桌臺上,或拎在手上的機械臂, 其實是DLR的研究成果的市場化; 研發(fā)移動平臺的機械臂; 把機器人放到迪士尼樂園里做刺激的游戲飛椅; 第一個推出能舉起一噸重物的機器人; 經(jīng)常把機器人放到好萊塢電影里客串等等; 日本的Denso,Epson做的多是小型化機器人, 所以在消費電子行業(yè)用的比較多, 比抓放手機,芯片之類的; 而Fanuc和Motoman則是和ABB激烈競爭的對手(類型的例子, 大家可以想象汽車行業(yè)里日本豐田,本田對老福特通用的挑戰(zhàn)方式么?).
國內的情況較為慘淡, 沈陽新松還有哈工大曾經(jīng)自己開發(fā)過工業(yè)用機器人, 甚至曾在一汽的生產(chǎn)線上使用過(但據(jù)說已不再用,應該是機器人自己帶來的產(chǎn)品"問題"比效益多), 但已經(jīng)不知道現(xiàn)在還在不在做了, 聽說是基本轉做其他類型的機器人去. 國家曾有一段時間支持過工業(yè)機器人的攻關開發(fā), 也聯(lián)合了多個工科牛校的工作者們, 但仍然沒有做出能和以上這些公司競爭的市場化產(chǎn)品出來, 可以猜想主要地還是精度, 穩(wěn)定度等工程老問題 (當然也有人將原因推在國內制造精度跟不上, 但其實在這樣全球化的環(huán)境下, 基本元器件國內國外的都能購買, 并沒有讓國內企業(yè)一切打包制造的必要). 慢慢地, 國家也沒有在這方面繼續(xù)投入, 所以現(xiàn)在看來, 國內在自創(chuàng)工業(yè)機器人上基本是停滯狀態(tài)(如果同學們看到還有教授博士拿這個撈錢做項目的, 就得小心看看是不是忽悠了); 如果有研究項目在做,那主要也偏向于工業(yè)機器人附件, 如視覺/力感應等檢測系統(tǒng)等.
從全球來看, 當前工業(yè)機器人總使用量在100萬臺左右, 并以平均每年10萬臺左右的速度增加. 使用量最大應該是日本(占全球1/4~1/3), 接著是德國北美韓國中國等; 09年由于經(jīng)濟危機, 使用量的增長受到了很大影響, 可能只有往年的一半左右.
從應用行業(yè)來看, 工業(yè)機器人一般分為汽車行業(yè)(automotive industry)和其他行業(yè)(general industry), 大致是各占一半. 汽車行業(yè)上一般有沖壓, 動力總成,白車身,噴涂以及總裝(都是汽車制造工業(yè)的術語)等, 每個工藝都可以有工業(yè)機器人的參與; 而其他行業(yè)則多了, 從搬運"中華"香煙到打磨"波音"飛機葉片, 只有想不到的各種千奇百怪的應用.
由于工業(yè)機器人技術的相對成熟, 以及日本機器人制造商的低價策略, 整個機器人市場對一套機器人系統(tǒng)的出價也在逐漸下降, 所以現(xiàn)在利潤空間并不算高; 比如Kuka集團的08年稅前利潤率(EBIT/Revenue)在4%, 而ABB的機器人公司也只是貢獻了5~6%的稅前利潤率(相對ABB的電力和自動化公司幾倍的銷售額和利潤率, 這可不算是有吸引力的), 這和IT行業(yè)Intel或Google動輒20~30%的利潤率無法相提并論(當然即使IT業(yè), 也要看公司的行業(yè)處境, 比如09年至今AMD的利潤率就是負值了...). 當然, 我想這也都是和相關行業(yè)整體利潤水平密切相關的, 比如自動化行業(yè)和制造行業(yè)(如典型地, 西門子和富士康的稅前利潤率均在5%左右或以下), 而工業(yè)機器人行業(yè)夾在二者中間, 自然高不起來太多.
當然, 利潤空間的降低往往意味著成本降低或技術進步, 對消費者來說并不是壞事. 因此, 現(xiàn)在機器人研發(fā)的一個重點方向就是怎樣降低成本, 以開發(fā)出白菜價般的工業(yè)機器人系統(tǒng)來, 希望通過這種方式來極大地擴張其應用行業(yè)的范圍和深度. 而另一方面, 銷售工程師們也在竭盡心力, 到處搜尋能夠被機器人化的具體工藝來, 推動其自動化進程.
也許有一天, 人類會對"體力勞動"這個名詞開始陌生, 因為和這個名字有關的所有工作都已被工業(yè)機器人來代替; 而這些機器人創(chuàng)造出來的財富, 便足以支持地球上整個人類去暢游在創(chuàng)造性的勞動樂趣中了.

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