工業機器人
---柔性智能制造裝備先行者智能制造淵于人工智能的研究。一般認為智能是知識和智力的總和，前者是智能的基礎，后者是指獲取和運用知識求解的能力。人工智能就是用人工方法在計算機上實現的智能。近半個世紀特別是近20年來，隨著產品性能的完善化及其結構的復雜化、精細化，以及功能的多樣化，促使產品所包含的設計信息和工藝信息量猛增，隨之生產線和生產設備內部的信息流量增加，制造過程和管理工作的信息量也必然劇增，因而促使制造技術發展的熱點與前沿，轉向了提高制造系統對于增長的制造信息處理的能力、效率及規模上。目前，先進的制造設備離開了信息的輸入就無法運轉，柔性制造系統（FMS）一旦被切斷信息來源就會立刻停止工作。專家認為，制造系統正在由原先的能量驅動型轉變為信息驅動型，這就要求制造系統不但要具備柔性，而且還要表現出智能，否則是難以處理如此大量而復雜的信息工作量的。其次，瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復雜環境，也要求制造系統表現出更高的靈活、敏捷和智能。因此，柔性智能制造裝備越來越受到高度的重視。
智能制造裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合。而所謂的柔性則是指能適應生產場地、制造對象、生產模式的改變而改變的能力;隨著人工智能的發展和人工生產成本不斷上升,智能制造裝備需求越來越大; 十二五規劃重點著墨高端裝備制造，自動化需求催生工業機器人市場高速增長。高端裝備制造作為十二五規劃七大戰略產業之一，將會在未來5年加速產業升級與結構調整，對制造自動化會產生強烈需求，工業機器人市場將高速成長。
工業機器人是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。工業機器人按執行機構運動的控制機能，可分點位型和連續軌跡型。點位型只控制執行機構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；連續軌跡型可控制執行機構按給定軌跡運動，適用于連續焊接和涂裝等作業，主要有焊接機器人和噴涂機器人。
圖1 焊接機器人
按程序輸入方式區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程序文件，通過RS232串口或者以太網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，將指令信號傳給驅動系統，使執行機構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動執行機構，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，控制系統從程序存儲器中檢出相應信息，將指令信號傳給驅動機構，使執行機構再現示教的各種動作。
圖2 點膠機器人
示教輸入程序的工業機器人稱為示教再現型工業機器人。具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業機器人，能在較為復雜的環境下工作；如具有識別功能或更進一步增加自適應、自學習功能，即成為智能型工業機器人。
圖3 視覺機器人
移動機器人是工業機器人的一種類型，具有計算機控制，具有移動、自動導航、多傳感器控制、網絡交互等功能，它可廣泛應用于機械、電子、卷煙、醫療、造紙等行業的柔性搬運、傳輸等功能,其典型產品:AGV(自動導航小車)。
圖4 AGV小車
我國工業機器人起步于70年代初，其發展過程大致可分為三個階段：70年代的萌芽期;80年代的開發期;90年代的實用化期。而今經過20多年的發展已經初具規模。目前我國已生產出部分機器人關鍵元器件，開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業機器人。一批國產工業機器人已服務于國內諸多企業的生產線上;一批機器人技術的研究人才也涌現出來。一些相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化設計制造技術;工業機器人控制、驅動系統的硬件設計技術;機器人軟件的設計和編程技術;運動學和軌跡規劃技術;弧焊、點焊及大型機器人自動生產線與周邊配套設備的開發和制備技術等。某些關鍵技術已達到或接近世界水平。工業機器人被廣泛應用于汽車、電子以及化工領域。在中國，有50%的工業機器人應用于汽車制造業，其中超過半數為焊接機器人;在發達國家，汽車業機器人占到了工業機器人總量的53%。國際機器人工業聯合會(IFR)預測，2014年中國將成為全球大工業機器人市場，銷量為3.5萬部，比2011年增長約60%，占全球總銷量17%。基于勞動力成本和職業風險控制等方面的考量，一些特殊崗位機器人取代工人也是大勢所趨。
