机器人课程报告

课课程程体体会会 工业机器人的认知和发展工业机器人的认知和发展 姓姓名名 学学号号 院院系系 专专业业 年年级级 指导教师指导教师 年年月月日日 新乡学院本科课程体会 前前 言言 工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用 机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、 具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人 是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动 机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。 新乡学院本科课程体会 第第 1 1 章章 目前我国工业机器人产业存在的问题目前我国工业机器人产业存在的问题 1.11.1 通用性通用性 工业机器人可编程，支持多自由度运动，因此应用较灵活。虽然不及人类， 但相对于很多工业自动化常见的专机(专为一类工业应用或一家客户定制的机电 集成方案)，工业机器人还是灵活多了。工业应用改动不太大时，是可以通过机 器人重新编程来满足新的需求，而无需在硬件上再做大量投资。但相应的，它的 相对不足会是效率。毕竟专机是为一个应用定制的，因此虽牺牲通用性但实现了 效率优化，在产量这个客户非常关心的指标上能完成地很好。 1.21.2 机电性能机电性能 工业机器人普遍能达到低于 0.1 毫米的运动精度(指重复运动到点精度)， 抓 取重达一吨的物体，伸展也可达三四米。 这样的性能虽不一定能轻易完成苹果手 机上一些“疯狂”的加工要求，但对绝大部分的工业应用来说，是足以圆满完成 任务。随着机器人的性能逐渐提升，以前一些不可能的任务也变得可行起来(如 激光焊接或切割，曾需要专门的高精度设备来指导激光的走向，但随着机器人精 度的提升，现在也变得可依赖机器人本身的准确运动来代替了)。但相比传统高 端设备， 如高精度数控机床， 激光校准设备， 或特殊环境(高温或特低温)设备等， 工业机器人尚力不能及。 1.31.3 人机合作人机合作 传统的工业机器人是关在笼子里工作的，因为它实在危险(想象一个抓着几 十或几百公斤的家伙以四米每秒的速度甩着，谁也不想靠近吧)。主要原因是一 般机器人， 基于成本与技术的考虑，不会集成额外的传感器去感知外部的特殊情 况(如突然有人触碰)，它只会“傻傻”得照着人类编好的程序日复一日的动着， 除非有外部信号告诉它停止。所以常见的方案就是为机器人配备笼子，当笼子门 打开时，机器人收到信号便自动暂停。对安全的考虑，自然给机器人集成带来了 很多额外的成本，笼子可能并不贵，但毕竟要为此仔细考虑产线排布，增加产线 面积，改变人机合作方式等，从而影响生产效率。所以最近比较受关注的工业机 器人都以能安全地和人一起工作“为荣” ，如 RethinkRobotics 的 Baxter， UniversalRobots 的 PR 系列， 以及很多传统工业机器人巨头(ABB， kuka， Yaskawa 新乡学院本科课程体会 等)的半概念半成品的机器人。而从产业需求看来，已通过传统工业机器人解决 了对精度速度重量等自动化需求后，也的确是时候开始满足人机安全合作了。 1.41.4 成本成本 机器人的成本从小型号的几万 RMB 到大型的上百万 RMB 都有。 这个成本自然 低于高端专业制造设备，但也可能会高于国内小集成商们拼凑出的自动化方案 来。 但从一直来西方工业界及近几年国内制造业对机器人的欢迎程度看来，说明 机器人自动化的经济优势普遍到了一个临界点，超过了其他替代方案(人工，或 专机)，看来这个成本还是值得的。 其实要走传统机器人的老路， 那硬件成本降低空间不大。工业机器人基本是 一个开环的运动机构，靠的就是电机和齿轮箱的高精度配合。而大部分领先厂商 的这些关键零部件都是从日本几家厂商那买的，(这也是国内公司自己制造的机 器人，买同样的零部件，也不会便宜多少，因为日本厂商不会为了你这点量给多 少折扣)。除非中国零部件制造商能静下心来，努力追赶上日本人的技术，从而 以价格优势打破多年来的垄断，才能真正促进国内机器人厂商的发展。 另一个就是另辟蹊径， 追求其他技术和市场。如 RethinkRobotics 当时甚至 考虑用塑料的齿轮箱来降低成本，而通过视觉来弥补运动精度损失，就像人的眼 睛来辅助手的精微操作一样。但毕竟不能一步登天，所以 Baxter 机器人暂时在 精度和速度上完全无法与传统机器人相比，但在它能处理的物料抓放的应用中， 却也足够了。也许随着 Rethink 的努力，会在硬件较差的情况下，通过软件的智 能化弥补，来达到与传统工业机器人竞争的程度(那就是真颠覆这些传统大厂商 了)。 1.51.5 智能性智能性 之所以将智能型放在最后一点，因为相对现在市场对机器人的主流需求(即 强，快，准 )，它暂时还不是最迫切的。这也体现了传统工业机器人的优势(任劳 任怨，保质保量，是个“干活”的好手 )和不足(但很“笨” ，老得让人教)。但不 代表智能型不重要，相反企业已经开始做技术投资了。比如怎么让机器人更好的 理解人的指挥意图，相对自主的去理解并规划任务，而不需一个点一个点得让人 告诉它怎么走;如何让机器人在外围环境发生变化下(光线变暗影响图像识别， 传 新乡学院本科课程体会 送带上物品有损坏需要特殊处理 )自动适应;如何通过触觉视觉听觉等感知判断 零部件的装配质量，等等。 这方面美国人做的比较好(当然他们也是避实击虚，因为传统工业机器人硬 件 上 的 技 术 和 市 场 已 基 本 被 日 本 欧 洲 企 业 统 治 ) ， ROSIndustrial ， RethinkRobotics 等都在做有领先的尝试。 1.61.6 人才匮乏人才匮乏 工业机器人顺应时代发展，行业前景广阔，然而，该领域人才供需失衡的矛 盾正日益凸显。 一方面是机器人厂商、 系统集成商以及汽车加工制造业求贤若渴， 另一方面是人才供给不足，难以满足企业用人需求。 、究其原因，主要是相对近 年来国内机器人产业所表现出来的爆发性发展态势，高校、 职校等培训机构的课 程设置仍然滞后，尽管一些机器人厂商提供相关培训，却存在品牌针对性过强， 推广力度不足、 配套设施不足以及培训网点有限等短板，难以达成系统的教学流 程， 尚不能与全国各地求学者的需要很好地契合，导致众多有志投身机器人行业 者求学无门。 新乡学院本科课程体会 第第 2 2 章章 我国未来工业机器人产业发展趋势和方向我国未来工业机器人产业发展趋势和方向 2.12.1 大力发展机器人关键零部件大力发展机器人关键零部件 针对 6 自由度及以上工业机器人用关键零部件性能、 可靠性差，使用寿命短 等问题，从优化设计、材料优选、加工工艺、装配技术、专用制造装备、产业化 能力等多方面入手， 全面提升高精密减速器、 高性