導(dǎo)語：如何才能寫好一篇工業(yè)機器人，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

尹鏇博說，這些“鋼鐵之軀”的到來恰逢中國人口拐點的到來，人口紅利逐漸消失帶來的招工難、成本高，使得未來雇傭機器人成為必然。

若從微觀角度來看，企業(yè)內(nèi)部也正在進行勞動力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，尹鏇博說：“以前3月到4月的大量招工潮或許會逐漸減退，但對于高附加值的工人需求在不斷提升，機器人與機器人之間協(xié)調(diào)和控制的崗位需求在誕生，只是原本超低附加值的工位被取代。”

在2015年末的第二屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會上，2006年就宣稱要用機器人代替工人的富士康創(chuàng)始人兼總裁郭臺銘表示，傳聞中的工人大規(guī)模失業(yè)只是杞人憂天，“未來工人會由當(dāng)前的手工勞作為主轉(zhuǎn)變?yōu)槟X力工作為主。”

那么，真正的替代潮是否已經(jīng)到來？

進階工業(yè)2.0

羅克韋爾自動化中國區(qū)市場推廣經(jīng)理李仲杰告訴記者，從公司多年為客戶提供自動化解決方案的經(jīng)驗來看，工業(yè)自動化的運用也有一個自上而下的過程，“以往更多是在資源密集型的重工業(yè)生產(chǎn)和汽車制造行業(yè)，比如在較早開始運用機器人的汽車產(chǎn)業(yè)，如今很少看到大量工人的情況。不過近年來，食品飲料、包裝等消費品行業(yè)以及生命客戶行業(yè)也開始成為我們新的業(yè)務(wù)增長點”。

尹鏇博也向記者表示，目前臺達所深耕的電子消費品市場就是一個全新且巨大的市場，“以一臺機械手臂能夠取代3個人來估算，假設(shè)目前全國有1個億的制造工人，就有超過3000萬臺機械手臂的市場容量。”

只是，問題的關(guān)鍵在于，如何評估機器人的適用性？

以汽車制造業(yè)為例，雖然機器人的應(yīng)用可以保持工序的一致性，但機器人更適合大規(guī)模生產(chǎn)，“就以單個汽車廠為例，一次性投入的成本在百億以上，如果一年只生產(chǎn)幾百輛車，恐怕很難收回成本?！崩钪俳芨嬖V記者，機器人擅長的更多是大批量重復(fù)單一動作，所謂的“無人工廠”更接近于烏托邦，“如果生產(chǎn)線需要同時應(yīng)對多款車型，對于機械設(shè)備與控制系統(tǒng)的要求更為復(fù)雜，那么投入的資金與時間成本更巨大”。

如果細化至消費電子企業(yè)本身，尹鏇博強調(diào)，因為擁有大腦和自我意識，人工顯然更適合辨識與靈活組合，這對現(xiàn)階段的機器人來說很困難，“未來，機器人的市場有多大，取決于它們在識別領(lǐng)域能夠做得多深，可以多大程度上取代人的手工作業(yè)?！?/p>

劉陽（化名）是富士康鄭州工廠的一名工人，負(fù)責(zé)iPhone6s的主裝工作，在工廠的3年間，他也擁有了越來越多機器人伙伴，其中大部分品牌來自日本，“現(xiàn)在的攝像頭、電池安裝、電池板焊接都由機器人來完成，單一工序，比如器材的投遞也全部由機械臂操作，但組裝部分，類似拋光、打磨等精細工序還是需要人工”。

此外，企業(yè)對于機器人的依賴程度，同樣的工位，偏好人還是機器人來完成？“管機器人容易，管理人會有各種問題，每個企業(yè)因人而異?！币洸┱f。

劉陽也向記者證實：“在富士康內(nèi)部，一條生產(chǎn)線動輒上百人，一個車間上千人，整個工廠幾萬人，很容易發(fā)生爭吵打架事件，管理壓力不小?！?/p>

當(dāng)然，很多人忽視的是，工業(yè)機器人是否被大范圍應(yīng)用，也取決于企業(yè)本身是否具備了自動化的條件。臺達會定期前往客戶的工廠做自動化可行性評估，但尹鏇博常常發(fā)現(xiàn)不少工廠連標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序都沒有建立起來，產(chǎn)品設(shè)計、工序設(shè)計的一致性都沒有達到，對于并不具備學(xué)習(xí)能力的工業(yè)機器人而言，要上馬作業(yè)幾乎不可能?！昂芏嘀行∑髽I(yè)都誤以為，只要買了機器人，就可以解決他們很多事，其實不然，自動化對于企業(yè)本身的要求并不低?！?/p>

如果將當(dāng)年美國福特第一條自動化生產(chǎn)線的誕生作為工業(yè)2.0的標(biāo)志，那么正如工信部部長苗圩所言，現(xiàn)階段國內(nèi)大量中小企業(yè)還在做工業(yè)2.0的補課。

成本因素

中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，得益于汽車、電子、食品等行業(yè)規(guī)模的增長，2014年中國工業(yè)機器人需求量約6.14萬臺，同比增長約30.3%，而 2010年的需求量僅為2.32萬臺。

尹鏇博告訴記者，臺達的調(diào)研顯示，2012年整個消費電子行業(yè)，人與機器的生產(chǎn)比例大致為4：6，現(xiàn)在已超過3：7，甚至有些大型制造企業(yè)已達2：8?！耙驗闄C器取代的進展快，也讓國內(nèi)不少電子廠不需要追隨紡織廠、玩具工廠外遷來尋求更低的制造成本?！?/p>

那么雇個機器人有多貴？就目前工業(yè)機器人的投資回報周期來看，像臺達從2014年到2015年生產(chǎn)的DRS40L DRS60L以及DRV90三款3公斤負(fù)重的機器人，最短一年到一年半就能收回成本，從整體行業(yè)來看，3-5年為常規(guī)的回報周期，而汽車廠則通常以10年計。

那么有沒有可能進一步下調(diào)價格，將回收周期縮短？尹鏇博坦言，價格有下降空間，但問題在于，現(xiàn)在銷售的機器人中，超過80%依賴進口，即便剩下20%國產(chǎn)機器人，核心零部件還是必須進口。

與諸多制造產(chǎn)業(yè)類似，國產(chǎn)化的比例很大程度上決定了成本高低。從機器人的產(chǎn)業(yè)鏈來看，有兩大核心，首先是機械制造環(huán)節(jié)。盡管現(xiàn)在CPU的運算速度一次次超越峰值，但是如何讓機械運作跟得上系統(tǒng)速度？另一項，就是唇齒相依的控制層與感知層面的技術(shù)。

篇2

[關(guān)鍵詞]工業(yè)機器人 編程 示教

一、機器人編程語言系統(tǒng)的組成

機器人編程語言像一個計算機系統(tǒng),包括硬件、軟件和被控設(shè)備。即機器人語言包括語言本身、運行語言的控制機、機器人、作業(yè)對象、周圍環(huán)境和設(shè)備接口等。機器人編程語言系統(tǒng)的組成如圖1所示。圖中的箭頭表示信息的流向,機器人語言的所有指令均通過控制機經(jīng)過程序的編譯、解釋后發(fā)出控制信號。

控制機一方面向機器人發(fā)出運動控制信號,另一方面,向設(shè)備發(fā)控制信號,設(shè)備如機器人焊接系統(tǒng)中的電焊機以及機器人搬運系統(tǒng)中的空壓機等。周圍環(huán)境通過感知系統(tǒng)把環(huán)境信息通過控制機反饋給語言,而這里的環(huán)境是指機器人作業(yè)空間內(nèi)的物置、姿態(tài)以及物體之間的相互關(guān)系。

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二、工業(yè)機器人的語言功能

1.運算功能。運算功能是機器人最重要的功能之一。對于裝有傳感器的機器人所進行的主要是解析幾何運算,包括機器人的正解、逆解、坐標(biāo)變換及矢量運算等。根據(jù)運算的結(jié)果,機器人能自行決定工具或手爪下一步應(yīng)到達何處。

2.運動功能。運動功能是機器人最基本的功能。機器人的設(shè)計目的是用它來代替人的繁復(fù)勞動,因此機器人發(fā)展到今天,不管其功能多么復(fù)雜,動作控制仍然是其基本功能,也是機器人語言系統(tǒng)的基本功能。機器人的運動功能就是機器人語言用最簡單的方法向各關(guān)節(jié)伺服裝置提供一系列關(guān)節(jié)位置及姿態(tài)信息,由伺服系統(tǒng)實現(xiàn)運動。

3.決策功能。所謂決策的能就是指機器人根據(jù)作業(yè)空間范圍內(nèi)的傳感信息不做任何運算而做出的判斷決策。這種決策功能一般用條件轉(zhuǎn)移指令由分支程序來實現(xiàn)。條件滿足則執(zhí)行一個分支,不滿足則執(zhí)行另一個分支。

三、機器人的坐標(biāo)系統(tǒng)

要想操控機器人完全按照設(shè)定的軌跡運動,必須明確機器人的坐標(biāo)系統(tǒng),在什么情況下該用何種坐標(biāo)系。當(dāng)前的主流機器人都是采用6自由度,即6個能夠獨立活動的坐標(biāo)軸,如圖2所示:

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機器人可以建立的坐標(biāo)系有“World坐標(biāo)系”,“Base坐標(biāo)系”,“Tool坐標(biāo)系”,“Axis軸坐標(biāo)系”四個。各個坐標(biāo)系統(tǒng)的特點和用途均不一樣:Axis坐標(biāo)一般用來操作機器人的各個軸的運動(如果是六個自由度的機器人會有A1-A6六個軸,每個軸都有自己的旋轉(zhuǎn)方向和角度),機器人在運行過程中需要各個軸之間配合運動,有旋轉(zhuǎn)也有直線等;World坐標(biāo)系統(tǒng)主要是在編程的時候用來標(biāo)定機器人的初始位置以及零點位置,該坐標(biāo)系統(tǒng)類似于空間三維坐標(biāo)系統(tǒng);Tool坐標(biāo)主要是機器人在進行實際工作時的一個參照坐標(biāo)系,他的工具可以是夾具、焊鉗或者噴槍等;Base坐標(biāo)主要是機器人相對于自身的坐標(biāo)系統(tǒng),其原點一般在機器人底座的中心點。

四、工業(yè)機器人的編程

所有的機器人編程主要是從定義機器人運行軌跡和運行方式入手的。當(dāng)前主流的機器人都是采用定義三種軌跡方式:點到點,直線和圓弧。

1.點到點的移動:工作空間內(nèi)機器人始終在兩點之間的定位,以最快的路徑進行,而且所有的軸的移動同時開始和結(jié)束,所有的軸必須同步;這時無法精確的預(yù)計機器人的軌跡。采用該語句進行程序設(shè)計在實際操作過程中容易出現(xiàn)無法預(yù)知的運動軌跡,如圖3,容易造成一定的安全事故,因此,在編程的時候盡量不用或者少用該語句。

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篇3

Meeting the requirement with easy， fast and efficient method is the target in the field of manufacturing. So an intelligent and automatic production line is really important. Germany has put forward the conception industry 4.0 and China also promotes the plan "Made in China 2025".

未來生產(chǎn)力

未來的工業(yè)大批量生產(chǎn)是怎么樣的？還有多少工作需要人工操作？筆者認(rèn)為隨著智能工業(yè)化的普及，機器人工業(yè)革命將離我們越來越近：許多人工生產(chǎn)崗位被淘汰，取而代之的是智能化機器人更大規(guī)模的生產(chǎn)力以及有效的生產(chǎn)成本控制。

全球自動化趨勢正加速到來，中國制造業(yè)面臨的最大難題將是機器智能和自動化帶來的沖擊。在可預(yù)見的將來，機器人行業(yè)將與大數(shù)據(jù)、移動通信等進行跨領(lǐng)域技術(shù)融合，基于服務(wù)創(chuàng)新的機器人產(chǎn)業(yè)體系也許很快就要到來。

機器人出現(xiàn)在工廠里并不新鮮。幾乎在每一個制造業(yè)部門，從汽車到半導(dǎo)體，它們都變得不可或缺。電動車企業(yè)特斯拉公司在加利福尼亞州弗里蒙特有個新計劃，要使用160個具有高度靈活度的工業(yè)機器人每星期組裝約400輛汽車。每當(dāng)一個新的汽車底盤到了流水線的下一個位置，便會有多個機器人圍上來，協(xié)同操作。機器人能夠使用機械手臂自主切換工具，完成各種任務(wù)。比如，同一個機器人能安裝座位、更換設(shè)備、涂黏合劑并將風(fēng)窗玻璃安裝到位。據(jù)國際機器人協(xié)會稱，工業(yè)機器人全球的出貨量在2000～2012年間增長了60%以上，2012年的總銷售額約為280億美元。迄今為止，全球增長最快的市場是中國，機器人裝置在2005～2012年間以每年大約25%的速度增長。

目前，工業(yè)機器人也有其局限性，對于指令只能做到簡單規(guī)律性的重復(fù)，也就是說，還沒有達到所謂的“智能”。例如，在搬運箱子過程中，只能完成從A點到B點的運輸，如果途中發(fā)生以外掉落，工業(yè)機器人無法自動識別并將貨物拾起繼續(xù)完成運輸。如今工業(yè)機器人的工作單一性也是局限之一，同一條生產(chǎn)線上很難實現(xiàn)根據(jù)客戶需求訂制完成幾個不同方案，可見還未達到真正的“智能化生產(chǎn)”，這也是工業(yè)機器人所追求的。

向工業(yè)4.0邁進的KUKA機器人

2015年8月26日，世界領(lǐng)先的機器人公司KUKA ，登陸2015第十一屆上海國際汽車制造技術(shù)及裝備與材料展覽會（AMTS 2015）的車身焊裝工程展區(qū)，展示車身焊裝工程最先進的產(chǎn)品和技術(shù)。

此次KUKA攜帶三臺機器人組成的機器人焊接與涂膠應(yīng)用工作站參展，展示柔性自動化解決方案。其中有KUKA最新的重負(fù)載機器人FORTEC系列KR360 R2830，展示白車身零件的抓取和搬運。而特別為汽車行業(yè)研發(fā)的QUANTEC系列KR210 R2700 extra， 則出色展示白車身零件的焊接應(yīng)用和涂膠應(yīng)用。

汽車財經(jīng)全媒體對庫卡機器人（上海）有限公司汽車行業(yè)銷售部經(jīng)理王磊進行了專訪。機器人在汽車制造中的應(yīng)用，他認(rèn)為機器人在如今工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用很廣，最具代表性的是汽車行業(yè)。KUKA工業(yè)機器人在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用占所有業(yè)務(wù)的50%～60%。王磊表示：“如今人工仍然是工業(yè)化進程中最核心價值， 同時，機器人的應(yīng)用將成為定義行業(yè)未來發(fā)展的關(guān)鍵元素。高效、靈活以及最重要的安全的生產(chǎn)系統(tǒng)只有在充分尊重生產(chǎn)員工需求的基礎(chǔ)下，才有可能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的自動化理念?！痹诒敬蜛MTS 2015上，KUKA不僅展示其產(chǎn)品怎樣提高客戶的競爭力，更要證明公司如何在一個全球電子化的時代擁抱這個大趨勢。

KUKA機器人相對于這一領(lǐng)域其它品牌的優(yōu)勢尤為明顯，在四大工業(yè)機器人家族中，KUKA在汽車行業(yè)中的應(yīng)用是全球最成功，在中國占有率最高、銷量最多；在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用包括整車廠中的焊接、涂膠、搬運、裝配、緄邊、激光焊接、沖壓、總裝等環(huán)節(jié)；KUKA工業(yè)機器人平均2年維護更新一次，7～8年不壞，具有極高的可靠性，大大為企業(yè)減少了使用成本和投資成本； KUKA工業(yè)機器人在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上有著非常大的優(yōu)勢，其中中型機器人能夠基本完成焊裝車間95%的工作； KUKA機器人在材料方面也有革新，使其輕量化，用鋁合金作為材料；KUKA機器人目前全球裝機量已超過15萬臺。截至2015年8月底，KUKA機器人中國的訂單數(shù)已經(jīng)超過2014年的訂單數(shù)。和人工相比，工業(yè)機器人生產(chǎn)的汽車零部件產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性更高，同時將人工從危險、重復(fù)、繁重的工作當(dāng)中解放出來，參與到更加高級的智能化研發(fā)當(dāng)中。

庫卡機器人（上海）有限公司建立于2000年。庫卡公司工業(yè)機器人至今已在全球安裝了超過15萬臺工業(yè)機器人。公司生產(chǎn)有效負(fù)荷能力3kg到1300kg的五軸和六軸機器人，其工作范圍從635mm到3900mm不等，全部由一臺基于計算機的操控平臺控制。KUKA機器人廣泛應(yīng)用在儀器、汽車、航天、消費產(chǎn)品、物流、食品、制藥、醫(yī)學(xué)、鑄造、塑料等工業(yè)上。主要應(yīng)用于材料處理、機床裝料、裝配、包裝、堆垛、焊接、表面修整等領(lǐng)域。

KUKA機器人在如今工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用很廣，最具代表性的是汽車行業(yè)。KUKA工業(yè)機器人在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用占所有業(yè)務(wù)的50% ～ 60%。

――庫卡機器人（上海）有限公司

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【關(guān)鍵詞】 快速切換；工業(yè)機器人；安裝調(diào)試

隨著時代的發(fā)展，人類生產(chǎn)力的開始變革，人工逐漸被機械取代，開始廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)的各個方面。尤其是工業(yè)機器人的誕生，在很多方面代替了人工勞動，使生產(chǎn)向自動化邁進，顯著提高了生產(chǎn)效率。此外，工業(yè)機器人具有很多人工沒有的優(yōu)點，如適用性強、重復(fù)精度高等，這些優(yōu)點使其在電子、物流、化工和航天等多個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。在我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的背景下，使用工業(yè)機器人可以節(jié)約人力資源，增強企業(yè)的生產(chǎn)力，在相關(guān)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和提升裝備制造能力方面具有十分重要的意義。

一、工業(yè)機器人的定義

工業(yè)機器人是一類面向工業(yè)領(lǐng)域的具有多關(guān)節(jié)機械手的機器裝置，有一定的自動性，主要是靠自身動力和外界控制來實現(xiàn)功能的。它受人類操縱，按照預(yù)先編排的程序執(zhí)行指令?，F(xiàn)代的改良版的工業(yè)機器人可以人工智能根據(jù)制定的原則綱領(lǐng)來運作。除此之外工業(yè)機器人還具有一定的柔韌性和擴展性，可以根據(jù)接收到的信號完成規(guī)定運動，從而快速適應(yīng)新環(huán)境。

工業(yè)機器人的手部還有一個名字就是末端操作器，是指機器人手腕上用來直接抓握零件或執(zhí)行作業(yè)的部分。工業(yè)機器人的作業(yè)能力和效率深受其末端操作器能力的影響，因此可以通過以下操作提高機器人的作業(yè)能力、作業(yè)效率：改良操作器的設(shè)計，提高其靈活程度和臨場反應(yīng)能力，為機器人配置專門的工具庫和作業(yè)所需的相關(guān)操作器，定期更新末端操作器的自動更新系統(tǒng)。結(jié)合上述方法，提高工業(yè)機器人工作能力，并在此基礎(chǔ)上使用工具庫中的各種操作器、借助工作自動轉(zhuǎn)換來達到完成任務(wù)的目的。

二、快換裝置的優(yōu)點

快速轉(zhuǎn)換裝置的優(yōu)點如下：第一，可以在極短時間內(nèi)完成生產(chǎn)線的更換；第二，各種工具的更換快速準(zhǔn)確；第三，可以在應(yīng)用中同時使用多個末端執(zhí)行器，增加機器人柔性；第四，可自動交換末端執(zhí)行器取代原有功能復(fù)雜的功能執(zhí)行器。

機器人快換裝置能夠做到在制造和裝備的過程中快速交換使用不同的末端執(zhí)行器，從而達到增加柔性的目的，已經(jīng)在自動點焊、沖壓、檢測、裝配、包裝等操作方面廣泛應(yīng)用。另外，快換裝置能夠在一些突況下為其提供備份工具，減少意外事件的發(fā)生，機器人快換裝置自動更換備用工具比人工更換工具更加快速方便?？焖傺b置還在一些非機器人領(lǐng)域，如托臺系統(tǒng)、人工材料抓舉等領(lǐng)域上有著十分積極的作用。

三、對工人機器人進行安裝調(diào)試的意義

第一，影響設(shè)備性能。運轉(zhuǎn)中的設(shè)備如果出現(xiàn)安裝、調(diào)試不夠精準(zhǔn)的現(xiàn)象，設(shè)備就容易出現(xiàn)難以固定、震動、移位等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致機器人無法按設(shè)計速度運轉(zhuǎn)；型號較大的設(shè)備的重心如果沒有準(zhǔn)確固定在支撐點上，生產(chǎn)中會出現(xiàn)傾斜，會對生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響甚至危害工作人員的人身安全。

第二，影響設(shè)備壽命。如果兩個相連設(shè)備的運轉(zhuǎn)軸的中心不在一條線上，那么運轉(zhuǎn)中軸就會長時間承受彎曲帶來的壓力，直徑較大的軸長期處于此狀態(tài)，最終會斷裂；包含相對運動的設(shè)備，若安裝位置不夠準(zhǔn)確，其相對運動面上就難以保持受力平衡，很快會出現(xiàn)磨損，帶來不同程度的損傷。

第三，影響設(shè)備的作業(yè)率。設(shè)備的安裝、調(diào)試準(zhǔn)確性沒有保障，發(fā)生故障的次數(shù)就會增加，就會需要修理、停機，嚴(yán)重影響各企業(yè)的生產(chǎn)狀況，對企業(yè)效益造成損傷。

四、安裝調(diào)試的具體操作

第一，了解程序。安裝調(diào)試設(shè)備的工作范圍確定后，就需要對整個工程的情況有一個詳細的了解，了解我們要安裝調(diào)試的設(shè)備在工程項目中的作用、整個項目中會用到哪些設(shè)備、各設(shè)備之間的關(guān)系、哪些設(shè)備比較關(guān)鍵，哪些設(shè)備之間的相互位置尺寸要做到絲毫不差、哪些可以適當(dāng)釋放。此外，還要詳細的研究分析安裝圖紙，掌握所安裝調(diào)試設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)功能，并尋找適合的工具和設(shè)備。

第二、制定方案。要結(jié)合現(xiàn)場情況和風(fēng)俗習(xí)慣，對每臺設(shè)備制定科學(xué)詳盡的安裝調(diào)試方案，在制定過程中要考慮周全，準(zhǔn)備多個應(yīng)急方案，做到面面俱到、有的放矢，確保不會因發(fā)生意外情況而安裝調(diào)試質(zhì)量和進度造成影響。此外，在進場前，還應(yīng)制定相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書，作業(yè)指導(dǎo)書中要注明操作規(guī)程、要點、需用人員及設(shè)備、自檢要求等，還應(yīng)該為所需的安裝設(shè)備統(tǒng)一提供依據(jù)。作業(yè)指導(dǎo)書要一式五份，保證公司、客戶、監(jiān)理部門、安裝調(diào)試指揮部、現(xiàn)場施工隊等各有一份，避免出現(xiàn)不必要的麻煩。

第三，嚴(yán)格執(zhí)行操作方案。每安裝完一臺或一組設(shè)備，都要對其進行詳細的復(fù)查，在安裝連接設(shè)備時，也要對已安裝好的設(shè)備的關(guān)鍵尺寸進行詳細的復(fù)查，避免出現(xiàn)因尺寸變化造成整體返工的情況出現(xiàn)。設(shè)備全部安裝完以后要進行一次認(rèn)真的自檢，盡量做到在調(diào)試驗收前發(fā)現(xiàn)并及時解決出現(xiàn)的問題，達到安裝驗收一次合格的高標(biāo)準(zhǔn)，保證設(shè)備安裝進度正常，并在規(guī)定工期內(nèi)完工。

綜上所述，工業(yè)機器人的廣泛應(yīng)用為各個行業(yè)帶來了諸多便利，通過對工業(yè)機器人的制造理念、運行原理和發(fā)明技術(shù)等方面的深入研究，并與相關(guān)團隊進行密切合作，針對機器人應(yīng)用方面的關(guān)鍵技術(shù)進行研究和突破，從而實現(xiàn)工業(yè)機器人在各大領(lǐng)域的發(fā)展與推廣。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：PLC控制；工業(yè)機器人；系統(tǒng)設(shè)計；方案

引言

我國工業(yè)領(lǐng)域中涉及到重體力勞動的工人數(shù)量不在少數(shù)，如何減輕工人勞動量，提升生產(chǎn)效率，是諸多企業(yè)現(xiàn)階段急需解決的問題。在此背景下，基于PLC系統(tǒng)控制的工業(yè)機器人應(yīng)運而生。

1工業(yè)機器人整體方案

1.1工業(yè)機器人整體結(jié)構(gòu)

工業(yè)機器人的整體結(jié)構(gòu)可分為執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分模塊，這些系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)工業(yè)機器人的正常運轉(zhuǎn)與操作指令。其中執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機器人的重要構(gòu)成之一，該系統(tǒng)主要控制機器人在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的正常運行，將工業(yè)機器人的各個零部件串聯(lián)起來并有效配合；驅(qū)動系統(tǒng)是工業(yè)機器人的動力控制中心，主要為執(zhí)行系統(tǒng)提供動力，提供動力的主要方式為液壓、氣壓和電動驅(qū)動等；控制系統(tǒng)是工業(yè)機器人的大腦，主要負(fù)責(zé)控制和指揮工作，向執(zhí)行系統(tǒng)傳遞信息，因此也可稱為中樞管理系統(tǒng)，其主要依靠計算機和相關(guān)編程軟件實現(xiàn)功能，此外還需要電氣控制回路和電器元件等作為輔助。

1.2設(shè)計基本要求

工業(yè)機器人能否達成設(shè)計目標(biāo)與實現(xiàn)設(shè)計功能，都需要依據(jù)相關(guān)指標(biāo)進行衡量。工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)不同，其評價指標(biāo)也是不同的。機器人可以通過多種編程語言進行控制，以此來完成復(fù)雜的制造任務(wù)。部分企業(yè)為了節(jié)約經(jīng)濟成本，進一步提升生產(chǎn)效率，所使用的機器人的結(jié)構(gòu)布局、機器大小、關(guān)節(jié)數(shù)、傳動系統(tǒng)驅(qū)動方式等部分都會因操作功能不同而異。因此，在工業(yè)機器人設(shè)計整體方案中，機器人必須滿足基本工作空間、機械自由度、有效負(fù)載、動力等相關(guān)重要參數(shù)。

1.3伺服控制系統(tǒng)

伺服控制系統(tǒng)是工業(yè)機器人的重要組成部分，其主要分為兩種操控方式：一是開環(huán)控制系統(tǒng)；二是閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)伺服控制系統(tǒng)主要采用電機驅(qū)動方式，電機為整個結(jié)構(gòu)提供動力；而閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)使用直流或交流作為動力，兩者的動力來源完全不同。此外，閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)采用的是負(fù)反饋控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中的檢測元件將執(zhí)行部件的位移、轉(zhuǎn)角、速度等形變量變成電信號，之后將這種電信號傳遞到系統(tǒng)輸入端，與標(biāo)準(zhǔn)信息進行比較，得出最終信號的大小，最后按照減小誤差的方法控制驅(qū)動電路，并將誤差減小到零，而開環(huán)伺服控制系統(tǒng)則沒有此種功能。

2基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)設(shè)計

2.1硬件設(shè)置

在選擇PLC系統(tǒng)時，應(yīng)本著實現(xiàn)基本功能的目標(biāo)，設(shè)計簡練、性能優(yōu)異的控制程序，并具有程序容量大（60K）、I/O點數(shù)多（4096點），運算處理速度快（0.034μs），存儲器可擴展性強（1M），與外部設(shè)備通信功能較強（USB接口、RS232接口）等主要特性。

另外，機器人需具有240K字節(jié)程序存儲器、128K字節(jié)標(biāo)準(zhǔn)RAM和496K字節(jié)標(biāo)準(zhǔn)ROM等設(shè)備模塊，為系統(tǒng)高速運轉(zhuǎn)提供必備條件。在PLC模塊中，檢測元件和執(zhí)行元件應(yīng)選擇適合的輸入和輸出模塊，做好系統(tǒng)分配，確定合適的冗余量。

信息選擇模塊是通過HMI實現(xiàn)交流的，其基于MC協(xié)議進行通信與數(shù)據(jù)傳輸，該協(xié)議能夠讀取系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和讀寫順序，全面把控PLC的蹤跡。此外，該種系統(tǒng)不需要編程功能，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動交互，操作起來極為方便。

2.2軟件程序設(shè)計

工業(yè)機器人的軟件程序設(shè)計主要是對系統(tǒng)軟件的控制程序進行編程與設(shè)計，設(shè)計人員在進行PLC編程之前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際控制需求編制程序流程圖，以下僅以搬運系統(tǒng)為例。

圖1 搬運系統(tǒng)簡介

圖1中可以看到機器人通過5個示教程序來完成四個工藝過程的物料流轉(zhuǎn)，依次為毛坯件上料到生產(chǎn)過程1，生產(chǎn)過程1下料到生產(chǎn)過程2，生產(chǎn)過程2下料到生產(chǎn)過程3，生產(chǎn)工程3下料到生產(chǎn)過程4，生產(chǎn)過程4下料為成品。根據(jù)啟動條件，搬運機器人可以隨機啟動，這種自動化機器人在實際搬運工作中運行方便，能大大提高工作效率。

3結(jié)語

總而言之，基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)制造的各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，隨著我國信息技術(shù)、機電一體化技術(shù)不斷發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)將會運用到更廣泛的領(lǐng)域。因此，為了促進工業(yè)又好、又快發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)該在未來更加滿足工業(yè)設(shè)計的基本要求和人性化需求，以此實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。

篇6

[關(guān)鍵詞]PLC；工業(yè)機器人；自動控制

中圖分類號：TP242 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0359-01

引言

目前，工業(yè)機器人已經(jīng)廣泛用于機械制造業(yè)中，代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作。工業(yè)機器人多用在自動工位上，由設(shè)備控制程序的啟動和運行。本文主要介紹如何利用GEPLC實現(xiàn)對FANUC系統(tǒng)機器人的自動控制。

一、基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)概述

目前，PLC控制技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)以及CAD技術(shù)已經(jīng)成為了工業(yè)自動化領(lǐng)域最關(guān)鍵的幾個技術(shù)。這幾個技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，給現(xiàn)代工業(yè)自動化領(lǐng)域的形成提供了巨大的幫助。近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)的研究已經(jīng)進入了關(guān)鍵階段，實現(xiàn)基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用也成為了現(xiàn)實。由于基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)可以在工業(yè)生產(chǎn)之中發(fā)揮重要作用，基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用水平已經(jīng)成為了衡量工業(yè)自動化領(lǐng)域發(fā)展水平的關(guān)鍵因素之一?；赑LC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)可以使得工業(yè)機器人在PLC系統(tǒng)的控制之下，自動地完成工業(yè)生產(chǎn)過程之中要進行的多功能型任務(wù)。除此之外，基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)還可以完勝一系列的工業(yè)生產(chǎn)工作，有效地實現(xiàn)機電一體化生產(chǎn)。

二、基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)的控制特點

基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)在應(yīng)用中有著許多的優(yōu)良特性，其主要集中體現(xiàn)在以下三個方面：首先，PLC編碼控制器擁有著強大的控制性能，可以迅速地向工業(yè)機器人系統(tǒng)發(fā)出指令信息，而且在對工業(yè)機器人系統(tǒng)的控制過程中，還可以通過聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)工業(yè)機器人系統(tǒng)的各種操作指令；其次，PLC編碼控制器擁有著可靠性強的特點，由于PLC編碼控制器擁有著相應(yīng)的編碼加密處理，這就形成了PLC編碼控制器的強大抗干擾能力，使得基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)在運行過程中可以穩(wěn)定地進行工業(yè)生產(chǎn)；最后，PLC編碼控制器擁有著適用范圍廣的特點，目前，基于PLC控制的工業(yè)機器人系統(tǒng)已經(jīng)可以廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，體現(xiàn)了其適用范圍的廣泛性。

三、基于PLC實現(xiàn)工業(yè)機器人的自動控制系統(tǒng)設(shè)計

1、底層控制器的選型

底層控制器作為控制系統(tǒng)的核心，其選擇的合適與否對整個系統(tǒng)來說十分重要，其性能直接影響了控制系統(tǒng)的可靠性、數(shù)據(jù)處理速度、數(shù)據(jù)采集的實時性等。移動機器人運行環(huán)境較惡劣，干擾源眾多，對運動控制器的實時性和可靠性要求較高，所以選擇一種穩(wěn)定可靠地運動控制器至關(guān)重要，既要滿足系統(tǒng)要求，又要具有良好的可擴展性和兼容性。

考慮到實驗環(huán)境以及可擴展程度等問題，選擇PLC用于適合本系統(tǒng)的底層運動控制器。它采用可編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

2、電氣系統(tǒng)設(shè)計

在對輪式全向移動機器人控制系統(tǒng)硬件進行選型以后，根據(jù)移動機器人的硬件組成進行電氣系統(tǒng)設(shè)計。移動機器人的電氣系統(tǒng)主要包括三個部分：主電路、伺服驅(qū)動系統(tǒng)電路和PLC控制系統(tǒng)電路。

移動機器人控制系統(tǒng)主電路通過PLC和繼電器實現(xiàn)控制?？刂圃砣缦拢豪^電器由線圈和輔助觸點兩部分組成。當(dāng)線圈通電的時候，其對應(yīng)的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。在控制電路中，繼電器線圈的電壓為24V，繼電器線圈的一端與PLC數(shù)字量輸出相連，另一端與地相連。PLC的數(shù)字量輸出電壓為24V，通過控制PLC數(shù)字量的輸出進而控制繼電器線圈的通電和斷電，繼電器觸點所控制的元件就會得電和失電。

3、I/O配置段設(shè)計

I/O配置段包括I/O刷新周期（典型為4ms）和I/O數(shù)據(jù)映像區(qū)大小信息，通過軟PLC編程系統(tǒng)的工程配置模塊進行可視化配置，以適應(yīng)不同機器人應(yīng)用程序?qū)/O設(shè)備的不同需求。長度固定為16字節(jié)，內(nèi)容包括I/O刷新周期、本地數(shù)字輸入LDI（Local Digital Input）單元個數(shù)、本地數(shù)字輸出LDO（Local Digital Output）單元個數(shù)、本地模擬輸入LAI（Local Analog Input）單元個數(shù)、本地模擬輸出LAO（Local Analog Output）單元個數(shù)、遠程數(shù)字輸入RDI（Remote Digital Input）單元個數(shù)、遠程數(shù)字輸出RDO（Remote Digital Output）單元個數(shù)、遠程模擬輸入RAI（RemoteAnalogInput）單元個數(shù)、遠程模擬輸出RAO（Remote Analog Output）單元個數(shù)。

4、PLC程序設(shè)計

篇7

在中國制造2050和工業(yè)4.0“機器換人”的大背景下，中國工業(yè)生產(chǎn)正由制造向智造轉(zhuǎn)型升級。本文在鉛蓄電池極板生產(chǎn)線中引入工業(yè)機器人，開發(fā)了一種極板搬運工作站，并進行了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，大大提電池極板生產(chǎn)效率，實現(xiàn)自動化。

【關(guān)鍵詞】

工業(yè)機器人；電池極板；搬運工作站

鉛蓄電池是一種技術(shù)成熟且安全性能好的能源，工業(yè)和生活領(lǐng)域的發(fā)展，如低速電動車、通訊設(shè)備儲能等都離不開鉛蓄電池，尤其是電動車是減少大氣污染的重要措施。然而在電池極板生產(chǎn)中，行業(yè)內(nèi)規(guī)?；\作的企業(yè)主要還是依靠勞動力手工操作，特別是電池極板上下料搬運作業(yè)，其勞動工作強度大，員工搬運工作效率低下、同時鉛粉污染危害健康人員的身體，影響工人的工作壽命[1]，其發(fā)展急需產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。在國外，工業(yè)機器人已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備，形成了一些具有競爭力的著名公司，如瑞典的ABB，日本的FANUC、安川，德國的KUKA[2-3]，占領(lǐng)國際和國內(nèi)市場上的大部分份額。在國內(nèi)，工業(yè)機器人受制核心零部件和工藝原因，還在剛起步。目前有沈陽新松、廣州數(shù)控設(shè)備有限公司、哈爾濱博實自動化有限公司等，在系統(tǒng)集成和核心零部件進行了相關(guān)的研究和突破，都有了相應(yīng)的進展。同時國內(nèi)也涌現(xiàn)了一大批以工業(yè)機器人集成技術(shù)為中心的公司，進行工業(yè)機器人的集成應(yīng)用，引進國外技術(shù)結(jié)合實際生產(chǎn)，為制造業(yè)、快消行業(yè)等服務(wù)工作。工業(yè)機器人是一種能模仿人工操作，可編程和自動控制的高端智能裝備，具有高自動化、柔性化，是中國實現(xiàn)工業(yè)4.0“機器換人”戰(zhàn)略的核心，是“中國制造2025”戰(zhàn)略的重要組成部分。在鉛蓄行業(yè)，引入工業(yè)機器人，可以代替手工操作的同時可以大大提電池極板生產(chǎn)效率，確保生產(chǎn)安全和提高企業(yè)的效益[4]。因此，機器人極板搬運工作站的研究對鉛蓄行業(yè)實現(xiàn)自動化及轉(zhuǎn)型升級具有重要的現(xiàn)實意義。

1機器人極板搬運工作站的設(shè)計

目前工業(yè)機器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用，主要以機器人人工作站和機器人工作生產(chǎn)線的形式進行整合集成應(yīng)用。搬運機器人工作站，它的主要工作任務(wù)針對重物、消耗人力大且動作簡單重復(fù)的搬運和貯藏工作[5]，如機床上下料、堆料碼垛，機床柔性線等。針對電池極板的幾何特性分析和工藝要求，進行極板機器人搬運工作站的設(shè)計和實現(xiàn)。

1.1工作站工作原理機器人極板搬運工作站由搬運機器人、電池極板輸送機、極板架和控制系統(tǒng)等組成。機器人工作站以工業(yè)機器人為工作核心，極板輸送機和極板架都在機器人工作空間內(nèi)，工作時，電池極板由極板輸送機運送至輸送機末端定位點，然后等待機器人抓取電池極板，機器人收到相應(yīng)的傳感器信號后，按照預(yù)先規(guī)劃的路徑到達極板位置，末端夾取執(zhí)行器夾手對其進行夾取，然后按照規(guī)劃軌跡搬運至極板架位置，將極板準(zhǔn)確放置于極板架上，代替人工作業(yè)。

1.2工作站機器人選型衡量工業(yè)機器人的指標(biāo)很多，有自由度、工作空間、定位精度及重復(fù)定位精度、承載能力及最大工作速度等。極板搬運工作站的機器人選型主要考慮以下幾個重要指標(biāo)：（1）自由度指標(biāo)，它是衡量機器人運動靈活程度的參數(shù)，是衡量機器人的重要指標(biāo)，自由度越多，機器人越靈活，一般地工業(yè)機器人的自由度為3-6個。（2）工作空間指標(biāo)，它指的是機器人的工作范圍，機器人腕部或者末端執(zhí)行器能達到的最大范圍，工作空間越大，機器人運動范圍越大。在運動控制中，注意機器人的極限位置，注意抓取位置和極限位置的考慮。（3）承載能力指標(biāo)，機器人在工作范圍內(nèi)任何位置能承受最大的載荷，取決于負(fù)載的質(zhì)量、速度和加速度等，同時要考慮末端執(zhí)行器的質(zhì)量，故機器人承載能力是末端執(zhí)行器和機械手抓取負(fù)載的總和還要大。（4）定位精度指標(biāo)，機器人實際位置與理想位置之間的偏差，同時重復(fù)定位精度是考驗一個機器人同一環(huán)境和條件下，重復(fù)若干次其分散的偏差值，機器人多次重復(fù)到相同位置的偏差越小，機器人的重復(fù)定位值越高。通過這幾個指標(biāo)，極板搬運機器人工作站可以選擇工作空間大、承載能力強、定位精度高的6自由度工業(yè)機器人作為機器人工作的機器本體，設(shè)計相應(yīng)的安裝座，以它為中心來設(shè)計整個工作站的安裝控件。同時，6自由度的機器人具有較高的靈活性，方便完成極板的抓取和實現(xiàn)復(fù)雜路徑的軌跡規(guī)劃。

1.3末端執(zhí)行器的設(shè)計工業(yè)機器人末端執(zhí)行器的設(shè)計一般是針對作用對象進行非標(biāo)設(shè)計，它是機器人操作與目標(biāo)對象直接接觸進行工作，是機器人的關(guān)鍵部件，它可以擴大工作空間范圍，提升工作作業(yè)能力具有非常重要的作用。有電磁式、氣動式、機械式等，其中機械式夾取可以分為雙指式和多指式，其中雙指式又分為回轉(zhuǎn)式和平移式。根據(jù)電池極板的幾何外形，故末端執(zhí)行器夾具可采用氣動驅(qū)動的平移型二指手抓對其進行抓取，采用氣動驅(qū)動具有響應(yīng)動作快，靈活，動力清潔等優(yōu)點，其平移范圍必須大于極板的橫向尺寸。

1.4電池極板輸送機電池極板輸送機由支架，輸送鏈、輸送槽、極板定位板等組成，其中輸送鏈安裝在機架的若干個鏈槽內(nèi)。工作時，三相異步電動機帶動主軸運動，然后鏈?zhǔn)絺魉蜋C構(gòu)對放置在其上面的電池極板進行傳送。采用鏈?zhǔn)絺鲃?，啟動時電池極板運行平穩(wěn)，無打滑現(xiàn)象，其適用于遠距離運輸和惡劣環(huán)境等優(yōu)點。

2控制系統(tǒng)

機器人極板搬運工作站電氣控制系統(tǒng)主要的功能實現(xiàn)包括：①工業(yè)機器人示教、調(diào)試編程與自動運行等功能；②極板末端執(zhí)行器氣缸動作、傳感器的信號傳遞，實現(xiàn)抓?。虎酃I(yè)機器、PLC和人機界面交互和參數(shù)的設(shè)置；④整個極板搬運工作站的實現(xiàn)。

2.1極板工作站控制系統(tǒng)組成極板搬運工作站的控制系統(tǒng)包括：①PLC控制系統(tǒng)；②機器人控制系統(tǒng)；③示教器。其主要系統(tǒng)采用PLC為控制核心，機器人控制器的I/O信號模塊與PLC通信模塊可以直接或者間接通信，電池極板輸送鏈上的極板信號和極板末端執(zhí)行器信號也是通過PLC然后傳遞給機器人，進行信號的傳遞。工作時，搬運機器人按照人工示教好的程序正常運行，同時受PLC的控制。（1）機器人示教器，機器人編程有離線編程和示教編程，示教再現(xiàn)是機器人編程應(yīng)用較廣的編程方式。工作人員觀察產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝流程，然后根據(jù)生產(chǎn)實踐，對工業(yè)機器人的動作位姿、工作路徑、運動參數(shù)和工藝參數(shù)進行調(diào)試，按照需要的任務(wù)要求完成機器人編程示教。整個編程過程中，機器人示教器是一個重要的編程設(shè)備，通過其對機器人進行控制。（2）機器人控制器其核心是多軸運動控制平臺，實現(xiàn)對多軸機器人的關(guān)節(jié)伺服控制，同時又相應(yīng)的機器人專用端口和機器人通用端口和PLC進行信息傳遞，同時設(shè)置相應(yīng)的總線控制和以太網(wǎng)控制端口，方便與外部設(shè)備通訊。（3）PLC控制柜，其以PLC為控制核心，將機器人控制柜、傳感系統(tǒng)、人機界面進行集成控制，整個搬運系統(tǒng)的實現(xiàn)主要依賴PLC的邏輯控制的調(diào)試與實現(xiàn)，具有非常重要的作用。

2.2控制軟件設(shè)計機器人工作站的控制軟件設(shè)計以PLC為中心實現(xiàn)。根據(jù)搬運工作站的工作原理，首先采用示教器對機器人進行軌跡路徑規(guī)劃，考慮機器人在搬運極板時所需的運動學(xué)和動力學(xué)性能，以最舒服的姿態(tài)來進行工作。將機器人進行軌跡示教完成以后，再根據(jù)機器人抓取執(zhí)行器極板準(zhǔn)備、極板到位、進行抓取、機器人進行搬運到極板架放置，放置結(jié)束后重新循環(huán)開始的整個過程，然后進行程序的設(shè)計和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)程序的設(shè)計包括系統(tǒng)初始化、手動運行、自動運行、信號顯示系統(tǒng)和系統(tǒng)復(fù)位。（1）系統(tǒng)初始化：當(dāng)整個控制系統(tǒng)開機時，按一下初始化按鈕，機器人搬運工作站所有的執(zhí)行動作按照一定的先后順序恢復(fù)到預(yù)先的原始位置，使機器人工作站處于準(zhǔn)備運行狀態(tài)，隨時準(zhǔn)備開始工作。（2）手動運行：機器人單機示教軌跡路徑，完成路徑的最佳規(guī)劃，手動運行是用來對整個機器人各個功能塊進行調(diào)試時的狀態(tài)。通過手動運行模塊，可以調(diào)試抓取執(zhí)行器的開合動作，以此來進行極板的抓取力度調(diào)節(jié)。同時也可以實現(xiàn)抓取后整機聯(lián)合運行調(diào)試操作，讓機器人、末端執(zhí)行器和極板輸送架達到最佳狀態(tài)。（3）自動運行：自動運行狀態(tài)是整機連續(xù)工作狀態(tài)，一旦參數(shù)都設(shè)置好后，正常情況下進入自動運行狀態(tài)，搬運工業(yè)機器人能自動完成電池極板的抓取，搬運、放置循環(huán)工作，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，可以通過按鈕或者觸摸屏上的啟動開始，接受停止指令后停止。其程序的設(shè)計可以采用步進順序控制，按照一定的生產(chǎn)流程來實現(xiàn)工業(yè)機器人極板的搬運工作。（4）信號顯示系統(tǒng)和復(fù)位系統(tǒng)：通過信號顯示可以觀察系統(tǒng)的運行情況，可以觀察其各功能狀態(tài)，通過信號顯示來判斷程序運行的進度、狀態(tài)以及極板的搬運數(shù)量。同時一旦出現(xiàn)故障，可以通過報警燈來提示故障問題，通過觸摸屏顯示系統(tǒng)快速找到故障點，并且可以通過相應(yīng)的復(fù)位系統(tǒng)進行復(fù)位。

2.3人機界面設(shè)計人機界面的設(shè)計，主要通過觸摸屏和組態(tài)來實現(xiàn)搬運機器人控制系統(tǒng)和人的人機交互，通過信息的交流來實現(xiàn)人對搬運機器人的控制。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的純按鍵操作平臺逐漸被觸摸屏所取代，可以克服接線繁瑣、按鈕多等諸多問題。同時，隨著組態(tài)技術(shù)的發(fā)展，可以組建適合工業(yè)生產(chǎn)相應(yīng)的控制系統(tǒng)界面，包啟動、停止、循環(huán)、單機及數(shù)等功能，同時可以制作相應(yīng)效果更好的系統(tǒng)界面。本文選取昆侖通態(tài)的觸摸屏為人機交互界面，同時通過昆侖的MCGS組態(tài)軟件集成實現(xiàn)機器人工作站的控制要求，根據(jù)機器人工作站功能及控制任務(wù)的要求，配置相應(yīng)的對象定義，編輯屬性和狀態(tài)特征等，同時制作組態(tài)畫面來顯示狀態(tài)信號和一系列的人機操作等。人機界面完成控制硬件與軟件的聯(lián)系，建立了操作人員與監(jiān)控層的控制與溝通平臺，在機器人搬運工作中方便靈活。

3總結(jié)

本文開發(fā)了一種鉛蓄電池的極板搬運機器人工作站，該極板搬運機器人工作站可以實現(xiàn)極板輸送、定位抓取、搬運、放置等功能，同時控制系統(tǒng)采用PLC和昆侖人機界面進行控制來實現(xiàn)整機的運行，其操作性高、性能穩(wěn)定，從而代替人工實現(xiàn)極板的自動搬運，大大提高工作效率。

【參考文獻】

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篇8

【關(guān)鍵詞】工業(yè)機器人；市場需求；關(guān)鍵技術(shù)；問題

工業(yè)機器人制造和發(fā)展的過程中涉及到的技術(shù)和領(lǐng)域非常多，包括機械、電子和計算機等，通過多種高新技術(shù)的整合形成的一種綜合式的研究領(lǐng)域，因此，工業(yè)機器人在發(fā)展的過程中對所有涉及到的科學(xué)領(lǐng)域都一定的聯(lián)系。隨著工業(yè)機器人發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化等成都越來越高，其在使用的過程中能夠滿足人們的更多需求，本文對工業(yè)機器人的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用進行了簡單的分析。

1、機器人發(fā)展歷程

1.1 國內(nèi)發(fā)展史

我國的工業(yè)機器人起步較晚，大概在上世紀(jì)70年代才開始進行工業(yè)機器人的研究，到目前為止，我國的工業(yè)機器人發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了30多年的時間。對于工業(yè)機器人的前期研究，其主要是自主研發(fā)，在這一過程中面臨的問題較多，導(dǎo)致發(fā)展較為緩慢，隨后我國將其列入到我國的國家計劃中，發(fā)展速度開始加快，特別是幾個五年計劃中對工業(yè)機器人發(fā)展的技術(shù)支持，為我國的工業(yè)機器人發(fā)展提供了充足的動力。近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的工業(yè)機器人生產(chǎn)和制造逐漸為用戶帶來了巨大的經(jīng)濟效益，而機器人的自動化生產(chǎn)也逐漸被引進我國，國內(nèi)的各行各業(yè)也在逐漸將生產(chǎn)設(shè)備向著自動化技術(shù)前進，這都為我國的工業(yè)機器人發(fā)展創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境。截止到目前，我國的北進和上海等城市已經(jīng)擁有了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機器人產(chǎn)品，一些產(chǎn)品已經(jīng)投入了市場，為我國的工業(yè)機器人發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。

1.2 國外發(fā)展史

世界上工業(yè)機器人發(fā)展最先進的國家是日本，在當(dāng)前，全球大約有40%的工業(yè)機器人來源于日本，其不論是在工業(yè)機器人的技術(shù)含量以及市場的發(fā)展中都具有非常大的優(yōu)勢，占據(jù)著世界機器人市場的最大份額。在2004年，日本將工業(yè)機器人的發(fā)展列入到國家的新產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中，隨后又在其他的發(fā)展戰(zhàn)略中將工業(yè)機器人發(fā)展列入其中，通過日本政府的重視，日本的工業(yè)機器人發(fā)展具有非常好的技術(shù)和經(jīng)濟等支持，為日本的工業(yè)機器人發(fā)展創(chuàng)造了良好的外部條件。此外，還有機器人的誕生地美國，其對機器人的研究最早，經(jīng)過40多年時間的發(fā)展，美國的工業(yè)人機器人已經(jīng)具有非常雄厚的資金和技術(shù)支持，國內(nèi)的工業(yè)機器人生產(chǎn)商具有較高的科研能力，為美國工業(yè)機器人的發(fā)展提供了有力的技術(shù)和資金支持，其他的像西方的發(fā)達國家，其對工業(yè)機器人的發(fā)展都具有相當(dāng)高的重視，這為其國內(nèi)的工業(yè)機器人發(fā)展創(chuàng)造了良好的氛圍。

2、工業(yè)機器人發(fā)展趨勢和特點

對于工業(yè)機器人，其主要是為了滿足制造生產(chǎn)的高效和高精度，為此，未來的工業(yè)機器人發(fā)展將逐漸向著高速、高精和智能化等方向發(fā)展，通過日本的機械學(xué)會對工業(yè)機器人的發(fā)展研究得知，隨著工業(yè)機器人的精度設(shè)計水平提高，其將會向著重復(fù)定位精度方向發(fā)展，這為工業(yè)機器人的應(yīng)用創(chuàng)造了非常大的優(yōu)勢。此外，各種新材料的開發(fā)和利用也使得工業(yè)機器人能夠不斷減輕自身的重量，為其應(yīng)用提供更加便利的條件，下面對工業(yè)機器人的技術(shù)特點進行了簡單的介紹：

首先是工業(yè)及其熱的精密化和柔性化等特點，工業(yè)機器人在開發(fā)和使用的過程中涉及到的技術(shù)種類較多，為了保證工業(yè)機器人的快速發(fā)展，需要通過有效的技術(shù)檢測來對工業(yè)機器人的管理進行優(yōu)化調(diào)度和控制等，實現(xiàn)工業(yè)機器人的品質(zhì)和產(chǎn)量雙增加。此外，隨著當(dāng)前可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展理念的盛行，工業(yè)機器人的發(fā)展也將逐漸向著低能耗、無污染的方向前進，著將是為來工業(yè)機器人的發(fā)展最高水平。

然后是工業(yè)機器人的自動化成套裝備，其在生產(chǎn)的過程中更加注重產(chǎn)品的精細化加工和生產(chǎn)，隨著我國工業(yè)機器人的發(fā)展，其逐漸向著高智能化的方向前進，從而實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化和數(shù)字化等特點。

然后是工業(yè)機器人以及成套的自動化設(shè)備，這是工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，像制造業(yè)中的生產(chǎn)、安裝和檢測等都對其具有較高的技術(shù)要求，且這些設(shè)備廣泛應(yīng)用在汽車的整體以及單個零件的生產(chǎn)中，此外還有軍工和金融等多個行業(yè)。

3、國際市場需求分析

根據(jù)IFR的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以得知，工業(yè)機器人的生產(chǎn)和銷售目前已經(jīng)達到了一個非?？捎^的水平，在2008年，全球的工業(yè)機器人安裝就達到了11.3萬套，而對應(yīng)的銷售額也達到了62億美元的總體水平，大約占據(jù)了整體市場容量的三分之一左右。隨后，每年的工業(yè)機器人生產(chǎn)和安裝也在逐漸增加，除了2008年和2009年金融危機的影響，后續(xù)幾年工業(yè)機器人的生產(chǎn)和銷售額都在穩(wěn)步增長中。對于我國當(dāng)前的工業(yè)機器人生產(chǎn)、制造和銷售，僅僅有30%是國產(chǎn)的工業(yè)機器人，而其他的市場份額幾乎被美日德等發(fā)達國家占據(jù)完全，通過對我國工業(yè)機器人的市場進行調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國的工業(yè)機器人市場需求是非常大的。在國際市場上，我國是工業(yè)機器人進口最大的國家之一，且我國的工業(yè)機器人發(fā)展速度也是非?？斓摹ｋS著工業(yè)機器人技術(shù)的不斷成熟，國際上也出現(xiàn)了一批具有高端技術(shù)的工業(yè)機器人生產(chǎn)廠家，像KUKA和ABB等，這些工業(yè)機器人生產(chǎn)商的技術(shù)水平非常高，在國際市場 上占有非常高的地位。

通過對工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢進行研究可以發(fā)現(xiàn)，其在制造業(yè)中的應(yīng)用具有非常廣闊的前景，像機械加工和焊接等操作匯總，機器人的使用能夠大大提高施工水平，且產(chǎn)品的質(zhì)量也非常高，避免了人工操作過程中可能出現(xiàn)的各種失誤。通過工業(yè)機器人的生產(chǎn)和發(fā)展，其大大推動了世界工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。像產(chǎn)線的裝配機器人，其在自動化裝配產(chǎn)線中的應(yīng)用減少了工人的勞動強度，減少了生產(chǎn)過程中的人工成本，為企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了更大的價值。

4、工業(yè)機器人技術(shù)分析

對于常規(guī)的工業(yè)機器人來說，其組成部分主要包括機械主體和控制系統(tǒng)等，通過這幾個基本的組成部分就能夠?qū)崿F(xiàn)一些常規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)操作。對于工業(yè)機器人來說，其中的控制系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)等對其具有決定性的影響，為了保證工業(yè)機器人的高精度生產(chǎn)和高性能運行以及穩(wěn)定的操作等，需要對工業(yè)機器人的這些系統(tǒng)進行有效的控制。在當(dāng)前，我國的工業(yè)機器人研究對其中的關(guān)鍵性技術(shù)仍然沒有完全掌握和開發(fā)，這對我國的工業(yè)機器人發(fā)展具有非常大的限制。

4.1高精度減速機

在當(dāng)前我國的工業(yè)機器人發(fā)展中，高精度機器人的關(guān)節(jié)減速器大部分都是依賴國外的廠家提供，這對我國的工業(yè)機器人發(fā)展是一項嚴(yán)重的限制。為了更好的實現(xiàn)我國工業(yè)機器人的國產(chǎn)化，我國的部分高校開始致力于高精度擺線針輪減速機的開發(fā)和研究，到目前為止，我國已經(jīng)研究出了能夠替代諧波減速機的相關(guān)產(chǎn)品，但由于我國的相關(guān)技術(shù)還不完善，高精度減速機的研制過程中還存在著一些技術(shù)問題，下面對其進行了簡單的分析：

首先是材料的成型控制技術(shù)，為了保證工業(yè)機器人的正常使用，需要對其RV減速機的減速齒輪進行高耐磨等性能的提高，這樣才能保證工業(yè)機器人的高精度，因此，對于RV減速機的相關(guān)材料具有非常高的要求，這體現(xiàn)在材料化學(xué)中的各種構(gòu)成材料含量等的控制方面。然后是對于一些特殊部件的加工技術(shù)，對于RV減速機，其中的非標(biāo)特殊軸承是最為復(fù)雜的組成元件之一，在生產(chǎn)的過程中需要保證其間隙的準(zhǔn)確性，這就要求對該器件的生產(chǎn)采用一些特殊的生產(chǎn)模式，但在當(dāng)前我國還沒有找到最佳的生產(chǎn)方法。然后是裝配技術(shù)的精密性，對于工業(yè)機器人，其在使用的過程中具有較大的減速效果，因此，在進行實際的裝配時需要結(jié)合當(dāng)前的精密裝配技術(shù)來實現(xiàn)工業(yè)機器人的精密裝配，保證其良好的減速效果，通過對RV輸出軸側(cè)隙的零標(biāo)準(zhǔn)控制，使工業(yè)機器人具有較好的靜剛度。

4.2電機和高精度伺服驅(qū)動器

對于工業(yè)機器人，其在使用的過程中需要具有較高精度的控制，而傳統(tǒng)的電機和驅(qū)動器很難滿足這一要求，為此需要采用專業(yè)的電機和驅(qū)動器來實現(xiàn)對工業(yè)機器人的精確控制。在國外的工業(yè)機器人生產(chǎn)中，以及設(shè)計制造了專業(yè)的電機和驅(qū)動器設(shè)備，其能夠保證工業(yè)機器人的高效節(jié)能和低噪音等效果。而在我國國內(nèi)的工業(yè)機器人制造和生產(chǎn)中，還沒有專門的高性能電機和伺服器制造企業(yè)，主要是其中的關(guān)鍵技術(shù)沒有掌握，下面對其進行了簡單的介紹：首先是伺服控制器的快響應(yīng)技術(shù)，在當(dāng)前的工業(yè)機器人電機驅(qū)動中主要是由三個方面控制的，每一部分對工業(yè)機器人的電機驅(qū)動都有非常重要的影響，像驅(qū)動器內(nèi)環(huán)的深度等，其是影響工業(yè)機器人電機驅(qū)動的關(guān)鍵性技術(shù)，對電機的電流環(huán)具有直接的影響，但由于我國的電流環(huán)在干擾觀測和前饋補償算法等方面的設(shè)計存在著較大的差距，導(dǎo)致其內(nèi)部的預(yù)測模型無法實現(xiàn)對閉環(huán)的優(yōu)化。此外，還有在線參數(shù)的自整定技術(shù)辨識功能較差等都對我國的工業(yè)機器人電機和驅(qū)動具有較大的影響。

5、總結(jié)

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國的工業(yè)機器人發(fā)展迎來了一個新的發(fā)展機遇，特別是企業(yè)對工業(yè)機器人的需求增加，國內(nèi)的工業(yè)機器人發(fā)展技術(shù)不斷成熟以及國家的大力支持等，這些都為我國的工業(yè)機器人發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。但由于我國的工業(yè)機器人起步較晚，很多的核心技術(shù)還沒有完全掌握，因此，相關(guān)部門需要加快對我國工業(yè)機器人發(fā)展的人才支持，促進我國的工業(yè)機器人的研究和發(fā)展。

參考文獻

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篇9

Abstract： Based on the national model of Nanning College for Vocational Technology， the paper presents the curriculum model building by schools and enterprises from innovation of teaching model， reform of content， organization and implementation， reform on teaching method， development of informatization teaching method and teaching environment， and course evaluation reform.

關(guān)鍵詞： 校企共建；課程設(shè)計；工業(yè)機器人

Key words： building by schools and enterprises；design of the program；industrial robot

中圖分類號：TP313 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）13-0263-02

0 引言

南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院是全國首批28所、廣西首家國家示范性高職院校，《工業(yè)機器人安裝編程調(diào)試》是學(xué)院機電一體化專業(yè)（工業(yè)機器人應(yīng)用方向）的核心課程，以工作過程為導(dǎo)向，進行課程設(shè)計開發(fā)建設(shè)，通過校企共建模式做了一些探索實踐。

1 明確課程定位、教學(xué)目標(biāo)、建設(shè)目標(biāo)

1.1 機電一體化專業(yè)（工業(yè)機器人應(yīng)用方向）培養(yǎng)目標(biāo) 培養(yǎng)擁護黨的基本路線，遵紀(jì)守法，適應(yīng)工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用第一線需要的，德、智、體、美等方面全面發(fā)展，具有必備的工業(yè)機器人應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識和專門知識及勞動技能，具有良好的職業(yè)道德和敬業(yè)精神，可從事工業(yè)機器人等智能裝備、自動控制設(shè)備生產(chǎn)和使用的制造、安裝、調(diào)試、編程、操作、維修、養(yǎng)護和技術(shù)管理及營銷服務(wù)等工作的高技能應(yīng)用型專門人才。

1.2 課程定位 本課程是在機電一體化專業(yè)（工業(yè)機器人應(yīng)用方向）中開設(shè)的一門專業(yè)核心課程，它是介于前續(xù)課程與頂崗實習(xí)之間的綜合性課程，為了滿足工業(yè)機器人行業(yè)要培養(yǎng)工業(yè)機器人裝配調(diào)試、操作維修、設(shè)備維護管理專業(yè)人才需要。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解工業(yè)機器人安裝與調(diào)試的一般流程方法，能夠獨立完成工業(yè)機器人的安裝、調(diào)試、運行、維護、維修等工作。為學(xué)生后續(xù)頂崗實習(xí)和今后從事工業(yè)機器人技術(shù)領(lǐng)域的工作打下堅實的基礎(chǔ)。

1.3 課程教學(xué)目標(biāo) 通過學(xué)習(xí)課程工作任務(wù)的完成，使學(xué)生了解工業(yè)機器人的分類、特點、組成、工作原理等基本理論和技術(shù)，掌握工業(yè)機器人的安裝、編程、調(diào)試的一般方法與流程，具備工業(yè)機器人的安裝、編程、調(diào)試、故障檢測與維修，設(shè)備管理等解決實際問題的基本技能，提高其實際應(yīng)用技能，并使學(xué)生養(yǎng)成善于觀察、獨立思考的習(xí)慣，同時通過教學(xué)過程中的案例強化學(xué)生的職業(yè)道德意識和職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成意識。

1.4 課程建設(shè)目標(biāo) 根據(jù)實際情況，設(shè)定了課程建設(shè)目標(biāo)：編寫適合校企課程的教材，擴充及完善現(xiàn)有的多媒體教學(xué)資源，建立課程教學(xué)網(wǎng)站，擴充設(shè)備條件，校企共建校內(nèi)、校外實訓(xùn)室（基地）加強教師培訓(xùn)，開放實訓(xùn)室、工作室。

2 校企共建課程實踐

依據(jù)機電學(xué)院機電一體化專業(yè)（工業(yè)機器人應(yīng)用方向）校企合作人才培養(yǎng)方案的要求，具體做以下的探索創(chuàng)新：

2.1 《工業(yè)機器人安裝、編程與調(diào)試》課程的開設(shè)情況 我院于2010年將此課程列入機電一體化專業(yè)選修課程，2012年申請設(shè)立機電一體化專業(yè)（工業(yè)機器人應(yīng)用方向）將此課程例入專業(yè)核心課程。

2.2 選擇與富士康科技集團（南寧）進行校企業(yè)合作的理由及背景 ①富士康科技集團（南寧）正式落戶南寧；②2011年富士康科技集團，掌舵人郭臺銘宣布將投入“百萬機器人”到生產(chǎn)線上。

2.3 與合作企業(yè)人員共同制訂課程設(shè)置方案 在工業(yè)機器人專業(yè)申報中廣西制造業(yè)工業(yè)機器人應(yīng)用情況及人才需求情況調(diào)研報告基礎(chǔ)上，結(jié)合合作企業(yè)具體情況，與合作企業(yè)人員共同修訂課程設(shè)置方案，遵循以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點，與行業(yè)企業(yè)合作進行基于工作過程的課程開發(fā)與設(shè)計，充分體現(xiàn)職業(yè)性、實踐性和開放性的要求。課程設(shè)置方案如圖1所示：

2.4 整合課程內(nèi)容，在課程教學(xué)內(nèi)容引入合作企業(yè)中工業(yè)機器人應(yīng)用案例 為強化學(xué)生的工業(yè)機器人安裝、編程與調(diào)試的實際應(yīng)用能力，在教材中及課程教學(xué)中引入合作企業(yè)中工業(yè)機器人應(yīng)用案例。將相關(guān)課程內(nèi)容進行整合，確定了本課程內(nèi)容，課程內(nèi)容涵蓋了簡單到復(fù)雜。如表1所示：

2.5 與合作企業(yè)人員共同編寫課程教材 當(dāng)前工業(yè)機器人的教材及教學(xué)特點是過分強調(diào)細節(jié)及知識的完整性，忽略學(xué)生興趣的培養(yǎng)及總體知識的掌握，忽略了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，很多學(xué)生學(xué)習(xí)完所有課程知識后，仍然無法完成完整的最簡單的系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用，教學(xué)和實際應(yīng)用脫節(jié)，學(xué)生沒有達到最起碼的入門要求。編寫適合校企課程的教材是本門課程建設(shè)的重點工作。引入合作企業(yè)中工業(yè)機器人應(yīng)用案例，同時結(jié)合現(xiàn)有實訓(xùn)設(shè)備條件，與合作企業(yè)人員共同編寫課程教材。

2.6 采用教、學(xué)、做一體化教學(xué) 在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)場所三方面實施教、學(xué)、做一體化：即在教學(xué)中采用以“教學(xué)做一體化”為核心的教學(xué)法，結(jié)合項目驅(qū)動教學(xué)法、比較教學(xué)法、案例教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法、分組討論教學(xué)法等多種教學(xué)法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)的效率，開發(fā)學(xué)生主動思考問題的創(chuàng)新能力；教學(xué)內(nèi)容為教、學(xué)、做一體化內(nèi)容；教學(xué)場所為教、學(xué)、做一體化實訓(xùn)室。

2.7 充分應(yīng)用信息化教學(xué)手段 在教學(xué)中充分應(yīng)用教學(xué)軟件：提供單片機、PLC、工業(yè)機器人編程教學(xué)版、工業(yè)版編程軟件及（虛擬）仿真軟件，能夠提供仿真教學(xué)環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)過程；還注重多媒體教學(xué)資料應(yīng)用，包括教學(xué)課件（PPT）、電子教案、視頻資料、案例材料等。切實提高教學(xué)質(zhì)量和效率。擴充及完善現(xiàn)有多媒體教學(xué)資源：通過收集國內(nèi)外的最新資料，進一步擴充及完善現(xiàn)有的多媒體教學(xué)資源，工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展速度很快，特別注意資料的時效性，不僅滿足課內(nèi)教學(xué)要求，還能滿足課程拓展教學(xué)要求。建立課程教學(xué)網(wǎng)站：依照網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源豐富，架構(gòu)合理，硬件環(huán)境能夠支撐網(wǎng)絡(luò)課程的正常運行，并能有效共享”的目標(biāo)要求建立課程教學(xué)網(wǎng)站，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

2.8 擴充設(shè)備條件，與合作企業(yè)共建校內(nèi)校外（企業(yè)）實訓(xùn)室（基地） 通過擴充與整合設(shè)備條件，校企共建校內(nèi)實訓(xùn)室（基地）有：教學(xué)做一體化實訓(xùn)室4間（現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)實訓(xùn)室1間、變頻及PLC控制實訓(xùn)室1間、GE智能實驗室1間、液壓與氣動傳動1間），校企合作企業(yè)富士康科技集團提供的SMT生產(chǎn)線2條；在富士康科技集團（南寧）工業(yè)園區(qū)建立校外（企業(yè)）實訓(xùn)室（基地）。具備有單片機實訓(xùn)設(shè)備、PLC、三軸直角坐標(biāo)機械手、智能小車、三菱五（六）自由度工業(yè)機器人、FESTO柔性生產(chǎn)線等本課程相關(guān)的專業(yè)實訓(xùn)設(shè)備，完全滿足課程教學(xué)要求。

2.9 多途徑加強教師培訓(xùn) 通過參加行業(yè)內(nèi)技術(shù)培訓(xùn)、技術(shù)論壇等途徑，加強對教師在工業(yè)機器人新技術(shù)方面培訓(xùn)，達到更新知識，緊追行業(yè)新技術(shù)，提高教學(xué)水平，增強教學(xué)效果。

2.10 開放實訓(xùn)室、工作室 通過逐步開放相關(guān)實訓(xùn)室、機電一體化技術(shù)應(yīng)用工作室，向?qū)W生提供自主學(xué)習(xí)場所，強化技能訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生參與校企合作科研項目、參加技能大賽，增強學(xué)生的提高工業(yè)機器人技能的應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力。

2.11 改革課程評價方法，并在課程評價內(nèi)容引入合作企業(yè)中工業(yè)機器人典型應(yīng)用案例 為能如實考核學(xué)生的工業(yè)機器人安裝、編程與調(diào)試的實際應(yīng)用能力，校企共同研究制訂課程評價方案，在課程評價內(nèi)容引入合作企業(yè)中工業(yè)機器人典型應(yīng)用案例作為考核內(nèi)容，著重考核學(xué)生對知識技能的應(yīng)用能力、團隊合作能力、職業(yè)素養(yǎng)。為此擬采用如下課程評價：

2.11.1 設(shè)置科學(xué)的考核內(nèi)容（引入企業(yè)實際項目案例）

①通過制訂工作計劃；②機械、電氣線路圖讀識、安裝與調(diào)試；③編程：工業(yè)機器人控制系統(tǒng)控制程序的設(shè)計、編程能力；④整體控制系統(tǒng)的運行調(diào)試能力；⑤按職業(yè)工種標(biāo)準(zhǔn)考核職業(yè)素養(yǎng)。

2.11.2 評價的方式 評價的方式采用過程評價（占40%）與集中考核評價（占60%）結(jié)合。1）過程評價：實訓(xùn)報告、綜合作業(yè)、各階段學(xué)習(xí)評價（每個學(xué)習(xí)情境均有學(xué)習(xí)評價表）；2）集中考核評價：按設(shè)定的考核內(nèi)容的要求，以團隊合作形式完成，進行成果展示。教師及企業(yè)工程師對其成果進行如下評價：①安裝過程優(yōu)化設(shè)計；②操作行為的規(guī)范性；③環(huán)保意識；④職業(yè)素養(yǎng)。

3 校企業(yè)共建課程的成效

從2010年至今進行了近3年的校企共建課程探索、實踐，取得了較顯著的效果：①學(xué)生參加技能競賽成績顯著。2011年廣西高職院校技能大賽（機器人項目）第二名，2011年全國職業(yè)院校技能大賽高職組（機器人項目）三等獎，2011年全國高職院校自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試技能大賽二等獎，2012年廣西高職院校技能大賽（機器人項目）第一名，2012年全國職業(yè)院校技能大賽高職組（機器人項目）三等獎。②學(xué)生職業(yè)技能取得明顯的提高，畢業(yè)生在技術(shù)崗位上就業(yè)人數(shù)明顯增加。以前機電一體化專業(yè)畢業(yè)學(xué)生以相關(guān)設(shè)備的操作為主，近兩年來通過校企共建課程的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，學(xué)生的工業(yè)機器人安裝、編程、調(diào)試職業(yè)技能取得明顯的提高，從事相關(guān)設(shè)備安裝、調(diào)試、維護崗位的人數(shù)明顯增加。

4 結(jié)束語

通過校企共建課程模式，使課程體系以職業(yè)能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，以典型工作任務(wù)（項目）為載體，將學(xué)習(xí)過程、工作過程與學(xué)生能力培養(yǎng)有機結(jié)合起來，充分體現(xiàn)工學(xué)結(jié)合，有效提高了學(xué)生“零距離”就業(yè)競爭力。

參考文獻：

[1]姜大源.職業(yè)教育學(xué)研究新論[H].北京：教育科學(xué)出版社，2007.

篇10

【關(guān)鍵詞】實時控制系統(tǒng)；高速通訊總線；自動化

隨著機械自動化水平的提高，機器人以其在機械結(jié)構(gòu)、適用范圍、靈活性、成本以及維護等方面的優(yōu)勢，使其應(yīng)用漸為廣泛，并成為一種發(fā)展趨勢。而機器人控制系統(tǒng)的性能決定著機器人的品質(zhì)，目前主流高性能運動控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是在具有很強計算能力的計算機上集成高性能實時系統(tǒng)和高速通訊總線的控制架構(gòu)。以該種控制結(jié)構(gòu)完成具有前饋補償?shù)目刂平Y(jié)構(gòu)。運動學(xué)、動力學(xué)和用于前饋補償?shù)乃欧刂扑惴ň谟嬎阈阅軓姶蟮墓た貦C中完成。在每一個伺服周期內(nèi)伺服控制指令通過高速通訊總線傳遞給驅(qū)動器，同時在同一個伺服周期內(nèi)完成運動指令的反饋。伺服控制指令被疊加到電流回路指令給定端作為前饋補償，其可以補償動力學(xué)耦合和結(jié)構(gòu)柔性產(chǎn)生的非線性效應(yīng)?？刂浦噶羁梢愿鶕?jù)相應(yīng)的控制算法進行實時計算。在前饋補償作用下，每一個主動關(guān)節(jié)即可以視為一個簡單的單輸入單輸出系統(tǒng)，從而采用驅(qū)動器內(nèi)部的線性控制器即可獲得較好的控制性能。

1 Windows 內(nèi)嵌實時系統(tǒng)

目前由于Windows 良好的人機界面和交互功能，在工控領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，但由于其并不是一個實時系統(tǒng)，時間片設(shè)定在5 毫秒以下時，其便很難保持精確穩(wěn)定的運行。從而用于實時性要求較高的工控場合會存在很多的局限性，如完成伺服層的伺服調(diào)試，需要1個毫秒以下的精確定時。為了解決這一矛盾，出現(xiàn)了很多利用Window 環(huán)境進行擴展或者內(nèi)嵌實時內(nèi)核的實時系統(tǒng)。其中德國Beckhoff 公司的TwinCAT 系統(tǒng)就是其中之一，TwinCAT（The Windows Control and Automation Technology）的原意是指“基于Windows 的控制和自動化技術(shù)”，其通過在Windows 環(huán)境下內(nèi)嵌實時內(nèi)核的方法，將每一臺PC 變?yōu)槎鄠€具有很強大處理能力的PLC 集合，并同時具有良好的開發(fā)和編程環(huán)境，符合IEC-61131-3 標(biāo)準(zhǔn)。其集成的人機界面開發(fā)環(huán)境，可以支持高級語言如VC++，Matlab 直接編程。TwinCAT 將實時控制與Windows 環(huán)境有機結(jié)合，為工控機進行高性能工控任務(wù)提供了強大的實時擴展。所有的Windows 環(huán)境下的程序，例如圖形和可視化模塊均可以通過ADS 通訊的方式訪問TwinCAT 數(shù)據(jù)，或進行實時的數(shù)據(jù)交互。同時TwinCAT 在軟件方面集成了完善的錯誤診斷，穩(wěn)定和安全機制，特別在各從站信號同步方面，采用了分布式時鐘和抖動監(jiān)測器，嚴(yán)格保證信號同步，增加了系統(tǒng)可靠性。同時其實時內(nèi)核具有很高優(yōu)先級和穩(wěn)定性，在Windows 系統(tǒng)藍屏?xí)r，仍可保證后臺服務(wù)穩(wěn)定運行。

2 基于工業(yè)以太網(wǎng)的高速通訊總線技術(shù)

當(dāng)完成所有在線指令的實時計算后，運動控制指令需要從運動控制單元傳輸?shù)津?qū)動單元中。以往的運動控制系統(tǒng)，運動控制指令通過模擬量進行傳輸，從而不存在時間延遲。但是電磁干擾和噪聲對于模擬量是一個嚴(yán)重的問題。因此，采用模擬量方式進行運動指令傳輸在工業(yè)應(yīng)用中要穩(wěn)定可靠的運行難度很大，且一般無法進行長距離傳輸。目前由德國Beckhoff 和EtherCAT Technology Group（ETG）推廣的基于工業(yè)以太網(wǎng)的高性能通訊總線EtherCAT， 其采用主從結(jié)構(gòu)，由主站和多個從站組成。主站可以是工控機或者其他嵌入式控制器，從站使用專用芯片構(gòu)成EtherCAT 從站控制器，其具有完成EtherCAT 通信協(xié)議所要求的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。這種通訊總線將一些優(yōu)秀的專門用于運動控制的總線協(xié)議（如Sercos，CAN）與以太網(wǎng)的高通訊帶寬結(jié)合起來。同時傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)一般需要在每個節(jié)點接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，然后進行解碼和編碼，而EtherCAT 在數(shù)據(jù)幀處理方式與此不同，系統(tǒng)控制周期由主站發(fā)起，主站發(fā)出下行電報。當(dāng)數(shù)據(jù)幀通過每一個從站設(shè)備時，EtherCAT 從站控制器直接分析尋址到本機的報文，根據(jù)EtherCAT 報文，讀寫數(shù)據(jù)到報文指定的位置，同時從站硬件把該報文的工作計數(shù)器（WKC）加1，表示該數(shù)據(jù)被處理，整個過程大約產(chǎn)生十幾個納秒延遲。此過程是在從站控制器中通過硬件實現(xiàn)的，因此與協(xié)議堆棧軟件的實時運行系統(tǒng)或處理器性能無關(guān)，有效地提高了通訊實時性。并且從站數(shù)量的增加對這一指標(biāo)影響不大，在同時連接1000 個I/O 類型的從站節(jié)點下，能穩(wěn)定運行的最小循環(huán)時間能達到62.5 微秒。目前該總線已成為先進運動控制的主流，其所有協(xié)議均是開放，越來越多的工控和伺服廠家推出了支持該種通訊總線的產(chǎn)品。

3 機器人控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

在 TwinCAT PLC Control 中提供的遵循IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的編程環(huán)境下，對4自由度搬運機器人底層軟件進行了編寫，并期望通過通用功能模塊化封裝的思想，開發(fā)能適用于各種型號工業(yè)機器人的底層運動控制程序庫。整個控制器程序可以看做一個復(fù)雜的狀態(tài)機，根據(jù)程序當(dāng)前運行結(jié)果或外部條件觸發(fā)而更改運行狀態(tài)，并調(diào)用組件庫中的對應(yīng)功能。機器人組件庫由一些功能模塊組成，包括插補及運動規(guī)劃組件，其以運動規(guī)劃算法為基礎(chǔ)完成機器人離線或者在線的運動規(guī)劃，并在每一個主程序循環(huán)周期進行一次機器人的正逆解運算。伺服控制模塊通過狀態(tài)機的方式實現(xiàn)對機器人各軸進行控制，電機軸的運動狀態(tài)可以通過示教盒或自身內(nèi)部改變；編碼器及傳感器讀取模塊用于讀取機器人電機軸的編碼器數(shù)據(jù)及各傳感器數(shù)據(jù)，用于進行反饋控制；上位機通訊網(wǎng)絡(luò)模塊，用于在示教狀態(tài)下和外部輸入設(shè)備交互，調(diào)用機器人系統(tǒng)的功能；機器人運動學(xué)及動力學(xué)組件庫建立機器人運動學(xué)及動力學(xué)算法，在每個主程序循環(huán)周期內(nèi)進行計算，通過高速總線將前饋補償值傳遞給驅(qū)動器。安全模塊對整個機器人系統(tǒng)提供安全保障。在軟件系統(tǒng)中每個功能模塊都以一個任務(wù)的形式存在，系統(tǒng)軟件流程簡圖如下：

圖1

4 總結(jié)

本文提出的控制系統(tǒng)架構(gòu)和軟件實現(xiàn)，使系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)能力大幅提高，動態(tài)跟蹤誤差明顯降低。可廣泛用于物流自動化行業(yè)中的搬運、分揀等方面，具有廣闊的前景。

【參考文獻】

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