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行业动态

工业桁架机械手的发展和前景
2015-07-31 18:06:57
 

工业全自动焊接机器人在高质量、高效率的焊接生产中,发挥了极其重要的作用。工业全自动桁架机械手技术的研究、发展与应用,有力地推动了世界工业技术的进步。近年来,焊接机器人技术的研究与应用在焊缝跟踪、信息传感、离线编程与路径规划、智能控制、电源技术、仿真技术、焊接工艺方法、遥控焊接技术等方面取得了许多突出的成果。随着计算机技术、网络技术、智能控制技术、人工智能理论以及工业生产系统的不断发展,全自动焊接机器人技术领域还有很多亟待我们去认真研究的问题,特别是全自动焊接机器人的视觉控制技术、模糊控制技术、智能化控制技术、嵌入式控制技术、虚拟现实技术、网络控制技术等方面将是未来研究的主要方向。

据不完全统计,全世界在役的工业机器人(工业全自动桁架机械手、龙门自动上下料,下称:工业全自动桁架机械手)中大约有将近一半的全自动桁架机械手用于各种形式的焊接加工领域,焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式,即点焊和电弧焊。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业全自动桁架机械手。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的,而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业全自动桁架机械手装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中,一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务,机器人可以根据程序要求和任务性质,自动更换机器人手腕上的工具,完成相应的任务。因此,从某种意义上来说,工业桁架机械手的发展历史就是焊接机器人的发展历史。

从机器人诞生到本世纪80年代初,机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。到了90年代,随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展,机器人技术也得到了飞速发展。工业全自动桁架机械手的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不断提高,而机器人的制造成本和价格却不断下降。在西方社会,和机器人价格相反的是,人的劳动力成本有不断增长的趋势。把1990年的机器人价格指数和劳动力成本指数都作为参考值100,至2000年,劳动力成本指数为140,增长了40%;而机器人在考虑质量因素的情况下价格指数低于20,降低了80%,在不考虑质量因素的情况下,机器人的价格指数约为40,降低了60%.这里,不考虑质量因素的机器人价格是指现在的机器人实际价格与过去相比较;而考虑质量因素是指由于机器人制造工艺技术水平的提高,机器人的制造质量和性能即使在同等价格的条件下也要比以前高,因此,如果按过去的机器人同等质量和性能考虑,机器人的价格指数应该更低。

由此可以看出,在西方国家,由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力,而机器人价格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机。减少员工与增加机器人的设备投资,在两者费用达到某一平衡点的时候,采用机器人的利显然要比采用人工所带来的利大,它一方面可大大提高生产设备的自动化水平,从而提高劳动生产率,同时又可提升企业的产品质量,提高企业的整体竞争力。虽然机器人一次性投资比较大,但它的日常维护和消耗相对于它的产出远比完成同样任务所消耗的人工费用小。因此,从长远看,产品的生产成本还会大大降低。而机器人价格的降低使一些中小企业投资购买机器人变得轻而易举。因此,工业全自动桁架机械手的应用在各行各业得到飞速发展。根据UNECE的统计,2001年全世界有75万台工业机器人用于工业制造领域,其中38.9万在日本、19.8万在欧盟、9万在北美,7.3万在其余国家。至2004年底全世界在役的工业机器人至少有约100万。

我国的工业全自动桁架机械手从80年代“七五”科技攻关开始起步,目前已基本掌握了机器人操作机的设计国的工业机制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看,我国机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离,如:可靠性低于国外产品;机器人应用工程起步较晚,应用领域窄,生产线系统技术与国外比有差距;应用规模小,没有形成机器人产业。

当前我国的机器人生产都是应用户的要求,单户单次重新设计,品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低,而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术,对产品进行全面规划,搞好系列化、通用化、模块化设计,积极推进产业化进程。

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