  机器人“记者”写奥运（图文无关） 此次奥运有了机器人倾力助阵，更增加了诸多看点：智能交互新惊喜，机器人小i助播奥运;科技感爆棚：机器人Alpha2说奥运;AI 搜索技术：机器人“小安”答奥运;解放人力：机器人“记者”写奥运;智能扑捉画面：机器人技术拍奥运;全方位无死角：机器人警察护卫奥运……  机器人Alpha2说奥运 可以说，此届奥运，以机器人为代表的人工智能高科技正在体育赛场内外“大显神威”。如今的机器人早已不是什么神秘的高科技，而是“飞入寻常百姓家”，在各方面都深刻影响着我们人类。 我国工业机器人的市场主要集中在汽车、汽车零部件、摩托车、电器、工程机械、石油化工等行业。随着我国产业结构调整升级不断深入和国际制造业中心向中国的转移，我国的工业机器人市场会进一步加大，市场扩展的速度也会进一步提高。 但是，机器人关键性技术有哪些?其运用如何?这既是我们了解机器人构造的关键，也是我国突破工业机器人核心技术瓶颈的关键。 工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。 关键技术包括：(1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。 (4)网络化机器人控制器技术：当前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。
NO.1 移动机器人(AGV) 移动机器人(AGV)是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台);同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。 国际物流技术发展的新趋势之一，而移动机器人是其中的核心技术和设备，是用现代物流技术配合、支撑、改造、提升传统生产线，实现点对点自动存取的高架箱储、作业和搬运相结合，实现精细化、柔性化、信息化，缩短宁波物流流程，降低物料损耗，减少占地面积，降低建设投资等的高新技术和装备。 关键技术包括：1.AGV管理监控系统 AGV管理监控调度系统的主要功能是管理、监控和调度AGV执行搬运作业任务。 2.AGV车载控制器 AGV车载控制器是AGV控制系统的核心，负责完成人机交互、路径规划、任务执行、定位与导航控制、电源管理、自主避障、安全信息提示，以及与AGV管理监控计算机进行通讯，反馈AGV的当前状态，并接受AGV管理监控系统的调度和工作指令等任务。 3.自主定位及导航系统 AGV可以按照自主程度、用途和结构形式、导航方式等进行分类。主要包括这几种类型：电磁感应导引、磁带、磁点导引、光学导引、激光导引、视觉导引、惯性导引、复合导引 4.AGV运动控制系统 AGV作为移动机器人的一个分支，其驱动方式主要包括单舵轮驱动、差速驱动和双舵轮驱动及多舵轮驱动等四种方式：多舵轮驱动一般用于载重10吨以上的AGV。 5.电机驱动总成 AGV的电机驱动总成由伺服电机和减速机组成，用于AGV本体驱动以及装卸载机构的驱动，是AGV的核心部件，对AGV的成本和性能影响很大。 6.AGV能源系统 AGV能源系统是AGV的关键系统之一，它包括：电池智能充电管理系统、智能电池充电机、电池电量检测和电池。 7.AGV无线通讯系统 AGV系统中有多台AGV同时工作，为了指挥各台AGV按照AGV管理系统所接受的任务协调地工作(即对AGV指派任务、进行交通管理等)，所有的AGV以及系统中的其它自动化物流设备均由AGV管理监控计算机进行统一控制。 NO.2 点焊机器人 焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了点焊作业的生产率。 点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。 随着汽车工业的发展，焊接生产线要求焊钳一体化，重量越来越大，165公斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月，机器人研究所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。2009年9月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收，该机器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水平。 NO.3 弧焊机器人 弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域，国际大型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。本公司主要从事弧焊机器人成套装备的生产，根据各类项目的不同需求，自行生产成套装备中的机器人单元产品，也可向大型工业机器人企业采购并组成各类弧焊机器人成套装备。在该领域，本公司与国际大型工业机器人生产企业既是竞争亦是合作关系。 关键技术包括：(1)弧焊机器人系统优化集成技术：弧焊机器人采用交流伺服驱动技术以及高精度、高刚性的RV减速机和谐波极速器，具有良好的低速稳定性和高速动态响应，并可实现免维护功能。 (2)协调控制技术：控制多机器人及变位机协调运动，既能保持焊枪和工件的相对姿态以满足焊接工艺的要求，又能避免焊枪和工件的碰撞。 (3)精确焊缝轨迹跟踪技术：结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的优点，采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪，提升焊接机器人对复杂工件进行焊接的柔性和适应性，结合视觉传感器离线观察获得焊缝跟踪的残余偏差，基于偏差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修正，在各种工况下都能获得最佳的焊接质量。 NO.4 激光加工机器人 激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作，也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。 关键技术包括：(1)激光加工机器人结构优化设计技术：采用大范围框架式本体结构，在增大作业范围的同时，保证机器人精度。 (2)机器人系统的误差补偿技术：针对一体化加工机器人工作空间大，精度高等要求，并结合其结构特点，采取非模型方法与基于模型方法相结合的混合机器人补偿方法，完成了几何参数误差和非几何参数误差的补偿。 (3)高精度机器人检测技术：将三坐标测量技术和机器人技术相结合，实现了机器人高精度在线测量。 (4)激光加工机器人专用语言实现技术：根据激光加工及机器人作业特点，完成激光加工机器人专用语言。 (5)网络通讯和离线编程技术：具有串口、CAN等网络通讯功能，实现对机器人生产线的监控和管理;并实现上位机对机器人的离线编程控制。 NO.5 真空机器人 真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中，实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强，其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查，归属于禁运产品目录，真空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。 关键技术包括：(1)真空机器人新构型设计技术：通过结构分析和优化设计，避开国际专利，设计新构型满足真空机器人对刚度和伸缩比的要求。 (2)大间隙真空直驱电机技术：涉及大间隙真空直接驱动电机和高洁净直驱电机开展电机理论分析、结构设计、制作工艺、电机材料表面处理、低速大转矩控制、小型多轴驱动器等方面。 (3)真空环境下的多轴精密轴系的设计。采用轴在轴中的设计方法，减小轴之间的不同心以及惯量不对称的问题。 (4)动态轨迹修正技术：通过传感器信息和机器人运动信息的融合，检测出晶圆与手指之间基准位置之间的偏移，通过动态修正运动轨迹，保证机器人准确地将晶圆从真空腔室中的一个工位传送到另一个工位。 (5)符合SEMI标准的真空机器人语言：根据真空机器人搬运要求、机器人作业特点及SEMI标准，完成真空机器人专用语言。 (6)可靠性系统工程技术：在IC制造中，设备故障会带来巨大的损失。根据半导体设备对MCBF的高要求，对各个部件的可靠性进行测试、评价和控制，提高机械手各个部件的可靠性，从而保证机械手满足IC制造的高要求。 NO.6 洁净机器人 洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。 关键技术包括：(1)洁净润滑技术：通过采用负压抑尘结构和非挥发性润滑脂，实现对环境无颗粒污染，满足洁净要求。 (2)高速平稳控制技术：通过轨迹优化和提高关节伺服性能，实现洁净搬运的平稳性。 (3)控制器的小型化技术：根据洁净室建造和运营成本高，通过控制器小型化技术减小洁净机器人的占用空间。 (4)晶圆检测技术：通过光学传感器，能够通过机器人的扫描，获得卡匣中晶圆有无缺片、倾斜等信息。 传动传动网编者获悉，工业机器人制造企业也如雨后春笋般不断涌现，据统计仅去年中国国内差不多增加了200多加工业机器人制造厂商。对于工业机器人的市场前景，业界都是一致看好，普遍认为未来5~10年将会迎来工业机器人的一个爆发期。不过，要想在这一波浪潮中得益的话也并不容易。因为工业机器人涉及的系统相当复杂，仅核心零部件就包括了机械系统、控制器、伺服器和减速器等等。 在工业机器人关键技术中，目前市场上还比较少见使用单芯片来实现工业机器人的主站控制。在主芯片的CycloneVSoC中，双核CortexA9ARM有一个核用作运动控制，另一个核用来做EtherCAT主站。双核各自负责自己的功能，运动控制功能主要负责机器人3只手臂的协调工作，算法都放在ARM中。FPGA主要用来做Nios软核功能。通过FPGA中的MAC出去以后，连接了3个伺服驱动器。 但中国机器人品牌厂商采用的这种单芯片方案对欧美机器人厂商并没有太大的吸引力，他们更愿意使用X86平台。反而是亚太区的机器人厂商更愿意接受。因为单芯片方案不仅可以帮助降低成本，也可以让他们生产差异化的产品，以避免与欧美机器人厂商直接竞争。毕竟跟欧美的差距还是很明显的。 虽然工业机器人的用途很广，种类很多，但对硬件平台来讲，其实是可以共用的。模块化，平台化的产品更有益于产品的开发和推广，也有利于产品成本的降低。工业机器人还在不断地向前发展着，相信随着技术的进步，随着“奇点”的来临，机器人的智能化会更加明显，中国工业机器人也必将逐步破解伺服电机、控制器、减速器等核心零部件，掌握机器人核心科技，在智能制造“竞赛”中“夺冠”! 本文综合百度百家、一站阅读、传动论坛资料 由中国传动网整编 |
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