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面向智能制造的工业机器人交互平台设计与实现文献综述

 2020-04-28 20:19:54  

1.目的及意义

智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新,扩展到柔性化、智能化和高度集成化。

“智能制造”是“中国制造2025”行动战略的主攻方向,而机器人产业作为“智能制造”的关键部份,必将在未来制造业中发挥极其重要的作用。同时,工业4.0等趋势正给机器人产业带来新的挑战和机遇。会议上,上海交通大学机器研究所曹其新教授发表了主题为《面向智能制造的泛在机器人控制系统》的精彩演讲。随着物联网技术的发展成熟,机器人将不再是单独的个体,未来机器人将通过网络连接进行远程控制,利用分布式传感器采集环境信息。泛在机器人技术就是利用不同类型的分布式机器人组件,通过网络化的协作,完成单个机器人不能完成的任务。曹其新在演讲中介绍研究梯队开发的机器人组件技术,内容包括构建机器人传感,控制,执行,人机交互等组件,通过任务规划组件实现以客户为中心的智能制造装配系统的控制。

智能装备和产品是智能制造的实现端,工业机器人是智能装备的重要基础。智能制造实际是信息技术与制造技术的融合发展,可以细分着力发展智能装备和智能产品、推进生产过程智能化和深化互联网在制造领域的应用三个方向。三个方向中,智能装备和产品是智能制造的实现端,智能装备和产品中,最为重要的体现则是工业机器人。机器人替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势,是实现智能制造的基础,也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等应用需求,工业机器人将为智能制造中智能装备的普及代表。

智能化阶段

互联化阶段

自动信息化阶段







图一 智能制造产业发展层次阶段

工业机器人通过编程或示教方式实现自动化,同时具备拟人形态及功能,在企业生产加工过程中通过自动控制执行操作作业的机械装臵,能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业,例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上,以及在核工业等部门中,完成对人体有害物料的搬运或工艺操作,或者完成某些靠手工无法达到精度或效率的工作。根据用途不同,工业机器人大致可以分为焊接机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人、装配机器人、码垛机器人、切割机器人、自动牵引车(AGV)机器人、净室机器人等。按照结构来分,工业机器人可分为直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人和多关节机器人,其中多关节机器人具备高效、精度高、灵活性强等优势,是运用最为广泛的机器人。

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2. 研究的基本内容与方案

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(1)有两种设计交互平台的方式:第一种是Windows窗体可用于设计窗体和可视控件,以创建丰富的基于Windows的应用程序。第二种是ABB RobotStudio是优秀的计算机仿真软件。为帮助您提高生产率,降低购买与实施机器人解决方案的总成本,ABB开发了一个适用于机器人寿命周期各个阶段的软件产品家族。

(2)对于使用winform完成交互平台设计,需要用C#语言。C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言。C#是面向对象的编程语言。它使得程序员可以快速地编写各种基于MICROSOFT .NET平台的应用程序,MICROSOFT .NET提供了一系列的工具和服务来最大程度地开发利用计算与通讯领域。

(3)当开发工具选用RobotStudio机器人进行逻辑、运动以及IO控制的编程语言叫做RAPID。RAPID语言类似于高级语言编程,与VB和C语言结构相近。

3. 参考文献

[1] 周济. 智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 中国机械工程, 2015, 26(17):2273-2284.

[2] 计时鸣, 黄希欢. 工业机器人技术的发展与应用综述[J]. 机电工程, 2015, 32(1): 1-13.

[3] 霍伟.机器人动力学与控制[M],北京:高等教育出版社,2005.

[4] Wei Xu, Quan Liu,Wenjun Xu, Zude Zhou, Duc Truong Pham, Ping Lou, Qingsong Ai, Xiaomei Zhang.Energy condition perception and big data analysis for industrial cloud robotics[C]. In: the 24th CIRP Conference on Life Cycle Engineering (LCE'17), Kamakura,Japan, March 8-10, 2017.

[5] ABB . 技术参考手册RAPID语言概览 , 2015

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[10] 王毅.基于仿人机器人的人机交互与合作研究.北京科技大学,2014.

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[13] Shiyong Wang, Chunhua Zhang, Chengliang Liu, Di Li,Hao Tang. Cloud-assisted interaction and negotiation of industrial robots for the smart factory.Computers amp;Electrical Engineering,2017.

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[15] 高峰 . 工业机器人示教器人机交互软件的设计与实现. 北京航天航空大学出版社,2011.

[16] 刘超.智能制造中的工业机器人技术.中国新通信,2017

1.目的及意义

智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新,扩展到柔性化、智能化和高度集成化。

“智能制造”是“中国制造2025”行动战略的主攻方向,而机器人产业作为“智能制造”的关键部份,必将在未来制造业中发挥极其重要的作用。同时,工业4.0等趋势正给机器人产业带来新的挑战和机遇。会议上,上海交通大学机器研究所曹其新教授发表了主题为《面向智能制造的泛在机器人控制系统》的精彩演讲。随着物联网技术的发展成熟,机器人将不再是单独的个体,未来机器人将通过网络连接进行远程控制,利用分布式传感器采集环境信息。泛在机器人技术就是利用不同类型的分布式机器人组件,通过网络化的协作,完成单个机器人不能完成的任务。曹其新在演讲中介绍研究梯队开发的机器人组件技术,内容包括构建机器人传感,控制,执行,人机交互等组件,通过任务规划组件实现以客户为中心的智能制造装配系统的控制。

智能装备和产品是智能制造的实现端,工业机器人是智能装备的重要基础。智能制造实际是信息技术与制造技术的融合发展,可以细分着力发展智能装备和智能产品、推进生产过程智能化和深化互联网在制造领域的应用三个方向。三个方向中,智能装备和产品是智能制造的实现端,智能装备和产品中,最为重要的体现则是工业机器人。机器人替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势,是实现智能制造的基础,也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等应用需求,工业机器人将为智能制造中智能装备的普及代表。

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