时间：2023-05-30 10:36:25
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工业机器人，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一项来自弗里多尼亚题为：“世界机器人在2016”的全新调研表明：服务机器人的需求量已经超过了工业机器人。该研究还指出，全球对机器人的需求增长如此迅速，以至于机器人的需求量已经超过了世界总体制造业的活动性和机器人本身的经济性。
虽然这项声明让人难以置信，但是据弗里多尼亚预计，从现在起，一直到2016年，全球对机器人的需求量将以平均每年11%的速度增长。无论是发达国家还是发展中国家，无论其劳动力是高是低，是用于工业还是应用程序，机器人保持此种速率增长的原因和哪种类型的机器人的需求量正在增加的原因都只取决于机器的类型。
由于劳动力成本上升，所以在许多发达国家现有的应用程序里，许多人类工人正在被机器人替代。但是，在发展中国家，机器人更常被用于执行那些人类无法完成的困难又危险的任务。据上述研究指出，在发展中国家里，工人的工资也在不断上涨，这意味着，越来越多的人类工人可能会被机器人替代。
另一件令我惊讶的事情是，在这些发达国家中，韩国已经成为了机器人生产最广泛的国家，而紧随其后的是则日本、美国和德国。还有另一个并不算太震惊的消息是：世界上大部分复杂的、高附加值的工业机器人和医学专业服务机器人都由这些已经具备了完全成熟的精密制造技术的高度发达国家生产，而那些相对较小、成本较低和那些针对消费者生产的机器人，则主要在那些电子消费产品制造业发展成熟的亚洲国家进行生产。
尽管从2005年起，服务机器人的产量有所增加，但是工业机器人仍占主导地位。人们不但用这些机器人生产电子/电器产品和包括橡胶、塑料、制药和化妆品在内的化学产品，还用它来生产汽车，这是迄今为止所占比重最大的部分。除了上述之外，机器人也被应用到食品和饮料制造业、工业机械、金属加工等领域。
工业机器人具有多种功能，人们可以利用它们来处理材料和焊接，这是机动车制造中的关键操作。除此之外，它们还可以用来组装、拆卸、加工、分发和绘画。
弗里多尼亚预言，随着中国、泰国、马来西亚和印度的工业越来越自动化，汽车制造业对工业机器人的需求量将稳步提高。同时，在发达国家中，工业机器人需求量也在持续增加。随着亚太地区的工业变得越来越自动化，电子制造业将获得最快的收益。
据研究预测，截止到2021年，工业机器人的需求量将超过服务机器人。之所以会造成这种现象，是因为更低的成本和更先进的机器人技术和软件增加了机器人对消费者的吸引力。在2011年，专业机器人占服务机器人总量的73%，而大多数服务型机器人将继续被用于专业的应用程序。医疗机器人是工业机器人中最大的一类，特别是在发达国家，其次则是挤奶机器人。在私人机器人中，最大的单一产品类别是机器人地板清洁工，据Roomba声称。
一些可支配收入比较高的发达国家和地区对于服务型机器人的需求量较大，美国是其中之最。当然，这些也是人口老龄化比较严重的国家，因此在许多家庭都需要医疗服务机器人来帮助他们照看老人。除了美国之外，对服务型机器人需求较大的国家和地区还包括西欧和日本。但是，如今中国正在快步赶上：到2016年时，服务型机器人的需求量可能会翻上两番，据研究表明。
但在如此有诱惑力的市场中，掌握话语权的是“四大家族”：瑞士ABB、日本发那科公司、日本安川电机、德国库卡。
目前，“四大家族”占据全球工业机器人60%以上的市场份额，在核心技术和关键零部件研发上处于绝对领先地位，而国内厂商还没有叫阵“四大家族”的实力。
传统关节机器人（即机械手臂机器人）需要三类核心零部件：高精密减速机、伺服电机和控制系统。
“在机器人的三大核心零部件中，国产控制系统能基本满足目前需求。但如果要进入汽车领域，对控制器要求更高，还是需要进口。伺服电机跟控制器差不多，低端没问题，中端产品也能满足要求，减速机问题最大。”中国机械工业联合会执行副会长、中国机器人产业联盟执行理事长宋晓刚坦言，中外品牌减速机的原理设计基本一致，但在工艺精度和稳定性方面差距非常大。
在技术路线上另辟蹊径是国产品牌突围的一个现实路径。常州金石机器人就是如此。从技术路线看，金石机器人主攻桁架机器人，这种机器人非常适用于金属加工类的数控机床自动化和重载高速搬运行业，可以为“无人工厂”提供系统解决方案。在这种技术路线下，高精密减速机并非核心零部件，也不会受制于国外企业。桁架机器人的最大优势就是超大负载，最大的能抓起4吨重的东西。
目前，在工业机器人这个行业里，中低端产品产能过剩、无序竞争局面开始出现，相当一部分企业以集成组装生产为主，停留在模仿、跟随和简单集成阶段。
在宋晓刚看来，机器人的传统应用领域是汽车，但国外并没有中国这么全面和细分的制造业门类，国外机器人品牌也不可能熟悉这么多工艺流程，“我们的优势就在于，本土品牌应该对不同的制造业细分行业的工艺、流程、管理更加熟悉。”
对于未来，宋晓刚判断，“我们需要一大批了解机器人性能、熟悉细分行业工艺的系统集成商，这是国产品牌可以发力的方向。”
在落地后的《中国制造2025》规划中，明确将工业机器人列入大力推动突破发展的十大重点领域之一。而在宋晓刚看来，在政策利好的推动下，各地区都扎堆布局的现象已经开始显现。
在这场机器人产业“竞赛”中，地方政府的补贴政策也是一个重要筹码。例如，安徽芜湖在2014年出台了《芜湖市机器人产业集聚发展若干政策（试行）》，其中细致地规定了十多项政府支持和补贴措施。“政府的补贴政策取向没错，但一定要补助那些质量合格、真正在生产线上应用的机器人。”宋晓刚表示，现在一个最大问题是，相关政府部门，补贴政策不够精准，大水漫灌，导致一些机器人生产企业靠补贴“过日子”，甚至顶着机器人概念套取地方政府补贴。
[关键词]工业机器人 编程 示教
一、机器人编程语言系统的组成
机器人编程语言像一个计算机系统,包括硬件、软件和被控设备。即机器人语言包括语言本身、运行语言的控制机、机器人、作业对象、周围环境和设备接口等。机器人编程语言系统的组成如图1所示。图中的箭头表示信息的流向,机器人语言的所有指令均通过控制机经过程序的编译、解释后发出控制信号。
控制机一方面向机器人发出运动控制信号,另一方面,向设备发控制信号,设备如机器人焊接系统中的电焊机以及机器人搬运系统中的空压机等。周围环境通过感知系统把环境信息通过控制机反馈给语言,而这里的环境是指机器人作业空间内的物置、姿态以及物体之间的相互关系。
01
二、工业机器人的语言功能
1.运算功能。运算功能是机器人最重要的功能之一。对于装有传感器的机器人所进行的主要是解析几何运算,包括机器人的正解、逆解、坐标变换及矢量运算等。根据运算的结果,机器人能自行决定工具或手爪下一步应到达何处。
2.运动功能。运动功能是机器人最基本的功能。机器人的设计目的是用它来代替人的繁复劳动,因此机器人发展到今天,不管其功能多么复杂,动作控制仍然是其基本功能,也是机器人语言系统的基本功能。机器人的运动功能就是机器人语言用最简单的方法向各关节伺服装置提供一系列关节位置及姿态信息,由伺服系统实现运动。
3.决策功能。所谓决策的能就是指机器人根据作业空间范围内的传感信息不做任何运算而做出的判断决策。这种决策功能一般用条件转移指令由分支程序来实现。条件满足则执行一个分支,不满足则执行另一个分支。
三、机器人的坐标系统
要想操控机器人完全按照设定的轨迹运动,必须明确机器人的坐标系统,在什么情况下该用何种坐标系。当前的主流机器人都是采用6自由度,即6个能够独立活动的坐标轴,如图2所示:
02
机器人可以建立的坐标系有“World坐标系”,“Base坐标系”,“Tool坐标系”,“Axis轴坐标系”四个。各个坐标系统的特点和用途均不一样:Axis坐标一般用来操作机器人的各个轴的运动(如果是六个自由度的机器人会有A1-A6六个轴,每个轴都有自己的旋转方向和角度),机器人在运行过程中需要各个轴之间配合运动,有旋转也有直线等;World坐标系统主要是在编程的时候用来标定机器人的初始位置以及零点位置,该坐标系统类似于空间三维坐标系统;Tool坐标主要是机器人在进行实际工作时的一个参照坐标系,他的工具可以是夹具、焊钳或者喷枪等;Base坐标主要是机器人相对于自身的坐标系统,其原点一般在机器人底座的中心点。
四、工业机器人的编程
所有的机器人编程主要是从定义机器人运行轨迹和运行方式入手的。当前主流的机器人都是采用定义三种轨迹方式:点到点,直线和圆弧。
1.点到点的移动:工作空间内机器人始终在两点之间的定位,以最快的路径进行,而且所有的轴的移动同时开始和结束,所有的轴必须同步;这时无法精确的预计机器人的轨迹。采用该语句进行程序设计在实际操作过程中容易出现无法预知的运动轨迹,如图3,容易造成一定的安全事故,因此,在编程的时候尽量不用或者少用该语句。
03
关键词：工业机器人；网络通信；数字图像处理
中图分类号：TP242.6 文件标识码：A
1概述
工业机器人抓取作业是工业生产中的一个重要应用。在传统的应用中，工业机器人执行的抓取操作一般通过示教或者离线编程的方式来实现的，抓取作业的起始位姿和终止位姿是预先设定好的，在这种情况下，一旦工作对象与工作环境改变，既定抓取动作则会失效。利用计算机数字图像处理技术对工业机器人抓取的环境及目标进行识别并进行定位，基于以太网将目标数据通信至工业机器人，工业机器人进行抓取。
通过以Kawasaki的FS03N工业机器人为基础，研究并构建了一个基于单目视觉的机器人抓取试验系统。该系统的工作原理和工作过程为：当目标对象存在于工业机器人抓取作业区时，在计算机的控制下，通过摄像头获取对象图像数据，然后对采集到的图像进行数字图像处理并将目标物位置信息通信至工业机器人，最终控制工业机器人实现对指定目标物的抓取，并将其放到指定位置。
2 基于网络通信的工业机器人的单目视觉系统
建立的基于网络通信与数字图像处理的工业机器人抓取系统硬件组成如图1所示。系统以Kawasaki FS03N机器人为基础，研究并建立了如图2所示的系统平台。系统平台包含三个单元：图像处理单元、网络通信单元以及工业机器人单元。图像处理单元采用的是三星SHC-730P摄像头和大恒DH-CG400的图像采集卡。工业机器人单元选配的控制柜为带网络适配器的D系列控制器。工业机器人为6轴关节型机器人，端部配气动夹爪。系统侧边配皮带输送机，用来下料。
3 图像处理及数据通信
设定工业机器人要抓取的目标为一立方体工件，要对其进行识别和定位，主要步骤为滤波、轮廓提取、目标定位以及数据通信。
3.1 滤波
图像在采集、传输及处理过程中往往会存在一定程度的噪声干扰，噪声恶化了图像质量，使图像模糊，淹没了特征，给图像分析带来了困难。考虑背景图像中目标和背景一般都具有不同的统计特性，即不同的均值和方差，为保留一定的边缘信息，采用了选择式掩膜平滑方法，这种方法是以尽量不模糊边缘轮廓为目的。
图像的均值计算公式[2]：
3.2 轮廓提取
区域生长是根据目标物特点将像素或者子区域聚合成更大区域的方法。种子点的选取是根据工业机器人抓取的目标物的颜色、灰度特点设定的。区域生长后的图像其背景为白色，目标为黑色，使用边界跟踪进行轮廓提取。
3.4 目标定位
图像中的目标物位置表明着在工作台面中的目标物相对于摄像头的位置，使用目标物质心法来标记目标物相对于摄像头的位置，这需要使用图4（a）的处理结果标记目标物质心，计算公式：
A-目标物面积
x0,y0-区域相对于屏幕左上角图像的中心坐标。
选择整个目标区域的边缘角落四点连接成对角线（图5中蓝色线），根据目标正方体的形状特征，找到正方体中心线（图5中红色线）。根据中心线可计算出目标物相对于摄像头的偏转角度。
3.5 数据通信
受到工业机器人控制器底层不开放的影响，无法在物理层上进行改动。在工业机器人控制器之外使用计算机作为服务器，工业机器人控制器作为客户端形成客户机/服务器模式（Client/Server）。通过将任务合理分配到Client端和Server端来实现控制作业。
在进行网络通讯时，有两种通讯协议可供选择，分别是TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）协议与UDP（User Datagram Protocol 用户数据报协议）协议，二者都是TCP/IP参考模型中传输层中的协议。其中，TCP协议是一种可靠的面向连接的协议，如图6所示，在进行通讯时，首先通过三步握手以建立通信双方的连接，然后进行通信。TCP协议中提供了数据确认和数据重传的机制，以保证能够将数据正确地传输。UDP协议是一种不可靠的无连接协议，通信时不需要建立连接，直接向一个IP地址发送数据，没有数据确认与重传机制，不保证能够将数据正确地传输，但是实时性较高。本系统对实时性要求并不高，遂采用TCP协议来传输目标物的位置和角度信息。
结论
将数字图像处理技术和网络通信技术应用于工业机器人抓取技术研究中，给出了选择式掩膜平滑的滤波方法及区域生长和边界跟踪的轮廓提取的方法，实现了基于以太网的通信，最终实现了工业机器人对目标物的抓取，算法基于Visual C++2010编程实现的。整个系统构成简单，开发成本较低。试验结果验证了算法，能够为机器人智能化提供一定的借鉴意义。
参考文献
[1]王修岩，程婷婷.基于单目视觉的工业机器人目标识别技术研究[J].机械设计制造，2011(4):155~157.
[2]刘海波等.Visual C++数字图像处理技术详解[M].北京：机械工业出版，2010.
[3]宋韬.基于G代码的双工业机器人协调作业的网络控制[J].自动化仪表，2011(8):40~46.
[4]王健强，吕游.一种面向工业机器人智能抓取的视觉引导技术研究[J].机械设计与制造，2009(9):172~174.
[5]陈美宏等.基于PC机的工业机器人控制平台[J].控制与检测，2010(11):53~56.
且不谈机器人会否统治世界，但是随着科技的进步，机器人研发已经成为一股不可逆转的潮流，在各个行业，尤其是工业、军事等领域得到广泛的应用。西班牙《世界报》日前报道，无人机战争时代已经到来，而机器人战争时代可能正快速靠近，X-47B无人机就是一个证明，这种外形酷似箭头的美国战机可以自行执行任务，无需地面飞行员的参与。
机器人战士已渐行渐近，我们可以预想有这么一天，机器人像30年前的个人电脑一样迈入家家户户，彻底改变人类的生活方式。它们不仅可以帮我们打扫卫生、煮饭等，还能跟我们谈心、跳舞、做出栩栩如生的表情反应。
机器人成市场新亮点
回忆2012年，众多与物联网、智慧城市、工业控制自动化有关的展会上，机器人的身影随处可见。
2012年11月6日，2012工业自动化展开创性地将国内外机器人品牌整合成一个专区，ABB、发那科、史陶比尔、安川电机、德国库卡、雅马哈、广州数控、沈阳新松等国内外著名的机器人品牌悉数亮相。
10天后的11月16日，素有“中国科技第一展”之称的第十四届中国国际高新技术成果交易会也推出了“机器人专展”。以服务机器人、特种机器人、工业机器人为主题，展出可以代替人工劳动的机器手臂，能助人行走的外骨骼机器人、会跳江南style的机器人、具有语音识别功能的智能机器狗等。
专家表示，机器人技术是国内外厂商抢占工业自动化市场的必争之地，外资品牌希望通过这一技术“抢回”流失的制造业，国内企业同样需要机器人来武装“中国制造”，以保在全球高科技市场的竞争力。
国家《智能制造装备“十二五”发展规划》就明确提出，将围绕重大智能制造成套装备研发以及智能制造技术的推广应用，开发机器人、感知系统、智能仪表等典型的智能测控装置和部件，并实现产业化。在充分利用现有技术和产品的基础上，进一步实现智能化、网络化，形成对智能制造装备产业发展的强有力的支撑。
工业机器人是重要切入点
工业机器人技术成熟，现已形成了一条完整的产业链条。2008年后，全球的机器人装机量超过一百万台，并于2011年达到顶峰，中、美、德等国家的工业机器人增速快于世界平均水平，中国2011年销量比2010年提高51%。
目前，国内工业机器人主要被应用在工业生产领域，从传统的汽车等重工业领域逐渐向更加广阔的电子制造和其他领域进行拓展，搬运、点焊、弧焊、喷涂等是它们的主要工作。制造业升级转型、企业越发看中生产率的提高、工人薪酬高涨、高水平技术工作稀缺等原因，也成为机器人需求量增大的温床。
但由于国内过去对工业机器人的关注度不强，使用密度远远低于世界平均水平，离日、韩、德等国家更是有一段很长的差距要追赶。韩国是全球工业机器人使用密度最高的国家，每一万名工人中拥有机器人数量为347台；日本次之，339台；德国位居第三，251台；中国仅为21台，不及国际平均水平的55台的一半。
国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系，日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等，欧系主要有德国的KUKA、CLOOS，瑞典的ABB，意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。
随着越来越多的国内厂商选择自动化生产方式以获取竞争优势，从而催生了对工业机器人的大量需求。根据国际机器人联合会（1FR）的数据，中国有望于2014年成为世界最大的机器人市场。工业和信息化装备部工业司副司长王卫明日前也透露，未来几年，中国还会保持30%的增速，将成为全球需求量最大市场。早在2011年，作为劳动密集型企业的代表富士康公司已率先试水，掌舵人郭台铭宣布将投入“百万机器人”到生产线上，从此，富士康踏上了一条与机器人紧密联系的生产之道。
发展关键是拓宽产业链
机器人是终端产品，一般通过单机或多台机器人组成工作站或生产线，以交互方式交付给客户。未来，拓宽产业链是各家机器人厂商发展的关键。工业机器人的产业链主要包括研究与开发、核心零部件、非核心零部件、系统集成与维护和保养五个环节，前面三个部分是构成机器人的标准品，由于国际品牌产业链较为成熟，此三部分掌握了绝对的话语权。
以国内展会中身影频现的机器人为例，尽管参与者不少，但无论是国外还是国内厂商，展会上似乎没有太多令人惊喜的创新技术和创新产品。这不仅反映出国内市场青睐于一些能够提高生产效率和提升性价比产品的机器人；也曝露出国内机器人制造商的短板，既无创新性产品，关键部位零件和核心技术又都掌握在国外厂商手中。
中国工控业务集团首席运营官徐勇曾在接受媒体采访时分析国内厂商的生存模式：由于机器人通用性的关键零部件目前无法实现国产化，国内厂家只能高价从国外购买，使得国内机器人制造成本的居高不下。所以，国内厂商单靠买机器是赚不到钱的，他们的利润空间更多在于后期服务、设备维修、零部件更换等。
而在标准品投放至市场经使用者考验前，还需要一个系统集成的过程，即定制化。这个过程可根据行业用者的特性，配备不同的结构，本土品牌则在此过程具有相对的优势。以沈阳新松为例，在整体经济大环境不景气，尤其是装备制造行业业绩整体下滑的背景下，沈阳新松机器人业绩极其抢眼，中报显示，公司上半年实现营业收入5.14亿元，同比增长42.26%，工业机器人实现营业收入14052.23万元，同比增长39.54%。据悉，在沈阳新松的机器人业务中，超过七成来自于系统集成。与新松类似，国内还有很多机器人系统集成商后劲强大，都是本土企业。
为什么会形成这么一个产业链格局？工控网市场研究部工厂自动化高级项目经理楠认为，营销有四个层面，分别是产品、价格、渠道、促销。其中渠道在很多情况下能起到至关重要的作用，本土集成商之所以能够做大做强，与业主之间的良好关系密是不可分的。
未来无论是国际品牌还是本土企业，其发展还是体现在产业链上。外资品牌在研发机器人单体的基础上，可以适当向集成业务拓展，同时也可以加强维修和保养业务的比重；而本土企业在积累足够的系统集成基础上，也应该向机器人单体领域延伸，并借助本土品牌的服务优势，加强维护保养业务。
工业机器人作为人类最伟大的发明之一，经过四十余年的发展，已经取得长足的进步。而今，属于中国人的工业机器人时代已经来临，随着各种资金政策的注入，企业摆脱产能不足的瓶颈，工业机器人及成套装备生产能力进一步加强，核心产品外观设计及技术模块不断成熟，人才结构逐渐稳固，机器人市场的星星之火在不远的将来将呈现燎原之势。
名词解释
关键词：工业机器人；可靠性；测试
中图分类号：TP242 文献标识码：A
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。
由于工业机器人是元部件众多，是一复杂系统，它以多自由度方式运动，因而发生的故障可能造成难以预计的后果，具有潜在的人机风险。为此对机器人必须严格按照可靠性测试标准进行测试，目的在于：（1）在机器人的设计和整个寿命周期中进行有效的可靠性运行，特别在样机测试阶段，必须将潜在的风险暴露出来加以改进；（2）出现故障后的及时修复性，减少客户的停机损失；（3）工业机器人的安全性，避免出现人机事故，确保人员安装调试、编程示教、操作、维护过程的安全。我们以EFORT的工业机器人可靠性指标：MTBF不低于6000H。我们需要从设计、采购、加工制造、装配、 测试等环节降低产品失效的因素。
1元器件可靠性设计要求
1.1电子元器件可靠性设计
电子器件的选取，必须经过100%环境筛选测试，测试合格的产品才允许采用，按照可靠性分配原则，筛选与元器件失效分析相结合，一旦发现失效，必须对同一类产品进行原因分析，按照5W1H方法进行纠正预防措施分析与整改。
电子元器件的选取按照以下规则：
a.电子元器件决不允许超核运行，应按照降额设计，一般达到85%；
b.线路设计尽量进行动力、信号隔离处理，防止电磁干扰，进行干扰试验；
c.功能部件进行热分析，高温拷机测试；
d.振动测试，一般按照5-200HZ，振幅2mm的扫频振动测试。
1.2机电产品的可靠性设计
机电产品的设计与验证，必须100%验证，在断路器、线缆、继电器、接插件等必须进行电流、温度、频次等验证分析，主要为：
a.线路的选取考虑电流、温度等其它要求；
b.电气元器件的参数除符合国家标准外，机器人的额外要求不许满足，比如继电器的动作次数要求等；
c.接插件的接触电阻、电流、耐热等，同时考虑其防错、易维修性等。
1.3机加部件的可靠性设计
机械加工部件的设计，考虑其材质、加工难度、安全系数等，装配前必须100%检查，全部合格后才能安装，主要包括：
a.设计时用机械专用软件进行应力分析，确保安全系数在2以上；
b.设计时考虑加工工艺，确保机加的尺寸、行位公差以及粗糙度等；
c.对部分特殊要求的，要控制其材质与工艺，比如：发黑、耐腐蚀等特殊处理。
2关键部件可靠性验证
机器人的关键部件测试必须严格按照测试大纲进行测试，详细记录测试数据并进行分析。
2.1运动控制器与伺服驱动器
运动控制器与伺服驱动器为机器人主要运动控制部件，除电子元器件的可靠性测试外，额外需要进行功能测试，包括：加减速测试、响应测试、正反向运转电流冲击测试、CPU负载率测试等。
2.2伺服电机
机器人伺服电机除一般的电机要求外，还要求电机具备高过载能力，同时由于其特殊的安装与应用环境，需要对其电机油封、制动器都提出很高要求，表现为：
a.电机的油封本身动密封要求很高，尽量采用高质量的双唇油封，一般测试3000H后进行拆解，分析密封情况；
b.制动器对于机器人为安全部件，其可靠次数必须达到万级以上，测试为制动器扭力确认，不能出现跌失。
2.3 减速器
在选取减速器的时，考虑电机转速、设计指标等来选取减速器的减速比、额定扭矩，并降额选取，同时考虑减速器的输入齿轮配合、油路等，在重要关节考虑设计走线方式与装配方便性。
2.4管线包
工业机器人本体管线包包括电机驱动线缆，IO线缆，总线线缆等组成，由于机器人的现场应用需求，线缆必须满足耐扭拉、高揉要求，最少满足：1000万次以上的耐弯曲指标。
3 整机可靠性分析与验证
3.1整机可靠性测试
各部件测试完成后，需要对样机进行整机测试，按照国家与企业标准对机器人的功能测试外，必须要进行可靠性测试，其中包括控制柜的振动测试、温控测试、本体振动监视等。
图1与图2是我们用加速度传感器检测的各轴电机在机器人高速运行时的XYZ三方向的振动情况。
由图1的测试结果，可以分析原因，进行运动参数调整，减小机器人的本体振动，从图2中可以看出振动从修改前的5G降到修改后的2G。
3.1.1整机120H功能测试
机器人的120H测试，包括机器人功能测试与拷机测试。功能测试包括：机器人3大坐标系的运动测试、零点复位、IO功能测试、各轴运动范围与运动空间测试、各轴最大速度、重复精度测试，特殊要求的轨迹精度与D-H参数补偿测试等。如图3所示。
3.1.2整机1000H可靠性测试
在120H测试结束正常后，进入1000H满载100%速度各空间可达程序运行测试，在测试过程中会监视各轴的运行情况，包括各轴电流、速度等曲线，测试结束后需要再次测试机器人的重复定位精度，分析机械本体与控制系统的精度偏移。同时对电柜整体的温度、各电机部件温度，机械传动部件温度以及本体噪声均监控，规定噪声不大于75分贝。
图4与图5表示测试过程中出现的异常与正常电流、速度曲线对比，从图3中明显可以看出机器人处于异常状态，这时需要排查机械本体传动与电机等原因。
3.1.3整机500H超载加速测试
在完成1000H测试后，还需要对机器人进行130%负载，100%速度下运行，主要进行加速超额检测，测试过程中，同样监视各轴的运行情况，包括各轴电流、速度等曲线，测试结束后需要再次测试机器人的重复定位精度，分析机械本体与控制系统的精度偏移。
4 结论
从可靠性工程角度分析，在工业机器人的设计、采购、生产制造、测试等阶段都应进行相应的可靠性工作，在设计阶段进行可靠性预计与设计；采购、加工阶段对质量的薄弱环节进行过程控制与试验；在样机阶段必须进行可靠性测试与加速，甚至破坏性测试；在应用现场进行故障记录与搜集，这样才能提高我们自主机器人的可靠性。
参考文献
[1]蔡自兴.机器人学[M].北京：清华大学出版社，2009.
[2]霍伟. 机器人动力学与控制[M].高等教育出版社，2004..
[3]R.P.Paul.“Robot manipulators：mathematics，programming，and control”The MIT press 1981：160-168..
[4]陆佑方. 柔性多体系统动力学[M]. 高等教育出版社， 1996..
[5]陈胜军.机器人系统的可靠性理论研究[J] .机器人 robot 第25卷， 2003（07）.
关键词：工业机器人；工业机器人技术专业；专业设置；课程体系
中图分类号：G718 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2016）10-0033-04
工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，是技术发展最成熟、应用领域最多的一类机器人。高档数控机床和机器人被列入《中国制造2025》十大领域之一，工信部《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》提出，2020年我国将形成较为完善的工业机器人产业体系，机器人密度将达到100 以上，工业机器人装机量将达到100万台。当前，我国工业机器人人才需求旺盛，全国很多高职院校均已开始工业机器人技术专业招生。
一、工业机器人发展状况
工业机器人主要应用于焊接、搬运、装配、喷涂和机床上下料等工业自动化领域。目前，国内使用的工业机器人主要分为日系和欧系两种，具体可分为“四大（市场占比约50%）”和“四小”两个阵营：“四大”即为瑞典ABB、日本FANUC及YASKAWA（安川）、德国KUKA，“四小”为日本OTC、PANASONIC、NACHI及KAWASAKI。国内工业机器人（市场占比约20%）生产厂商主要有沈阳新松、南京艾斯顿和广州数控等。
全球工业机器人年装机量如图1所示，2014年全球工业机器人密度如图2所示，国内工业机器人保有量如下页图3所示，我国工业机器人不同领域的需求情况如下页图4所示。
精密减速机、交流伺服电机和控制器是机器人的关键核心部件。我国工业机器人与世界水平相比，高精度机器人减速机基本依赖进口，伺服电机和驱动器大多需要进口，机器人控制器性能与国外差距较大。未来工业机器人总体应用趋势为：重载、高速、高精度；智能化；信息化和网络化。
二、工业机器人的人才需求
近年来，我国机器人产业发展迅猛，销量以年均25%的速度增长，2014年以来，我国连续两年成为全球第一大工业机器人市场，2015年国内工业机器人保有量更是达到23.5万台。我国已成为全球机器人产业最受瞩目的市场之一，人才缺口巨大。
从2011年开始，我国已经超过美国成为全球制造业产出第一大国，但随着我国人口老龄化趋势加剧，工作年龄人口开始逐年下降。综合多种因素，我国制造业的未来，急需发展工业机器人产业，急需大量的机器人专业人才。据机械工业信息研究院的统计数据，2013年我国数控机床和机器人专业毕业生为20.8万人，年度缺口20万人，到2020年大概需要20万工业机器人应用人才。广发证券发展研究中心对我国2015―2020年工业机器人应用专业人才需求情况的预测如图5所示。
由于机器人及智能装备产业迅猛发展，对机器人专业人才的需求越来越大，工业机器人的广泛应用，将成为“中国制造”向“中国创造”转变的关键。因此，紧跟技术进步和社会需求，为企业培养急需的工业机器人高端技术技能型人才，是高职院校当前的重要任务之一。
三、工业机器人技术专业设置情况
据教育部专业备案平台统计，全国高职院校开设工业机器人技术专业的情况是：2013年有2所，2014年有9所，2015年有45所（其中江苏省有10所），2016年可望达到100所，具体如图6所示。
目前，在国内高职院校中，工业机器人技术专业人才培养刚刚起步，多数院校都是在2013年后开始该专业招生工作。由此可见，构建合理有效、适应企业岗位人才需求的工业机器人技术人才培养模式，加强该专业课程体系建设、实训室建设和师资队伍建设，成为高职院校工业机器人技术相关专业建设的当务之急。
四、工业机器人技术专业人才培养目标定位分析
（一）工业机器人产业链分析
由下页图7可知，在工业机器人产业链中，从事工程安装调试、项目设计集成以及后续服务的下游产业是适应高职院校工业机器人技术专业人才培养目标需求的。
（二）在职人员、中职中专、高职高专及应用型本科工业机器人技术专业人才培养目标
工业机器人技术专业人才培养目标是：培养机器人研发（博士/硕士）、工程设计（本科）、机器人及生产线安装、调试、维护、运行、系统集成与故障诊断（高职/技师）等高端技能型专门人才。
高职院校工业机器人技术专业应面向制造类、应用类等企业，培养从事工业机器人安装、调试、运行、维修和维护保养等工作的技术技能型人才。该专业毕业生应掌握机械设计装调、PLC、智能传感、伺服变频、机器人仿真与编程和自动化控制系统集成等知识和技能要求，需要具备电气与机械方面的综合应用能力。具体如图8所示。
五、高职工业机器人技术专业课程设置范例
（一）工业机器人技术专业课程体系
某高职院校工业机器人技术专业课程体系如图9所示。根据当地工业机器人技术人才需求市场调研，确定了该校工业机器人技术专业人才的目标定位，是面向制造类、应用类、集成类企业，培养工业机器人的编程、维护、集成能力，主要从事的工作是：工业机器人的现场编程、离线编程、系统维护及故障诊断维修；工业机器人集成系统的安装与调试；工业机器人销售和售后服务工作。该专业主要就业岗位为：中小型企业技术研发、产品升级设计与制造、系统集成应用及经营管理等工作的项目主管及工程师；在国家大中型企业自动化生产线机器人工位从事安装、调试、运行、维修和维护保养等技术工作的机电维修工。
（二）实训条件建设
工业机器人技术专业实训条件建设投资巨大，可以充分利用现有实验、实训设备，逐步逐年进行规划、完善，建设的基本原则是：总体规划、分步实施。实训室建设依次分为基础、仿真、工作站、简单系统和复杂系统等，具体由机器人技术基础实训室、机器人技术仿真实训室、机器人编程与操作实训室、机器人系统集成实训室及机器人智能制造综合实训室等组成。
1.机器人技术基础实训室
配置全开放的教学机器人平台，学习工业机器人技术基础知识，掌握机器人典型机械结构、控制架构和软件操作方法，设备注重开放性及可参与性，学生可亲自动手对机器人进行拆装组合，锻炼学生的识图能力、工具使用能力和装配工艺能力。其承担的主要实训项目有：工业机器人基本认识，电机选型与性能测试，机电设备典型传动与元器件选型，机器人机电系统拆装与联接，减速器减速原理与安装，工业机器人构形与应用，机电设备安装与调试，PLC与人机界面编程与通讯，气动元器件选型与管路连接，典型传感器安装与应用及机电设备故障诊断与处理等。
2.机器人技术仿真实训室
配置数字模型仿真、半实物仿真和实物验证系统，学习机器人系统参数对性能的影响，模拟操作机器人、搭建典型机器人工作站和生产线等，可实现模拟仿真作业。通过实际机器人工作站验证仿真效果，降低教学和实训成本，提高安全性。其承担的主要实训项目有：机器人编程与操作，CAD建模与导入，仿真过程操作，机器人作业应用仿真和虚拟仿真操作机器人等。
3.机器人编程与操作实训室
配置各种典型的工业机器人和简单的作业工具，学习操作单独的机器人，熟练掌握工业机器人的编程操作。其承担的主要实训项目有：工业机器人示教器编程操作，工业机器人示教指令和参数设定，机器人坐标系的建立，工业机器人I/O控制应用，工业机器人简单外设，简单轨迹运行编程与示教，工业机器人搬运、装配、焊接、码垛编程与示教及并联机器人分拣作业编程等。
4.机器人系统集成实训室
配置各种典型的工业机器人工作站，学习工业机器人的系统成站技术、各种典型的作业工艺、典型的外设和通信接口技术等。其承担的主要实训项目有：工业机器人初始化与参数设置，工业机器人I/O分配与接线，工业机器人与PLC的I/O通讯，工业机器人安装与接线，工业机器人编程与调试，工业机器人上下料、焊接、打磨、喷涂工作站安装与接线，工业机器人上下料、焊接、打磨、喷涂工作站编程与调试，工业机器人上下料、焊接、打磨、喷涂工作站夹具选择与设计及工业机器人维修保养等。
5.机器人智能制造综合实训室
配置典型多工业机器人工作站及常用设备，学习工业机器人系统成线技术，掌握智能生产管理、PLC主控、总线与网络通信、人机交互（HMI）、作业流程优化等核心技术，提高大系统掌控能力。其承担的主要实训项目有：生产线综合维护，复杂自动化系统安装，HMI编程，工业机器人安装与调试，PLC编程与网络通讯技术，系统故障诊断与维护等。
参考文献：
[1]兰虎.工业机器人技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2015.
[2]徐扬生，阎镜予.机器人技术的新进展[J].集成技术，2012（1）：8-12.
[3]王田苗，陶永.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J].机械工程学报，2014（9）：1-13.
【关键词】工业机器人；产业化发展；现状；对策
1引言
工业机器人不仅代表着智能与柔性的新型制造业模式，同时是我国制造业竞争力提升与产业升级的重要标志。发展机器人是先进国家应对金融危机推动产业改革的重要战略手段，对我国的工业机器人产业化发展起到积极的参照作用。自2010年以来，自动化技术的创新发展，工业机器人技术的不断革新，让市场上对于工业机器人的需求量不断增加，而在我国实施制造强国的战略背景下，高端装备自主可控已经成为工业机器人产业发展的重要趋势。但受各种因素影响，我国自主品牌机器人产业的发展面临一定的问题，而这也值得相关主体对现状与产业对策进行深入分析。
2我国工业机器人产业发展的现状
2.1我国工业机器人产业发展的成果
随着我国制造业的持续发展，对工业机器人的需求不断增加，而需求的增长自然拉动了工业机器人行业的迅猛发展。相关数据显示，2020年我国工业机器人产量达23.71万套，同比增长19.1%；2021年1～4月我国工业机器人产量达13.64万套，同比增长73.2%。如此庞大的生产量，意味着工业机器人的应用领域十分广阔，目前在我国的金属加工、化工、食品制造等领域都能够看到工业机器人的身影，而从市场销售额的情况来看，工业机器人在生产中也颇受欢迎。数据显示，2019年我国工业机器人市场规模达到57.3亿美元，预测在未来销售量会进一步增长。当然，随着我国高水平对外开放的不断推进，工业机器人的进口量也不断增加，这丰富了市场选择，也优化了工业机器人的供需格局，推动我国国产工业机器人的不断发展。
2.2我国工业机器人产业发展的问题
2.2.1开拓本土品牌市场的难度大
外企逐渐垄断了机器人市场，包括电子与汽车等制造领域，在我国市场的占有率高且竞争力强。发那科等国际龙头机器人企业的生产力及销售规模逐年提高。大企业的介入机制不成熟，我国企业的生产机械臂尚未形成龙头品牌，生产工业机器人的规模小，与KUKA及发那科等外国综合型集团比，我国从事生产机器人企业的抗风险能力明显不足。由于外国企业生产工业机器人的成熟度更高，市场用户的黏度更高，我国生产机器人的企业起步晚且生产装备不高端，大众对产品的认可度低，也是阻碍本土品牌市场拓展难度大的重要原因。
2.2.2企业技术不成熟
外国企业对工业机器人的机型比较成熟，主导了通用机器人的技术路线，我国企业仍处于被动学习与摸索性前进的阶段，机器人由减速机与控制器等高端装备集成，但这些设备仍依赖于进口，如减速机被日本企业垄断，导致我国的品牌产品尚未成熟。随着技术的滞后性特征逐步突出，技术对我国工业机器人产业发展的制约影响越发突出，加上企业的研发能力不足，虽然高校具备机器人专利，但高校不具备面向市场的稳定产品，缺乏市场成熟技术取代实验室技术的转化机制，导致我国工业机器人的发展难以实现产业化。
2.2.3起步困难
由于国内缺乏适用零部件，导致我国自主研发的机制不具备价格优势，企业的发展规模小，不具备部件采购时的议价能力，零部件的成本高，促使企业单机价格的优势不足，导致企业虽然想向发展工业机器人的生产进军，但较高的采购价格使其望而却步[1]。国内企业不具备零部件的生产与议价能力，小批量购买的价格更高，促使产业难以实现长效发展。产业发展不具规模，技术反馈数据相对缺乏，不利于形成大量投入的零部件研发企业，导致零部件尚未实现成熟过关。相对于机器人整机、零部件的进口反而收取关税，也增大了国内整机制造企业的起步难度。
2.2.4地方政府重心偏移
在工业机器人发展热潮的影响下，各地区分别建立了工业园区，但主要以引进外企或合资的推动方式为主。地方政府对外资设厂引进的目的，主要以提高新兴产业的产值为主，忽视技术的获取。大部分外企不想放弃行业垄断的优势，向中国迁移生产线，但与中国生产合资品牌产品的意向不足。地方政府默认了外资企业这种只出让市场而不进行技术转移的发展方式，同时对外企挤压国内自主研发企业的行为起到了推动作用。虽然本土企业的数量不断增多，但自主研发企业的规模相对较小，相互缺乏协调与错位，小企业存在产品线路模糊与机型发展不成熟等问题，推动产业步入了低端无序竞争的局面。
3推动我国工业机器人产业发展的对策
日本工业机器人的产业发展相对成熟，对我国机器人的产业发展起到了启发与借鉴等作用，其主要采取以下发展对策：一是综合性企业集团主导。企业集团可自主研发生产部分零部件，具有较强的产业横向整合与纵向配套的能力，可利用自身内部市场自主培育技术与产品，能够维持机器人研发的持续投入。二是选择适当的战略路径及技术路线。坚持立足自由品牌的研发，只引进技术，而不是成型产品，不走合资道路。三是产业链上下游共生。走用户与整机制造商、整机制造商与零部件生产商的合作道路，尤其是RV减速机的生产与行业垄断。除此之外，采取了利用规模效应整合核心部件与政策支持和研发投入、应用机器人的浓厚文化氛围、保护本土市场等措施，实现了机器人产业的飞速发展。
3.1树立正确的战略逻辑
只有正确的战略逻辑才能指导正确的实践。首先，规模拓展与技术提升同步发展。在国内市场国际化发展的进程中，要想解决在国际巨头企业中夹缝生存的现状，需不断提高市场的占有率。但面对整机成本高与核心技术不达标等问题，需制定科学合理的发展战略，并付出更多的努力与投入，不断提高产业发展速度，促使产业逐步成熟。在追赶的进程中，需综合研究我国工业机器人产业的发展现状与未来发展模式，加大整合技术能力与产业发展的力度，实现稳中求进。关键在于形成完整的技术能力，并实现快速的提升，而自主品牌整机是提升完整技术能力的重要前提，采取适当的发展战略是加速技术能力快速提升的基本保障，还需从主导切入，加强完善技术优势取代市场优势的转化机制。其次，通过量产应用加速技术成熟。工业机器人的典型机型已经定型。因此，生产出性价比高与性能稳定的产品，关键在于技术的成熟，而不是前沿技术的广泛应用。规模化的产品应用利于企业及时发现存在与潜在的问题，根据反馈数据的分析，及时调整与改进产品，而只有实现量产应用，才能加速技术的成熟。改进研发模式是推动我国技术成熟化的关键保障，还需走推动产学研用协同创新的道路。我国大量的技术积累主要集中于实验室技术，尚未实现市场化与产业化。科研院相对于低端的成熟技术，更注重前沿技术的研究，导致我国尚未具备规模化与产业化的成熟技术积累。产业化滞后与成熟技术的不足，也是阻碍科研院发展的重要影响因素，最终形成恶性循环。因此，政府应当加强对企业与科研院合作的引导，加强研究满足实际需求与市场竞争趋势的成熟技术。最后，充分利用国内市场，加快核心技术的研发。机器人产业发展的核心是核心技术，虽然目前核心技术很多受制于国外，但机器人产业的发展一方面要加强核心技术的研发，另一方面也要充分重视国内市场，生产适合国人需要的机器人产品，形成规模化发展，为核心技术研发奠定物质与市场基础。只有兼顾技术研发和市场的扩大，才能发挥协同效应，最终实现技术提升与产业规模的同步发展[2]。机器人市场规模日益扩大，逐步形成了大量细分市场，为中国企业进入细分市场提供了机遇，可通过产业应用的渠道，推动核心技术的研发，再逐步迈向其他市场领域。建立以本土市场培育技术能力的战略逻辑，是帮助我国企业打破以市场换技术发展瓶颈的关键，可加速本土市场向自主技术能力的培育基础与环境转化。尤其是自主研发的企业，走以市场培育技术能力的发展策略，有着突出的发展战略内涵，即利于利用本土市场的机会拓展生存空间；通过本土市场的个性化打包服务，抵消零部件进口的高成本；围绕本土市场的个性化需求，打造富有特色的产品设计与技术发展模式；通过本土市场的规模应用，带动机器人技术逐步成熟[3]。但我国企业在细分市场中的发展，需加强关注尚未垄断市场的新兴外企与有话语权和决定权的市场。同时参照优秀企业的发展经验，走综合性企业集团模式与在内部推广产品等发展道路，合理选择市场切入口，实现各种优秀发展经验的吸收内化。
3.2开拓发展路径
依据正确的发展战略逻辑，加强对整机与零部件、高低端机型、新兴与传统市场、技术能力与产业规模等方面关系的梳理，坚持走错位发展与整机牵引等发展路径。首先，走错位发展与逆向扩散的道路。机器人产业的发展要重视国内市场，虽然诸多核心技术的控制权仍然在国外，但我们可以充分利用国内市场资源，大力发展生活型机器人产品，避其锋芒，“田忌赛马”的道理契合于此，错位发展，扩大生存空间，如化工与饲料及工程机械等市场，促使规模效应快速成型。外企锁定了机器人技术路径，我国企业走模仿外企主导产品的道路，会陷入学习与落后的恶性循环中。我国企业需绕开外企锁定的路径，通过技术发展模式错位，快速发展与提升技术能力。我国企业在发展中，需加强对市场情况的分析，摒弃边缘需求，主打核心需求，制作专用的经济型机器人，技术逐步成熟后，再向通用机器人的领域迈进。发达国家受现实需求与产业结构的影响，机器人技术应用的扩散路径，主要以从高端精密产业到低端产业、从传统市场向新兴市场为主。但我国作为发展中国家，自主创新的工业机器人产品，可采取与其相反的扩散路径，从新兴到传统市场、从低端向高端产业扩散的途径为主，尽快推动机器人产业发展的跨越[4]。如吉利等本土汽车企业，先发展中低端产品，积累市场经验与技术后，再逐步向高端产品扩散。其次，要充分发挥“拿来主义”，借鉴国外先进的设备生产经验，虽然无法触及核心技术，但国内具有庞大的市场，发挥国外先进技术优势，同时，借助国内的市场环境，加之国家的扶持，不断加快核心技术的研发，能够有效推动机器人产业的发展，为我国该行业的发展走出一条中国特色的道路。我国应重视内外循环的共同发展，一方面，将扩大内需作为战略基点，打通国民经济的内在循环，从生产、分配到流通、消费等各个环节，支持工业机器人产业的发展，重点根据供给侧改革，推动工业机器人高端设备的转型升级，提高机器人的制造水平；另一方面，加强外循环，通过高水平的外贸交流，积极引入高端工业机器人，借鉴国外产业发展经验，加强对外国先进技术的学习，探索“引入—内化—创新”的道路，提升我国工业机器人的生产制造水平。只有按照这样的思路发展，才能加速低端向高端的扩散进程，自主产品的规模应用与持续研发，是产品技术平台的核心内容，但我国在机器人的研发过程中，对特定商用机型进行开发与使用及完善同步进行的发展模式相对缺乏[5]。要想发挥整体制造的牵引作用，走零部件商与整机商协同发展及技术攻坚的发展道路，就需要制造商的加强合作，整机制造商从零部件制造商获取定制的零部件，而整机制造商向零部件商提供需求参数，并反馈零部件的应用情况，以此作为零部件改进磨合的依据，在合作的过程中，逐步提升技术水平。最后，走打包竞争与智能服务的发展路径。我国工业机器人的产业发展中，普遍存在不具备自主核心部件的问题。但实际上，影响我国机器人产业规模发展的因素较多。在机器人产业发展的初步阶段，受本土技术水平的限制，为确保整体产品的性能，需从国外购买核心部件。但部件采购的成本高，同时本土机器人单机价格无竞争优势。需采取集体采购的方式，降低零部件采购的成本，促使本土企业提供优势的服务，为用户提供整体解决方案，逐步满足国内用户的需求，不断向市场靠拢，优质的服务可弥补技术等方面的不足，可作为国内企业业务拓展的战略方法。随着自主产品规模化的发展与国产零部件的日益成熟和替换，更利于加速实现整机国产化的发展进程[6]。在此过程中，需坚持研发自主品牌整机与部件的联合公关。在国产整机市场规模的扩大进程中，会带动议价能力的逐步提高，更利于降低部件的购置成本。政府应当加强对核心部件突破的支持与投入，推动我国工业机器人产业快速发展，充分发挥打包竞争战略，在推动国内企业稳中求进发展的作用价值[7]。国内集成服务企业自不断提高产业主体份额的同时，应当紧跟时展步伐，加强自主创新能力，改进商业模式，整合应用智能化的信息技术，加强对市场需求的分析，从满足需求入手，积极发展有较高技术壁垒的技术工艺与服务模式，从而带动企业市场竞争力与占有率的不断提升[8]。
4结语
影响我国工业机器人产业发展的因素较多，包括外企挤压与自身技术不成熟等原因。要想实现产业快速成长，还需树立正确的战略逻辑，即走发展产业规模占领整机市场与技术攻关并行、以本土市场培育技术能力。在基础上，加强各辩证关系的分析，走错位发展与整机牵引和打包竞争等路径，力求缩小与先进国家在机器人产业发展方面的差距。
【参考文献】
【1】潘立武,王猛,扈少华,等.河南省服务机器人产业现状分析与推进对策研究[J].价值工程,2020,39(6):33-34.
【2】李祥瑞,王淑敏,李琪.中国工业机器人发展现状及领先企业专利布局分析[J].中国发明与专利,2019,16(2):60-63.
【3】张梦哲.分析我国工业机器人技术现状与产业化发展规划[J].中国高新区,2019(1):44,46.
【4】南博.论述机电一体化技术在工业机器人中的应用[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2020(07):190-191.
【5】李晓鹿.基于PLC控制的工业机器人系统研究[J].中小企业管理与科技,2018(34):130-131.
【6】杨飞.工业机器人模拟仿真技术在职业教育中的应用浅析[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2016(10):147-148.
【7】杨秀智.机器人对企业人力资源管理的影响及对策分析———以常州机器人产业园为例[J].中小企业管理与科技,2016(34):20-21.
关键词：工业机器人 机电一体化 课程体系
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0221-02
工业机器人是机器人的一种，它由操作机，控制器，伺服驱动系统和检测传感器装置构成，可反复编程，完成各种操作自动化，也可以生产生活中所需的机械设备。这种产品可以解放人的劳动力，也大大提高了生产业的效率，对于产品的质量也很高，所以说工业机器人对生产行业起到了相当大的作用。工业机器人是一种机器装置，可以自动执行一些难度较高的生产，而且机器人自身的动力系统和控制系统是比较方便我们运用的，因为它能代替人类做一些不可能或者很难完成的事情，或者遵循事先的编程来运行，新型的工业机器人还会依据人工智能技术制定的原则需求行动。装备制造业自动化水平的不断提高，更多的生产厂家使用工业机器人进行产品加工制造。工业机器人是一种专门为工业领域设计的多关节机械手，在程序的控制下实现各种复杂运动和高难操作。工业机器人被广泛应用于搬运物料、自动焊接、部件喷漆、表面抛光等工业领域。
1 专业人才培养目标的定位
近年来，工业机器人不断普及在企业生产中，所以企业迫切需要相关的技术人才。高校培养的是研发型人才、高职高专培养的是具备一定理论的技能型人才，相比之下技校则主要是培养实际应用、熟悉基本操作与保养维护的技术工人及操作人员。技校以培养应用技术型人才为主，学生的知识水平、技能实力、就业导向应与高校、高职有所不同，因此必须探索适合技校的工业机器人课程教学方案。企业要求相应的专业人才需具备全面的职业能力，从而要求技校走工学结合的人才培养模式道路，其中校企合作有利于工学结合的人才培养模式顺利推进。工业机器人课程应定位于为企业培养能够完成工业机器人编程、操作维护的技术型人才。工业机器人最先应用于汽车制造工业，主要用于焊接，喷漆，上、下物料和搬运。如今工业机器人深化和提高了人的手、足和大脑功能，替代人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。工业机器人生产企业需要大批人才氖禄器人生产、安装、调试、营销和售后技术服务，工业机器人的应用企业则需要大量人才从事机器人的维护保养和编程操作。为满足机器人关联市场对技能型人才的需求，技校在机电一体化专业的主要课程中加入“工业机器人应用”课程，开设机器人的专业方向。
2 专业课程开设的方向
在课程开设的思路上，机电一体化专业紧贴机器人岗位需求、课程内容和教学的过程适应工作岗位要求。按需求开设专业课程，依据企业的用人标准和岗位技术要求，培养从事机器人生产、调试、安装、维护、保养和营销等多方面应用技能型人才。在理论教学和技能培养上，全方位提高学生的知识、技能、素养，建立“以工业机器人应用为核心”的课程体系结构。在教学过程中，除了基础知识学习和综合训练，再通过“机械基础知识模块、电气自动化专业知识模块、嵌入式系统知识模块”、以及“机器人编程训练模块”为重心的专业技能训练模式。
2.1 基础知识学习与综合训练
该模块侧重强化基础知识的学习，培养学生机电专业岗位的基本素质。引导学生形成遵纪守法的思想观念和健康的心理素质，形成积极向上的人生价值观和乐观的职业心态，从而适应以后的工作。开展相关的职业规划教育，引导学生规划职业生涯。鼓励学生提高数学能力、英语水平和计算机基础技能，为以后的专业课程学习做好铺垫和适应各类企业的机电技术工作岗位。
2.2 机械技术知识的学习
机械技术知识的学习重点在传授机械原理、机械制图、液压与气动、AUTOCAD、机制工艺方面的相关知识，培养学生机械方面的基本技能和职业素质。从机械手臂开始学习，从而了解机器人的基本机械结构和组成原理，并进一步分解与装配。与此同时学习机械图纸的阅读与绘制，掌握公差与配合的基础原理知识。最后学习机器人液压与气动系统的基本组成和原理，了解其复杂结构与运动方式，剖析各机械零件与其典型机构，掌握机械加工工艺的流程与编制方法。通过理论与实践教学的协作，为学生打下扎实的机械基础知识。
2.3 电气自动化知识的学习
工业机器人应用牵涉到电工技术、PLC、电气自动化控制、变频器应用、交流伺服、步进驱动、触摸屏应用与组态开发等多门自动化类课程的知识和技能。根据工业机器人的组成，分解成多个模块结构，进行理论与实训一体教学，掌握以电气控制为核心的自动化知识。为了保证学生的知识水平和操作技能紧贴企业的要求，学生需要考取维修电工中级证书、电工上岗证书等相关专业证书。
2.4 嵌入式系统的学习
嵌入式系统的学习以工业机器人为方向进行教学，包括电子技术基础、电子测量、C语言、传感器应用、FPGA应用、单片机应用等课程。教学过程可以先让学生动手装配调试机器人的电路，学习嵌入式系统的硬件电路结构原理和调试方法。同时使用C语言完成机器人的软件开发和升级调试，从而掌握嵌入式软件系统开发的过程和规范。在教学活动过程中，紧密围绕机器人，融合机械基础、电工电子、传感器、C语言、单片机、FPGA应用等课程的知识和技能，完成以电路控制为核心的嵌入式系统学习。通过教学实践表明培养学生的嵌入式系统应用能力，更利于他们适应机器人装调与维护工作岗位。
2.5 专业技术能力的训练
工业机器人专业作为机电一体化学科的拓展，涉及知识范围广、内容全新抽象，在实施教学过程中我们要采取与之相适应的教学模式和方法。在教学实践中适当增加理论与实践一体化的教学的比例，要把总课时至少一半的时间分配给技能实战训练，并且建立足够的训练机构，能专业的指导技能训练。这些具体的技能训练内容包含：工程制图测绘实训、零部件拆装、电工基本技能实训、电子装配实训、电气绘图训练、维修电工实训、小型智能产品装调实训和机器人编程集训。培养工业机器人是很重要的环节，应该以培养学员对机器人编程的技能为主，因为这个岗位的操作技能要求很重要。其实训内容以机器人工业搬运、工业弧焊为操作实例，采用多媒体仿真操作与实物操作相组成，培养学生工业机器人的操作维护技能和开发应用技术。
3 专业教学的具体措施
（1）针对工业机器人专业的特点，我们要不断深入了解行业发展的趋势，密切关注企业需求。师资力量是培养人才的重要部分，教师的能力高教学的能力相对就高，培养的学生也会比普通教师要高一些，所以加强师资力量是非常重要的。同时，加强人才引进的力度，引进高层次型、实践型人才，聘请企业专家作为学校的专、兼职教师，不断提高教师团队的整体实力。
（2）在教学过程中，教师要做到言传身教，为了提高学生的安全意识，创建分组活动，相互交流促进学生之间的互动热情，这样能更好的加强学生操作能力，提高安全意识。改革以往通过用试卷来简单的考核学生，考核就是检查学生们对任务的完成情况，个人的变现以及团队的表现都能决定最后的评比，而且可以通过小组之间的评比，来进行公正合理的考察，以及完成该任务的个人和团队表现来综合考核学生。
（3）根据工业机器人专业人才培养目标的要求，以突出培养学生职业能力和职业综合素质为目标，遵循学生认知规律和技能成长规律，构建以“生产性实训”为特征的“基本技能训练、专项技能训练、综合技能训练”的实践教学条件体系，满足本专业课程教学的需要。从生产实际出发，对学生进行真刀实枪训练。加强对学生技能的训练，让学生更能胜任一个岗位，而且还要培养学生的职业道德以及素养，这两个因素决定着学生工作水平的高低，让学生们在用人单位竞争时更有优势。
（4）课后要引导学生自主创新与相互合作。在课堂上，老师要主动鼓励学生，因为机器人的学习和设计有不同的方法，所以学生之间最重要的就是交流，老师加入到学生之中，鼓励带动学生，相互讨论自己的设计方法，最后可以进行意见总结。这样的学习过程，可以锻炼学生自主解决问题的能力，学生提出问题的同时也在思考问题，这也大大提高了学生们的思考能力。在实践中，学生不仅掌握了相关知识技能，又锻炼了个人的实践与创新能力。除了课堂常规教学外，老师可以适当布置一些课外的机器人设计任务，提高学生的学习兴趣，激发他们的学习热情，老师们也应当加入学生的学习过程中，给予学生更多交流的机会，这样更容易了解学生在学习设计过程中会遇到的各种各样的问题。
4 结语
工业机器人是一个有深度发展潜力的学科，并且衍生出许多与之相对应各行业，因而技校学生在其中有巨大的发展空间。技校机电一体化专业要开设工业机器人方向的课程w系，必须紧密联系机器人应用的岗位需求。我们采用培养学生就职能力方面为主的教学方式，让学生更能适应技能职业岗位的技术应用水平，能在以后的工作中面对各种挑战，提高了学生的岗位适应能力，开拓不同领域资源为他们创造更多优质的就业机会。
参考文献
[1] 陈伟华.独立学院《机器人技术及其应用》教学探讨[J].中国科技信息，2012（7）：196.
关键词：工业机器人；结构库；关节；模块化
中图分类号：TP391 文献标识码：A
0.引言
随着电子技术、通信技术、机械制造技术的快速发展和改进，有力地促进了机器人的应用。机器人能够模拟人体操作，在工作空间中实现生产活动。工业机器人是一种特殊的机器人，其是现代工业革命和发展的重要组成部分，具有很强的灵活性、适应性，能够在复杂的、恶劣的、常人不能的环境中进行工作，目前已经在多个国家被列为高新技术发展计划。工业机器人按照不同的原则可以实现不同的分类，非常复杂，工业机器人应用领域多，功能强大，已经在多种场合取代了人力劳动，具有重要的作用。工业机器人设计过程中，传统的机器人开发模式是根据机器人的工作环境和实际需求，设计机器人的连杆和关节，设置机器人运动参数。如果机器人工作空间发生改变，就需要进行再设计工作，传统机器人开发模式不具备可移植性、可重用性，开发周期长，工作量复杂且大，改进工业机器人设计模式已经成为人们研究的重点。
1.工业机器人结构型分析
自20世纪第一台机器人诞生以来，机器人显示了非常强大的生命力，已经广泛地应用于工业生产领域，可以大大地提高工业产品生产质量和产量，并且能够降低人力劳动强度，成为智能制造时代最为热门的研究项目。机器人的手臂部分决定其工作空间和形式，因此工业机器人的分类也多依赖于手臂部分的结构坐标形式，主要包括5种类别：
（1）直角坐标式。该类型的机器人3个移动关节按照X、Y和Z互相垂直的模式确定模板执行器的空间位置，其具有结构刚度高、控制无耦合、构型位置精度高等优势，但是密封叉，工作范围小并且占地面积大。
（2）圆柱坐标式。该类型的机器人可以基于一个转动关节和两个移动关节确定末端执行器的空间位置，其操作精确度较高，工作范围大，操作空间易于计算，但容易与工作空间中的其他物体产生碰撞，移动关节不易于密封防尘。
（3）球（极）坐标式。该类型的机器人可以基于一个移动关节和两个转动关节确定末端执行器所处的空间位置，其占地面积小，精度一般，工作空间大，但是存在避障性和平衡性等问题，不易于操作稳定和可靠。
（4）SCARA。该类型的机器人基于一个移动关节和两个转动关节确定其操作空间位置，机器人的垂直运动通过移动关节完成，水平运动通过两个并联的转动关节完成，其体积较小，工作空间非常大，运动速度快，已经在自动装配、搬运等工业生产中获取较多的应用。
（5）关节式。该类机器人使用的关节全部为转动关节，这些关节与人的手臂类似，分别是一个大臂和一个小臂，同时增加了垂直回转关节，可以模拟人体腰、肩、肘的运动功能，因此关节式机器人工作空间大，占地面积小，避障性好，灵活性强，已经是应用最为广泛的工业机器人，但是其计算控制较为复杂，存在严重的平衡问题，位置精度较低。
2.工业机器人结构库建立
工业机器人设计可以采用结构模块原则，在满足工业生产使用功能的前提下，需要最大程度地减少机器人制造使用的关节数量，降低结构的复杂度，同时模块之间的接口也需要尽可能的简单和一致，便于连接、拆卸机器人模块。模块划分还需要充分考虑管理便捷性，提高工业机器人组合灵活性。工业机器人的运动性能取决于连接杆参数，结构模块划分非常有利于连杆参数自适应配置，因此工业机器人机构库建设过程中，基于工业生产功能分解机器人单元模块，可以将工业机器人划分为多个模块，因此工业机器人机构库主要由基座、末端执行器和关节构成，工业机器人可以使用连杆依次连接，基座是机器人的支撑，关节可以为机器人提供运动功能，末端执行器可以为工业机器人工作提供抓取和细微操作支撑，然后可以使用连杆将这些功能单元连接起来，具体的工业机器人接口卡包括6个类别，分别是基座库、连杆库、关节库、末端库、手腕库、连接库，如图1所示。
工业机器人结构库中的组件根据需求设计了不同的尺寸，比如连杆库中包含3种连杆，连杆1可以连接垂直轴线的组件，连杆2可以连接平行轴线的组件，连杆3可以连接共线轴线的组件，这些组件可以根据不同的应用环境和需求进行选择，提高了机器人研制的灵活性，满足多样性需求。工业机器人结构库的关键组成子库是关节模块库、手腕模块库和连接模块库。
关节子库只有一个自由度，其组件分别是移动关节、回转关节和旋转关节。回转关节连接的轴线是共线型，回转关节1可以应用于机器人腰部，回转关节2可以实现其他转动动作；旋转关节1可以连接的组件轴线是共面垂直型，旋转关节2连接的组件轴线是异面垂直型，适用于旋转动作难以实现的连杆模块。关节子库设计的目的是灵活调整机器人尺寸，保持接口尺寸一致，按比例协调机器人模型。
手腕子库可以划分为3类自由度组件，分别是三自由度手腕、二自由度手腕和单自由度手腕。三自由度手腕可以实现工作空间任意方向移动，应用得最为广泛，常见的类型包括RBR型和BBR型，R表示旋转关节，B表示俯仰关节；两自由度手腕包括RB型、BR型、BB型；单自由度手腕包括R型和B型，手腕使用R型时旋转角度非常大，可以满足较多的应用需求。
连接子库是一种方形结构组件，其包括6个平面，没有自由度。连接子库的组件设计目的是为了能够将任意两个连杆组件连接起来，这样就可以形成一个长度加大的连杆，其可以在按比例缩放、调整机器人尺寸时得到广泛使用；连接模块也可以应用与机器人转向，这样就可以增加其他组件的灵活性、自适应性。连接子库的设计可以增加机器人的多样化需求，能够更好地满足不同工业生产环境的需求，进一步提高机器人的应用普适性。
结语
随着电子电路技术、自动化控制技术、通信传输技术的快速发展，工业机器人将会在钢铁制造、汽车生产、电气产品生产、国防科工等多个军民应用领域得到广泛普及和使用。工业机器人的制造和设计模式也将会得到迅速地提升，以便能够适应现代工业机器人的大规模需求。论文提出了一种可重用性强、灵活性高的机器人生产结构库，可以采用模块化设计原则提高机器人设计、制造的效率，缩短研制周期，增强机器人自适应性，具有重要的作用和意义。
参考文献
[1]冯鹏，安鹏天，孟祥振.黄骅港矿石机械化采制样系统中工业机器人的应用[J].港工技术，2015，52（3）：77-79.
[2]周衍超，罗浩彬.机器视觉技术在工业机器人的应用研究[J].装备制造技术，2015（6）：193-195.
【关键词】OPC技术 多工业机器人 应用 联动控制
在过去，对于工业控制而言，应用软件之间如果想要进行通信，只能够通过开发自定义接口的方式来完成。这种情况之下，如果应用软件进行升级，这就必然会导致数据通信方面的不协调，更有甚者还会引起通信系统崩溃的现象。OPC技术就是在这样的大背景之下诞生的，应用OPC技术之后工业控制中的数据通信，相关的开发人员要做的只是提供统一的接口程序并且遵照OPC技术方面相关的数据通信协议就能够完成数据通信的过程。可以说正是有了这项技术，自动化系统以及现场设备之间的操作性才有了很大程度上的提高。
1 工业机器人的基本概述
近半个世纪以来，与工业机器人有关的技术得到了显著的发展，其发展的起点还是科技发达的西方国家。随着这方面的技术不断被完善，工业机器人不断被应用在工业生产的各个环节之中，这为发达国家工业产值了增加做出了不可磨灭的贡献。随着国内经济产业结构的转型和调整，我们也在不断通过各种实践来推动工业机器人在国内工业生产过程中的应用，可以说这在很大程度上推动了国内工业生产力的发展。所以说我们有理由认为工业机器人是现代工业生产中一项不可替代的装备，因此通过OPC技术，革新其联动控制部分的工作原理是有非常重要的意义的。
国内开始尝试将工业机器人运用到工业生产中的原因很大一部分是因为近几年国内的劳动成本一直在增加，我国原有的劳动力成本的竞争优势正在渐渐丧失。所以从经济发展的长远角度来说通过高科技产业来推动工业生产自动化水平的提高有非常重要的意义。这也是我们国家真正完成经济转型的任务所必须要面对的一个难题。现阶段很多国内的企业都在尝试进行工业机器人的设计以及生产业务，在这个过程中涌现出的广数以及青岛软控等本土企业都在这方面已经生产出了比较完善的产品。但是从总体水平上来说，在这一方面我国与发达国家还存在较大的差距，国外企业生产的工业机器人应用面更广，而且技术更为成熟。所以说眼下我们要做的就是完善OPC技术在多工业机器人联动控制之中的应用，真正攻克国内在这方面存在的技术难题，这才是促进这一行业发展的关键，这样也就能够推动国内的工业生产水平不断提高。
2 OPC数据存取技术
现如今，OPC技术已经被广泛应用到了工业制造的相关领域，对于OPC规范来说，OPC数据存取规范是其中的一个非常重要的内容，这部分的功能主要就是对现场设备的相关数据进行存取。OPC数据存取规范中指出，一个OPC客户端可以连接到一个或者多个OPC服务器上，所以说客户端与服务器之间的连接是通过定制端口来实现的。而定制接口的开发任务，其实服务器厂商所必须要面对的一个问题。
常见的OPC数据存取服务器主要包括，‘OPC Server、OPC Group、OPC Item’这几个部分。OPC Server起到的主要是维护服务器信息的作用，同样可以作为‘OPC Group’的包容器，即可以动态的创建‘OPC Group’。而‘OPC Group’起到的主要是维护自身信息的作用。只有这三部分都在稳定的状态之下才能够其发挥预定的作用。
在这里笔者参考的样本是德国西门子公司生产的SMAT―IC NET OPC服务器，该服务器与客户端进行沟通的时候是基于定制接口来完成的。
3 OPC技术在多工业机器人联动控制中的应用
本文假定客户端从OPC服务器中读取数据源项的对象值，借此来判断机器人的状态，然后通过OPC服务器对其进行写操作，将启动命令值传回相应的对象值之后就可以同时控制三台工业机器人正常工作。
3.1 工业机器人之间的联动控制
三台工业机器人联动控制过程中，动作编程部分的工作可以由各自的示教盒来进行示教，但是为了保证机器人之间的动作不会相互影响，真正实现联动控制的效果，应该为每台机器人设施一定的输入输出字节变量。
具体来说，当一台机器人在进行动作示教时，客户端应该为其余两台机器人下达指令，让其停止运动，直到接收到继续运动的信号之后才能够恢复到运动状态。当这台机器人完成动作示教之后，会将一个变量值传回至OPC服务器，当客户端读取这一变量值之后就会向OPC服务器对应的项对象输入写入值。这一写入值就是其余工业机器人继续运动的信号，示教过程结束。
如果其中一台工业机器人出现故障，会在停止运动之后向OPC服务器发送相应的信号，而当客户端读取到故障信号之后，就会向OPC服务器中写入一直暂停运动的信号。这样三台机器人就会全部停止工作，也就防止了他们相互之间碰撞而发生事故，这时候要想让其恢复到运动状态，只能由员工对系统进行重启。
3.2 数控回转台与机器人之间的联动控制
不同的生产过程，对于工业机器人的运动要求各有不同，而工业机器人的有些动作是需要数控回转台来联动的。具体来说在这个过程中机器人会将对应的变量值输出到OPC服务器的项对象之中，客户端读取到这一信号之后会对数控回转台进行调用，这时候数控回转台就能够按照即定的程序来做出规定的运动。这样数控回转台与机器人之间的联合控制就实现了，但是为了保证这整个控制过程的准确度，我们需要对数控回转台的操作系统进行严格的论证，保证其不会出现影响联动控制的问题。
4 总结
OPC技术在多工业机器人的联动控制之中具有重要的意义，它能够根据实际的生产需要来机器人的运动过程进行精准的控制。完善这方面的技术，对于推进国内的工业进步是非常有帮助的。但是其中涉及到的一些问题，也需要我们去认真对待，上文是根据笔者的经验对工业机器人的发展过程以及OPC技术在多工业机器人联动控制中应用的相关问题进行的总结，希望能够对推进OPC技术的应用有所帮助。
参考文献
[1]朱云龙，孔凡让.OPC技术在多工业机器人联动控制中的应用[J].机械研究与应用，2014（01）：191-194.
[2]王伟.基于CODESYS的多轴机器人控制系统的研究[D].山东大学，2015.
[3]赵鹏开.基于工业机器人的钢铁样品自动处理系统研究[D].长沙理工大学，2010.
作者简介
沈治国（1977-），男，湖南省长沙市人。硕士学历。现为湖南现代物流职业技术学院讲师，主要从事应用电子技术教育研究。
关键词：工业机器人；V法铸造；拔浇冒口
0前言
工业机器人动作灵活、定位准确、不知疲倦，在各行业中不断被开发应用，特别是在高温、污染、高强度、高危险的劳动场合，越来越得到广泛应用，在降低工人劳动强度，减少安全事故的同时，提高了企业的经济效益。在铸造行业，由于产品利润率低、环境恶劣（主要是粉尘太多），再加上投资较大，使用后保养、维修费用也高，铸造企业很少采用工业机器人来参与工作。除上述原因外，铸造产品还存在产品种类多、批量小、外形不一致、尺寸偏差大等因素，使得机器人应用于铸造生产线也存在一定难度。但作为工业新秀的机器人，其使用优势是人类无法比拟的，特别是一些高端铸造生产线，有些恶劣的工作岗位不使用机器人代替人工确实可惜。青岛鑫科机械科技有限公司研发了一条自动化的V法铸造生产线，根据用户浇冒口的特点，推荐使用了一款专用的拔浇口和冒口的机器人。
1现有的拔除浇冒口方式
该用户铸件达30种类型，浇口和冒口数量以及位置不统一，有的铸件一个浇口两个冒口，有的铸件一个浇口一个冒口；但浇口和冒口有一个共同特点是又扁又长，对称有两个钩取的横杆，如图1所示。该用户当前是用人工拔除浇冒口，方法是做了两个小挠钩，双手手持挠钩，将挠钩插入浇冒口横杆处的凹窝中，转90°，使挠钩正好钩到横杆下方，双手同时用力提起，拔出后放置到旁边。经测试，用力在30kg～90kg之间。有时一次不能提起，需要加大力气再次使劲提，再提不起来就需要将浇冒口水平晃动一下，使浇冒口发生松动，再。该用户原生产线生产效率为8型/h，每型多的有3个浇口和冒口，一小时共拔24个浇冒口，其劳动强度之大，可想而知。
2机器人拔除浇冒口
为了降低工人的劳动强度，提高生产线效率，向用户推荐使用工业机器人进行拔浇冒口。首先机器人需完成的工作：（1）由于是V法造型工艺，浇冒口是埋在砂子里面，上平面与砂平面相平，被2层薄膜盖住，拔浇冒口前必须先将薄膜沿浇冒口边沿切开；（2）拿走切下的薄膜；（3）用专门夹具模拟人工勾住浇冒口横杆；（4）用足够大的力量将浇冒口提起来，放置到指定的位置。其次机器人拔浇冒口存在的难点：（1）用户有近30种制品，即30种不同的浇冒口位置；（2）浇冒口插入后再加砂埋起来会有水平位置的偏差，最大偏移量达30mm；（3）由于是木制浇冒口，周围是石英砂，必须选择合适的刀具进行切割；（4）切下的薄膜采用什么方式拿到指定地点。
2.1设计方案
通过走访用户，调研机器人生产厂家，确立了以下设计方案。
2.1.1机器人的选择
根据所需要完成的动作，选用6轴垂直多关节型机器人；在拔浇冒口测试中得知最大拔起力为90kg，为防止试验的片面性，经与用户确认，机器人选择载荷180kg的。
2.1.2机器人夹具的设计
机器人厂家专门设计了一款夹具，该夹具有两个小钩，使用伺服电机带动两个小钩，使小钩间距可以按设定的程序调整间距；每个小钩的轴可以使用90°旋转汽缸推动旋转。
2.1.3难题解决
（1）浇冒口位置偏差的解决策略：使用对位视觉相机，直接定位当前浇冒口位置。（2）30多种制品的解决策略：使用30套程序，每套程序对应一种制品浇冒口。用户在更换模具时，在控制柜中选择更换的模具型号。如更换前生产线使用的是A、B、C三种模具，系统便按A、B、C三种的程序工作，如果将A换成D，在总控程序中将A换成D，机器人也同样会执行D程序。
2.1.4切膜
经过一系列试验，发现使用超声波切刀能够很好的将两层薄膜切开。切下薄膜之后，使用一台小型吸风机，将切下的薄膜吸附在吸盘上，转移到指定位置，关闭风机，薄膜掉落。通过以上设计，实现了机器人取代人工拔浇冒口的工作，使该处高强度的人工劳动得以解放，而且工作效率更高。
参考文献：
[1]闫登坤.机器人打磨和协同作业在管件行业的应用[J].中国铸造装备与技术,2020(3):20-22.
