工業(yè)機器人精選(九篇)

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第1篇：工業(yè)機器人范文

從2009年1月1日起，財政部、國家稅務(wù)總局提高“工業(yè)機器人”出口退稅率至17%。然而由于工業(yè)生產(chǎn)概念中的“工業(yè)機器人”與《中華人民共和國進出口稅則》的界定存在差異，因此并非所有工業(yè)生產(chǎn)概念中的“工業(yè)機器人”都可以享受退稅優(yōu)惠。

上調(diào)出口退稅的工業(yè)機器人范圍僅包括：稅號84795010（多功能工業(yè)機器人）和 稅號84795090（其他工業(yè)機器人）兩類。

工業(yè)生產(chǎn)概念中的工業(yè)機器人

在工業(yè)生產(chǎn)中，通常把能夠靠自身動力和控制能力，去執(zhí)行一種或幾種工作的機械裝置，均稱之為“工業(yè)機器人”。其分類標準也較多。按驅(qū)動方式可分為：電力驅(qū)動、液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動；按控制方式可分為：點位控制和連續(xù)軌跡控制； 按功能可分為：點焊、搬運、裝配、切割等；按編程方式可分為：示教編程和語言編程。

稅則中的工業(yè)機器人

在世界海關(guān)組織《商品名稱及編碼協(xié)調(diào)制度》分類體系中，“工業(yè)機器人”是列目847950所包括的商品，該分類體系同時指出，品目8479“僅包括簡單更換不同工具，即可執(zhí)行各種功能的工業(yè)機器人，但不包括具有某種特定功能的工業(yè)機器人，這些機器人應(yīng)按其功能分別歸類至品目8424、8428、8486或8515”。從上述表述可以看出，在《協(xié)調(diào)制度》分類體系中，具有某種特定功能的工業(yè)機器人將被視為具有某種特定功能的機器，而并非“工業(yè)機器人”。也就是說，工業(yè)生產(chǎn)中的“工業(yè)機器人”的概念要大于稅則中對其的定義。

《中華人民共和國進出口稅則》在此分類體系下，對“工業(yè)機器人”分列為：多功能工業(yè)機器人（稅號8479.5010）和其他工業(yè)機器人（稅號8479.5090）。所謂多功能機器人是指可執(zhí)行多種功能的工業(yè)機器人；而其他工業(yè)機器人則指具有某種特定功能，但此功能在其他稅目沒有列名的工業(yè)機器人。

工業(yè)機器人的歸類

第2篇：工業(yè)機器人范文

但在如此有誘惑力的市場中，掌握話語權(quán)的是“四大家族”：瑞士ABB、日本發(fā)那科公司、日本安川電機、德國庫卡。

目前，“四大家族”占據(jù)全球工業(yè)機器人60%以上的市場份額，在核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件研發(fā)上處于絕對領(lǐng)先地位，而國內(nèi)廠商還沒有叫陣“四大家族”的實力。

傳統(tǒng)關(guān)節(jié)機器人（即機械手臂機器人）需要三類核心零部件：高精密減速機、伺服電機和控制系統(tǒng)。

“在機器人的三大核心零部件中，國產(chǎn)控制系統(tǒng)能基本滿足目前需求。但如果要進入汽車領(lǐng)域，對控制器要求更高，還是需要進口。伺服電機跟控制器差不多，低端沒問題，中端產(chǎn)品也能滿足要求，減速機問題最大?！敝袊鴻C械工業(yè)聯(lián)合會執(zhí)行副會長、中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長宋曉剛坦言，中外品牌減速機的原理設(shè)計基本一致，但在工藝精度和穩(wěn)定性方面差距非常大。

在技術(shù)路線上另辟蹊徑是國產(chǎn)品牌突圍的一個現(xiàn)實路徑。常州金石機器人就是如此。從技術(shù)路線看，金石機器人主攻桁架機器人，這種機器人非常適用于金屬加工類的數(shù)控機床自動化和重載高速搬運行業(yè)，可以為“無人工廠”提供系統(tǒng)解決方案。在這種技術(shù)路線下，高精密減速機并非核心零部件，也不會受制于國外企業(yè)。桁架機器人的最大優(yōu)勢就是超大負載，最大的能抓起4噸重的東西。

目前，在工業(yè)機器人這個行業(yè)里，中低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩、無序競爭局面開始出現(xiàn)，相當一部分企業(yè)以集成組裝生產(chǎn)為主，停留在模仿、跟隨和簡單集成階段。

在宋曉剛看來，機器人的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是汽車，但國外并沒有中國這么全面和細分的制造業(yè)門類，國外機器人品牌也不可能熟悉這么多工藝流程，“我們的優(yōu)勢就在于，本土品牌應(yīng)該對不同的制造業(yè)細分行業(yè)的工藝、流程、管理更加熟悉。”

對于未來，宋曉剛判斷，“我們需要一大批了解機器人性能、熟悉細分行業(yè)工藝的系統(tǒng)集成商，這是國產(chǎn)品牌可以發(fā)力的方向?！?/p>

在落地后的《中國制造2025》規(guī)劃中，明確將工業(yè)機器人列入大力推動突破發(fā)展的十大重點領(lǐng)域之一。而在宋曉剛看來，在政策利好的推動下，各地區(qū)都扎堆布局的現(xiàn)象已經(jīng)開始顯現(xiàn)。

在這場機器人產(chǎn)業(yè)“競賽”中，地方政府的補貼政策也是一個重要籌碼。例如，安徽蕪湖在2014年出臺了《蕪湖市機器人產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展若干政策（試行）》，其中細致地規(guī)定了十多項政府支持和補貼措施。“政府的補貼政策取向沒錯，但一定要補助那些質(zhì)量合格、真正在生產(chǎn)線上應(yīng)用的機器人。”宋曉剛表示，現(xiàn)在一個最大問題是，相關(guān)政府部門，補貼政策不夠精準，大水漫灌，導(dǎo)致一些機器人生產(chǎn)企業(yè)靠補貼“過日子”，甚至頂著機器人概念套取地方政府補貼。

第3篇：工業(yè)機器人范文

為了應(yīng)對人員流動、工資、職業(yè)安全等因素帶來的勞動力成本持續(xù)上升問題，工業(yè)機器人解決方案的經(jīng)濟性很明顯。當前中德關(guān)系處于蜜月期，高層領(lǐng)導(dǎo)對德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略倍加推崇，也成為工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強力助推劑?；谥袊嫶蟮墓I(yè)經(jīng)濟規(guī)模，按照15%的復(fù)合增長率來預(yù)測國內(nèi)工業(yè)機器人本體與集成的市場空間，預(yù)計到2020年，包括工業(yè)機器人零部件、本體、系統(tǒng)集成與服務(wù)在內(nèi)的整個產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過1100億元。

由于國內(nèi)自主機器人產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，因此ABB、庫卡、安川電機、發(fā)那科、那智等外資機器人本體生產(chǎn)企業(yè)自然成為招商的重點對象。據(jù)悉，在廣東，就有廣州、珠海等多個城市爭搶ABB。最終，ABB華南機器人研發(fā)和生產(chǎn)基地確定落子珠海。對于本身并無多少機器人產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的珠海而言，大項目的落地是促其快速進入工業(yè)機器人行業(yè)的靈丹妙藥，產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望快速提升。但是，又有多少個地方政府有足夠的資本和機會得以靠這服解藥來滿足其快速做強產(chǎn)業(yè)的雄心壯志呢？

招商不是唯一的路徑，也不應(yīng)該成為唯一的路徑。結(jié)合行業(yè)特色培育本地的機器人集成應(yīng)用企業(yè)，才是發(fā)展的長久之道。

這里首先需要明確一個前提：工業(yè)機器人產(chǎn)品無法單獨使用，必須由系統(tǒng)集成企業(yè)結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)工藝進行開發(fā)后應(yīng)用在相應(yīng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)上。由于認識上容易產(chǎn)生偏差，因此，在如何發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的問題上，大部分地方更多地將注意力集中在工業(yè)機器人上，而市場規(guī)模更大的、更有利于發(fā)揮國內(nèi)企業(yè)優(yōu)勢的、與機器人的行業(yè)應(yīng)用結(jié)合更為緊密的工業(yè)機器人集成企業(yè)卻常常被忽視了。但事實上，無論從規(guī)模、競爭還是從發(fā)展活力看，各地都需要加倍重視機器人系統(tǒng)集成企業(yè)。

系統(tǒng)集成領(lǐng)域的市場規(guī)?？偭窟h遠大于機器人產(chǎn)品本身。按平均每臺機器人20萬元計算，2013年國內(nèi)工業(yè)機器人市場的規(guī)模約為75億元。而結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)工藝需求進行針對性開發(fā)后的整個解決方案系統(tǒng)的價值是工業(yè)機器人產(chǎn)品價值的約4倍。據(jù)此估算，2013年中國工業(yè)機器人集成業(yè)的市場規(guī)模為300億。

國內(nèi)集成企業(yè)的競爭力也日益凸顯。2012年到2014年，是中國加快推動產(chǎn)業(yè)升級的時期，也是外資工業(yè)機器人企業(yè)在國內(nèi)加快攻城略地的時期。國內(nèi)乘用車擴建項目接二連三地投產(chǎn)，可是本土機器人生產(chǎn)企業(yè)卻一直無法進入這些高端市場，尤其是焊接領(lǐng)域。目前，國內(nèi)系統(tǒng)集成企業(yè)通過經(jīng)驗積累與工程師優(yōu)勢，已經(jīng)在搶占國外企業(yè)的地盤。以廣汽本田為例，機器人由日資企業(yè)發(fā)那科提供，而明珞、瑞松科技等廣州本地民營企業(yè)承擔起了系統(tǒng)集成的工作。年產(chǎn)30萬輛的汽車工廠生產(chǎn)線不容出一點差錯，否則損失巨大。正是廣州強大的汽車工業(yè)，為這些企業(yè)的崛起提供了絕佳的市場機遇。

國內(nèi)機器人系統(tǒng)集成企業(yè)不僅可以在汽車領(lǐng)域有所作為，在家電、食品、陶瓷等多個行業(yè)也有著廣闊的突圍空間。這些下游行業(yè)在工藝等方面的需求差異極大，方案成熟度差異也極大，因此集成商需要深耕行業(yè)，才能建立差異化的優(yōu)勢。汽車的車身焊接領(lǐng)域不僅門檻很高，而且?guī)炜ā⒖埋R等國外企業(yè)的解決方案已經(jīng)非常成熟，多年的行業(yè)經(jīng)驗助其遠遠走在前列。但是，在家電、陶瓷等領(lǐng)域，可以說國外企業(yè)和我們處在同一起跑線上。因為在發(fā)達國家，這些勞動密集型的行業(yè)基本上已經(jīng)向外轉(zhuǎn)移，因此他們在本國也并沒有積累起多少經(jīng)驗。國內(nèi)機器人系統(tǒng)集成企業(yè)完全可以用“農(nóng)村包圍城市”的方式去開辟更廣闊的市場。

第4篇：工業(yè)機器人范文

工業(yè)機器人誕生于20世紀60年代，在20世紀90年代得到迅速發(fā)展，是最早產(chǎn)業(yè)化的機器人技術(shù)。它綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當代研究非常活躍、應(yīng)用日益寬廣的領(lǐng)域。隨著我國制造業(yè)面臨低端勞動力短缺、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需優(yōu)化升級、提高生產(chǎn)率、節(jié)約人力成本等多種因素挑戰(zhàn)，對工業(yè)機器人的需求量正在迅速增長。關(guān)鍵詞:工業(yè)機器人；發(fā)展；研究

中圖分類號：TP242文獻標識碼： A

前言：

工業(yè)機器人誕生于20世紀60年代，在20世紀90年代得到迅速發(fā)展，是最早產(chǎn)業(yè)化的機器人技術(shù)。它綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當代研究非?；钴S、應(yīng)用日益寬廣的領(lǐng)域。隨著我國制造業(yè)面臨低端勞動力短缺、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需優(yōu)化升級、提高生產(chǎn)率、節(jié)約人力成本等多種因素挑戰(zhàn)，對工業(yè)機器人的需求量正在迅速增長。

一、全球工業(yè)機器人的現(xiàn)狀

全球工業(yè)機器人行業(yè)增長態(tài)勢將延續(xù)。2008年全球金融風(fēng)暴導(dǎo)致工業(yè)機器人的銷量急劇下滑。2010 年全球工業(yè)機器人市場逐漸由2009年的谷底恢復(fù)。2011年是全球工業(yè)機器人市場自1961年以來的行業(yè)頂峰，全年銷售達16.6萬臺。估計2013年至2017年，包含本體和集成在內(nèi)的全球工業(yè)機器人市場，年復(fù)合增長率約為11%，預(yù)計2017年全球工業(yè)機器銷售量達25萬臺，市場容量將達到2700億元。

全球機器人產(chǎn)業(yè)目前呈現(xiàn)日歐產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢明顯，中國市場潛力巨大的格局。美日歐在機器人行業(yè)發(fā)展處于世界領(lǐng)先地位，但它們的優(yōu)勢領(lǐng)域各不相同。日本在工業(yè)機器人、家用機器人方面優(yōu)勢明顯，歐洲在工業(yè)機器人和醫(yī)療機器人領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位，美國主要優(yōu)勢在系統(tǒng)集成領(lǐng)域，醫(yī)療機器人和國防軍工機器人。

二、中國工業(yè)機器人應(yīng)用分析

2.1中國工業(yè)機器人發(fā)展驅(qū)動力

中國25年來沒有形成自己的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)，目前國內(nèi)工業(yè)機器人發(fā)展進入到機遇期：

1）勞動力成本上升及勞動力供給下降。勞動力成本上升，人口紅利逐漸消失。勞動力成本的上升激發(fā)企業(yè)機器人替代人工的訴求。進入新世紀的第二個年頭，80后、90后勞動人口成為主流，他們不再愿意大量從事單調(diào)重復(fù)環(huán)境差的工作。長三角、珠三角等地低端產(chǎn)業(yè)用工荒明顯。

2）制造業(yè)升級。國際化環(huán)境中日益激烈的生產(chǎn)力競爭，成本、效率、質(zhì)量、定制小批量。當前全球再工業(yè)化，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，一是節(jié)能環(huán)保，一是自動化、智能化。普及機器人不只是單純的替代人工，更是提升制造業(yè)效率與柔性的重要手段。

3）政策支持因素。納入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，智能制造裝備專項規(guī)劃；十二五期間國家撥經(jīng)費3234億元，開展工業(yè)機器人重大項目攻關(guān)；成立“中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”支持行業(yè)發(fā)展；地方政府投資興建機器人產(chǎn)業(yè)園，扶持機器人企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

2.2國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式

整個機器人產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游核心零部件、中游設(shè)備制造商和下游行業(yè)應(yīng)用商三個層面。核心零部件指機器人傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)，對機器人性能起到關(guān)鍵影響作用，并具有通用性和模塊化的部件單元，主要分成三部分，機器人減速器、交直流伺服電機和控制器。目前，國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)在單體以及核心零部件仍然落后于日、美、韓等發(fā)達國家，國內(nèi)機器人廠商已經(jīng)開始涉足機器人的各個環(huán)節(jié)，但是減速機、伺服電機及驅(qū)動還是以國外供應(yīng)為主。中國機器人市場基礎(chǔ)低、市場大。中國機器人產(chǎn)業(yè)化模式較可行的是從集成起步至成熟階段采用分工模式。

2.3國內(nèi)工業(yè)機器人下游應(yīng)用情況

中國工業(yè)機器人目前主要是汽車、電子生產(chǎn)線用的比較多。未來還以汽車工業(yè)為主，每年汽車市場設(shè)備需求有幾百億元人民幣，其中高端市場需求100~200億元人民幣。汽車行業(yè)用機器人增長比較明顯的領(lǐng)域是汽車零部件、進口替代、技術(shù)改造。

預(yù)計我國勞動人口從2015年開始下降，作為產(chǎn)業(yè)化的工業(yè)機器人必將進入更多應(yīng)用領(lǐng)域。工業(yè)化程度加深伴隨著人力成本上升，倒逼低附加值的制造業(yè)開始使用機器人。我國工業(yè)機器人已開始關(guān)注新興行業(yè)，在一般工業(yè)應(yīng)用的新領(lǐng)域，如光伏產(chǎn)業(yè)、動力電池制造業(yè)，食品工業(yè)及化纖、玻璃纖維、磚瓦制造、五金打磨、冶金澆鑄、醫(yī)藥等行業(yè)，都有工業(yè)機器人代替人工的環(huán)節(jié)和空間。

目前作為國內(nèi)工業(yè)機器人下游主要應(yīng)用的汽車和醫(yī)藥行業(yè)，應(yīng)用情況如下：

1）機器人提高汽車行業(yè)的靈活性及自動化程度。汽車行業(yè)是機器人應(yīng)用的最大行業(yè)，汽車制造業(yè)的自動化在中國已發(fā)展到一個新階段，車企由機器人、儀表和自動化裝置來完成產(chǎn)品全部或部分加工的生產(chǎn)過程。機器人的穩(wěn)定性可以降低人工作業(yè)時的損耗成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，保證產(chǎn)品一致性。白車身、沖壓、噴涂和動力總成是汽車整車廠最核心的四大工藝。目前，國內(nèi)民營車企也紛紛受益于生產(chǎn)自動化，近幾年新建整車廠從沖壓生產(chǎn)、機器人車身焊接、機器人噴涂到總裝配檢測，都由機器人代替了人工。

2）機器人能滿足醫(yī)藥制造對生產(chǎn)環(huán)境及操作工藝的苛刻要求。在醫(yī)藥制造行業(yè)，醫(yī)藥產(chǎn)品對生產(chǎn)環(huán)境的無菌化程度要求非常高。為最大程度減少微生物污染的可能性，保證產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)過程必須在潔凈室內(nèi)進行，并盡量避免有人干預(yù)。機器人可在真空環(huán)境下完成一系列操作，能夠保證產(chǎn)品滿足很高的衛(wèi)生標準。此外，醫(yī)藥制造過程中會涉及到有害物質(zhì)，如放射性物質(zhì)的生產(chǎn)和灌裝。機器人系統(tǒng)能夠完成有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，并灌裝到密封屏蔽容器。且能夠完成高難度操作工藝，如在包裝液體內(nèi)容物時機器人能夠?qū)a(chǎn)品在轉(zhuǎn)移操作過程中產(chǎn)生的氣泡降到最低，產(chǎn)品質(zhì)量將得到較大提高。

三．機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢

就目前機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢來看，現(xiàn)在又有了一些新的趨勢。近年來，以大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)與機器人技術(shù)的融合創(chuàng)新加速，將不僅開發(fā)出更具自學(xué)習(xí)能力和自主解決問題能力的新型智能機器人，還可以為機器人建立起相應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)和知識庫的“云空間”，使其通過互聯(lián)網(wǎng)進行交互，并通過云計算提升機器人的智能化水平。

2013年，美國谷歌公司收購了包括波士頓動力公司在內(nèi)的8家機器人公司正是瞄準這一趨勢做的戰(zhàn)略布局。發(fā)達國家在發(fā)展機器人過程中具有幾種模式：美國模式：整體研發(fā)設(shè)計與對外采購機器人本體相結(jié)合，重在系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用；德國模式：一攬子“交鑰匙工程”，即機器人本體的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設(shè)計制造全由一家機器人廠商完成。典型企業(yè)是庫卡；日本模式：產(chǎn)業(yè)鏈整體推進，即以機器人本體、關(guān)鍵零部件研發(fā)和生產(chǎn)為核心（典型企業(yè)安川電機、發(fā)那科），由子公司或系統(tǒng)集成公司設(shè)計制造各行業(yè)所需要的機器人成套系統(tǒng)；韓國模式：采購與成套設(shè)計、集成相結(jié)合。機器人企業(yè)通常通過進口關(guān)鍵零部件，自行設(shè)計、制造配套的設(shè)備。

現(xiàn)在服務(wù)機器人領(lǐng)域漸成為發(fā)達國家發(fā)展的重點。隨著勞動力和土地等要素成本的上升，近三年中國對工業(yè)機器人的需求快速增長。我國自2012年成為全球第二大工業(yè)機器人市場，預(yù)計到將成為全球最大的需求國。2013年中國新增工業(yè)機器人數(shù)量達2.7萬臺，比2012年增長17.4%。

以每萬名工人中擁有工業(yè)機器人數(shù)量衡量，我國有很大的市場空間。國際機器人聯(lián)合會數(shù)據(jù)顯示，中國2011年的這一數(shù)字是21臺，國際平均水平是55臺，其中美國是135，德國是251，日本是339，韓國是347。不過，2012年我國新增工業(yè)機器人中近70%依賴國外進口，外資品牌占90%以上。2012年進口機器人耗資8.66億美元，進口金額比2011年增長了64%。

結(jié)論：

機器人是具有感覺、思維、決策和動作功能的智能機器，是人類20世紀重大發(fā)明之一。機器人的技術(shù)水平關(guān)乎制造業(yè)生產(chǎn)的精度、準度與效率，關(guān)乎工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量一致性，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。

第5篇：工業(yè)機器人范文

我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)迎來巨大的發(fā)展機遇，但在應(yīng)用過程中仍存在資金、技術(shù)等諸多問題。融資租賃在推動工業(yè)機器人應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，但目前還存在著融資成本過高、工業(yè)機器人標準體系缺失、缺乏專業(yè)的服務(wù)、配套的風(fēng)險管理體系不完善等問題。

8月26 日召開的國務(wù)院常務(wù)會議再次聚焦企業(yè)融資難、融資貴的“老大難”問題，會議確定加快融資租賃和金融租賃行業(yè)發(fā)展的措施，更好服務(wù)實體經(jīng)濟。

融資租賃是集融資與融物、貿(mào)易與技術(shù)更新于一體的新型金融產(chǎn)業(yè)，是目前解決中小型企業(yè)設(shè)備采購、新技術(shù)應(yīng)用等環(huán)節(jié)最常用的金融工具。融資租賃作為一種成熟的金融產(chǎn)品，能夠有效降低企業(yè)應(yīng)用工業(yè)機器人的資金門檻，提高工業(yè)機器人應(yīng)用率，但在實際操作過程中仍具有若干問題有待解決。

利用融資租賃促進工業(yè)機器人應(yīng)用有效解決投入資金不足難題

勞動密集型的中小企業(yè)具有較高應(yīng)用工業(yè)機器人的需求，但設(shè)備改造資金具有較大瓶頸。據(jù)測算，一條簡單生產(chǎn)線的工業(yè)自動化改造成本約為60 萬元~120 萬元左右，雖然平均僅需兩年即可收回成本，但由于中小企業(yè)流動資金少，高昂的技術(shù)改造費難以承受。

中小企業(yè)的資金積累絕大部分來源于低附加值產(chǎn)業(yè)的利潤留存和折舊，我國中小企業(yè)大多數(shù)規(guī)模小，盈利空間窄，利潤增長速度較慢，低折舊制度等因素造成了中小企業(yè)自我積累能力十分脆弱，通過內(nèi)部解決技術(shù)改造資金的難度較大。從外部融資來看，由于中小企業(yè)存續(xù)期短，財務(wù)信息透明度較低，信用等級普遍不高，銀行為防范信貸風(fēng)險必然嚴格要求中小企業(yè)貸款資格條件和抵押擔保條件，這制約了對中小企業(yè)的信貸投放。

應(yīng)用以工業(yè)機器人為核心的智能制造裝備往往需要較大規(guī)模的技術(shù)改造和固定資產(chǎn)投資，中小企業(yè)依托狹窄的直接融資通道難度大、成本高，進一步降低了應(yīng)用工業(yè)機器人的熱情。

對于以工業(yè)機器人為主的智能制造裝備采取融資租賃方式，可以在投入少量資金的情況下獲得生產(chǎn)設(shè)備的使用權(quán)，以融資的方式實現(xiàn)融物，可有效地解決應(yīng)用工業(yè)機器人環(huán)節(jié)的資金問題。

降低用戶設(shè)備技術(shù)風(fēng)險

目前工業(yè)機器人裝備的資金含量較高，經(jīng)濟技術(shù)壽命與物理使用壽命之間存在著很大差異，購置設(shè)備需承受較大的經(jīng)濟風(fēng)險與技術(shù)風(fēng)險。

采用融資租賃方式，承租人可根據(jù)預(yù)期的設(shè)備經(jīng)濟技術(shù)壽命確定租期。當所租設(shè)備的經(jīng)濟技術(shù)壽命結(jié)束之后，租期也同時結(jié)束，承租人可重新租賃更為先進的設(shè)備。從這方面看，用戶企業(yè)可通過融資租賃方式規(guī)避工業(yè)機器人的陳舊過時風(fēng)險，并且可以保證所用技術(shù)的先進性，進而增加企業(yè)的生產(chǎn)力和競爭力。

鼓勵產(chǎn)銷對接

工業(yè)機器人作為新興行業(yè)，產(chǎn)銷對接不暢是限制行業(yè)發(fā)展的重要因素。在典型的融資租賃業(yè)務(wù)中，承租人有權(quán)選擇工業(yè)機器人制造企業(yè)及系統(tǒng)集成服務(wù)提供商。

這既有利于減輕用戶企業(yè)對產(chǎn)品不了解所產(chǎn)生的顧慮，又有利于工業(yè)機器人企業(yè)向用戶和市場推銷新產(chǎn)品，并可以此拓展產(chǎn)品營銷渠道。供貨廠商借助融資租賃，既可實現(xiàn)產(chǎn)品價值，又可以捕捉有關(guān)產(chǎn)品的供求信息，以把握商機，做出及時而準確的經(jīng)營決策。

確保扶持資金使用效率

融資租賃確保了財政資金的使用效率，讓更多的中小企業(yè)都能夠享受到政府財政資金補貼。在進行財政鼓勵和補貼時，將財政資金作為激勵融資租賃資本進入的引導(dǎo)資金、獎勵資金、融資租賃活動的投保資金，提升扶持資金的杠桿化效果，推動“機器換人”等政策的進一步實施，加快智能制造裝備應(yīng)用的推進速度。

裝備融資租賃模式較為成熟

從國內(nèi)外經(jīng)驗來看，高價值裝備融資租賃模式較為成熟，在船舶、航空航天、工程機械等領(lǐng)域已經(jīng)具有較長時間的歷史。在融資租賃中，由于出租人在整個租期內(nèi)始終擁有租賃物的所有權(quán)，可以有效確保出租人的財產(chǎn)安全并有效規(guī)避經(jīng)營風(fēng)險。出租人對承租人的審查更注重其使用租賃設(shè)備產(chǎn)生的現(xiàn)金流量。

國內(nèi)外的成功經(jīng)驗顯示，在風(fēng)險的物權(quán)處理上，融資租賃的回籠率已達到97% 以上，大大高于銀行流動資金貸款的回收率。融資租賃所有權(quán)與使用權(quán)近于徹底明確的分離、租賃合同的不可解除性，以及租金的分期歸流，使承租人在承租租賃物的同時就相應(yīng)解決了資金的需求，集中體現(xiàn)了現(xiàn)代租賃融物與融資相結(jié)合的特征。融資租賃的這種特點，使其在高價值設(shè)備、新技術(shù)設(shè)備租賃中，得到廣泛的應(yīng)用。

從全球制造業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗來看，尤其是作為制造業(yè)主力的美國，在其發(fā)展過程中金融資本對制造業(yè)的成長升級起到了尤為關(guān)鍵的推動作用。在大型設(shè)備采購方面，美國約有1/3 的機械加工設(shè)備是采用租賃方式進行銷售的，融資租賃方式已成為制造型企業(yè)設(shè)備采購的一個主要方式。

國內(nèi)外先進經(jīng)驗表明，以工業(yè)機器人為核心的智能制造裝備的融資租賃能有效降低中小企業(yè)應(yīng)用智能制造裝備進行技術(shù)改造的資金門檻，提高工業(yè)機器人的使用率，促進勞動生產(chǎn)率的提高，在降低了融資租賃風(fēng)險的同時，也提高了中小企業(yè)的競爭力和利潤率，是促進工業(yè)機器人在中小企業(yè)應(yīng)用的重要途徑。

工業(yè)機器人融資租賃存在的問題工業(yè)機器人融資成本過高

先進國家融資租賃業(yè)的發(fā)達在很大程度上得益于政府的政策扶持。目前我國融資租賃業(yè)長期處于一種“無法可依、無章可循”的無序狀態(tài)，對融資租賃，尤其是智能制造裝備的融資租賃企業(yè)缺乏必要的稅收、信貸和保險支持，這些因素都造成了工業(yè)機器人融資租賃資金成本的居高不下。

同時，由于智能制造裝備融資租賃觀念淡薄，融資租賃業(yè)務(wù)效益低、規(guī)模小，風(fēng)險集聚現(xiàn)象明顯，融資租賃公司為了保證其收益只能將風(fēng)險向承租人轉(zhuǎn)嫁，則進一步拉高了工業(yè)機器人用戶企業(yè)的融資成本。根據(jù)實地調(diào)研，目前工業(yè)機器人及相關(guān)配套服務(wù)的融資租賃利率大多在13% 以上，而用戶企業(yè)普遍僅能接受7%~8%，融資租賃利率仍具有較大下降需求的空間。

工業(yè)機器人標準缺失

工業(yè)機器人具有技術(shù)含量高、系統(tǒng)復(fù)雜、配套難度大、安全可靠性要求高等特點，但目前相應(yīng)的規(guī)范與標準體系尚不完善，缺乏整體的規(guī)劃與監(jiān)管。

在融資租賃的各環(huán)節(jié)中，需要一套科學(xué)有效的工業(yè)機器人標準化命名規(guī)范、生產(chǎn)要求和質(zhì)量標準體系，以此來規(guī)范政府、生產(chǎn)廠商、出租人、承租人等主體對融資租賃產(chǎn)品的界定和管理。標準的不完善會造成在融資租賃的各個環(huán)節(jié)缺少統(tǒng)一的規(guī)范性界定，給融資租賃的過程控制、風(fēng)險管理和質(zhì)量安全管理等方面造成較大的困難。

專業(yè)的服務(wù)型融資租賃公司匱乏

工業(yè)機器人融資租賃公司作為類金融企業(yè)，需要在客戶管理、項目審批、風(fēng)險管控和資產(chǎn)管理等領(lǐng)域建立嚴格和專業(yè)的制度支撐。更為嚴重的問題是，專業(yè)人才匱乏，尤其是同時具備金融、財務(wù)、法律、產(chǎn)業(yè)、營銷等綜合業(yè)務(wù)技能與工業(yè)機器人應(yīng)用知識的復(fù)合型人才極為短缺，造成融資租賃服務(wù)水平和管理水平較低。

由于缺少對工業(yè)機器人系統(tǒng)解決方案的熟悉和了解，難以利用自身對工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈的精通帶給客戶更多的附加價值，缺少配套的設(shè)備登記、評估、完善的設(shè)備處置能力，融資租賃仍停留在傳統(tǒng)的信貸管理而非資產(chǎn)管理層面，使得現(xiàn)有工業(yè)機器人融資租賃公司難以發(fā)揮其融資融物的特色和支持企業(yè)發(fā)展的功能。

缺乏完善的融資租賃風(fēng)險管理機制在融資租賃過程中，部分中小企業(yè)租賃觀念淡薄，僅僅把融資租賃當成了一種籌資方式，缺少對于所租賃的工業(yè)機器人實際性能的了解，造成還債能力不足，加大了企業(yè)融資租賃風(fēng)險。

同時，融資租賃作為新興產(chǎn)業(yè)，涉及到經(jīng)濟管理、政府管理、金融、貿(mào)易、保險、擔保、公證、物流、法律、物資回收等多個領(lǐng)域，關(guān)系到融資租賃的出資人、出租人、承租人、工業(yè)機器人廠商等多方的利益，風(fēng)險點較多，必須具有適合工業(yè)機器人等高單體設(shè)備價值的融資租賃風(fēng)險管理體系，應(yīng)用科學(xué)規(guī)范的風(fēng)險控制體系保證租賃資金的安全性、流動性和盈利性，保障融資租賃更好地推動工業(yè)機器人的應(yīng)用。

工業(yè)機器人融資租賃發(fā)展思路探索建立工業(yè)機器人標準化體系

相比于發(fā)達國家，我國工業(yè)機器人標準體系進展緩慢。與發(fā)達國家相比我國工業(yè)機器人在產(chǎn)業(yè)根植性、技術(shù)發(fā)展路徑方面都具有一定的差距，發(fā)達國家工業(yè)機器人的標準化體系難以簡單復(fù)用，因此需要盡快建立具有我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)特點的工業(yè)機器人標準化體系。

具體來看，地方政府在推進地方性工業(yè)機器人標準化體系時，應(yīng)在掌握國內(nèi)外標準現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)區(qū)域行業(yè)特點和工業(yè)機器人的技術(shù)應(yīng)用制定工業(yè)機器人標準體系框架，在框架的總體規(guī)劃下按照技術(shù)特點、行業(yè)應(yīng)用等多個維度編制標準計劃，分期、分批地完成相關(guān)標準任務(wù)。同時，以工業(yè)機器人標準化方案為基礎(chǔ)，積極引導(dǎo)鼓勵建立適用于工業(yè)機器人融資租賃的標準化工作方案和產(chǎn)品標準化體系，制訂面向工業(yè)機器人產(chǎn)品和服務(wù)的融資租賃交易、二手設(shè)備流通、租賃物分類評估等行業(yè)標準，加強標準實施宣貫，提高融資租賃業(yè)標準化、規(guī)范化水平。

鼓勵融資租賃模式創(chuàng)新

與其他產(chǎn)品不同，工業(yè)機器人能夠有效地增加企業(yè)持續(xù)的盈利，適合作為租賃物，但由于工業(yè)機器人的運用往往涉及到本體、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)集成及維護保養(yǎng)等多個環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的融資租賃模式難以有效滿足用戶企業(yè)實際需求。

金融租賃公司應(yīng)倡導(dǎo)制度創(chuàng)新，充分利用現(xiàn)代租賃業(yè)多樣化的金融租賃方式：包括轉(zhuǎn)租賃、售后回租租賃、杠桿租賃、委托租賃、項目租賃、銷售式租賃、抽成式租賃、風(fēng)險租賃、結(jié)構(gòu)式租賃、綜合性租賃等。同時借鑒國外經(jīng)驗，重點開展轉(zhuǎn)租、回租、杠桿租賃等形式，租金支付方式也可采用等額定期付租制以及遞增支付法、季節(jié)性支付法等非等額付租法等多種方式，發(fā)展適合工業(yè)機器人的融資租賃創(chuàng)新模式。

加大政策扶持力度

借鑒國外發(fā)達國家先進經(jīng)驗，由地方政府推進工業(yè)機器人的融資租賃，積極加大工業(yè)機器人為核心的智能裝備融資租賃業(yè)的政策扶持。一是稅收優(yōu)惠政策，地方政府可在國務(wù)院《關(guān)于清理規(guī)范稅收等優(yōu)惠政策的通知》政策的框架內(nèi)，通過加速折舊制度等方式進行稅收優(yōu)惠, 鼓勵企業(yè)進行工業(yè)機器人的更新; 二是信貸傾斜政策。對專門針對利用工業(yè)機器人進行技術(shù)改造的融資租賃業(yè)務(wù)資金應(yīng)給予額度、利率上的優(yōu)惠。鼓勵那些經(jīng)營管理水平高、效益好的融資租賃公司進入資本市場籌集資金。同時鼓勵保險基金等來源穩(wěn)定的各種社會閑散資金, 參與科技型中小企業(yè)融資租賃; 三是財政補貼政策。政府向具有一定規(guī)模的工業(yè)機器人租賃公司發(fā)放津貼，承租人的租金可得到一定的減免。

建立風(fēng)險保障機制

第6篇：工業(yè)機器人范文

示教模塊由OMAPL138雙核處理器電路、48個按鍵和5.7寸640×480彩色TFT組成，按鍵包括編輯鍵、手動操作鍵、示教編程鍵及功能鍵組成。為保證功能重構(gòu)與硬件平臺無關(guān)，采用Win-dowsCE6.0操作系統(tǒng)。該模塊包含的軟件功能構(gòu)件有:文件管理、示教編程、參數(shù)設(shè)置、參數(shù)管理、圖形模擬、以太網(wǎng)通信等。I/O模塊負責邏輯控制功能，實現(xiàn)機器人與周邊設(shè)備的協(xié)調(diào)作業(yè)任務(wù)。CAN協(xié)議是建立在國際標準組織開放系統(tǒng)互連模型之上，協(xié)議簡單，最高通信速率可達1Mbit/s，直接傳輸距離高達10km，采取多主線工作方式，高抗電磁干擾性、糾錯能力強;同時，CAN接口安裝方便、成本低。本論文選用CAN總線作為運動控制器與I/O模板之間的數(shù)據(jù)通信方式。2)工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議機器人示教模塊與運動控制模塊的以太網(wǎng)通信功能采用套接字(Sock-et)方式來實現(xiàn)，Socket接口分為兩部分:客戶端和服務(wù)器，這里示教模塊作為客戶端，運動控制模塊作為服務(wù)器。本文采用的通信模式采用主從方式，示教模塊為主動方，發(fā)送機器人運動程序、控制參數(shù)和命令字，用來控制機器人的運動動作，而運動控制模塊實時地將坐標數(shù)據(jù)及狀態(tài)參數(shù)上傳給示教模塊。在開始通信時，將首先進行握手連接。

數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議定義了命令和數(shù)據(jù)兩類報文形式，命令報文用來控制機器人的運行動作和流程，定義成標準的報文格式;數(shù)據(jù)報文用來傳送機器人的運動程序和參數(shù)，數(shù)據(jù)量比較大，定義成一種擴展報文格式。標準報文格式有7個字節(jié)，第1個字節(jié)是報文頭標識符，用來標識一次通訊的開始，本報文設(shè)為“%”。第2個字節(jié)是報文類型段，用來標識傳輸?shù)南㈩愋秃吞幚砟Ｊ剑x的消息類型為:命令、數(shù)據(jù)，并提供了了兩種報文處理模式:實時性和非實時性。當需要機器人完成急停處理、復(fù)位處理及超程報警等任務(wù)時，則傳送具有實時性標識的報文;對一般的機器人處理任務(wù)，將報文標識為非實時性。報文的長度由第3、4字節(jié)標識，最長為65536字節(jié)。第5、6字節(jié)為數(shù)據(jù)段，第7個字節(jié)用“＆”來標識報文尾。當傳輸?shù)男畔㈩愋蜆俗R為數(shù)據(jù)時，使用了一種擴展報文格式，此時數(shù)據(jù)段長度可以達到2K字節(jié)。示教模塊按照報文通信協(xié)議將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)封裝起來，再使用傳送函數(shù)將數(shù)據(jù)下傳給運動控制模塊，包括程序、參數(shù)、命令字。在數(shù)據(jù)報文中如果是多個程序指令，則不同指令之間用“\r\n”隔開，如:“%0x004D指令1\r\n指令2\r\n．．．．．．＆”。數(shù)據(jù)報文中參數(shù)按一定次序排列，用“;”隔開，如:“%0x004B參數(shù)1;參數(shù)2;．．．．．．＆”。示教模塊下傳、接收的部分數(shù)據(jù)報文定義。

工業(yè)機器人控制軟件的重構(gòu)方法

模塊化機器人的控制軟件都應(yīng)當具備可剪裁性或多重性，整個體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當能夠被重新配置，以滿足多種應(yīng)用領(lǐng)域的需求，具備理想“開放性”概念的控制軟件應(yīng)可被拆分為多個標準部件。為了實現(xiàn)上的方便同時又滿足組態(tài)的特性，本文提出了一個柔性的軟件框架結(jié)構(gòu)?！叭嵝浴迸c“開放性”這2個概念有不同點，但又具有相同的特性，“開放性”側(cè)重與外部系統(tǒng)通過定義標準的接口相互操作，而“柔性”是指系統(tǒng)能通過改變自身結(jié)構(gòu)以適應(yīng)外部環(huán)境的能力。這種柔性控制系統(tǒng)采用基于構(gòu)件的組態(tài)結(jié)構(gòu)，其軟件由三部分組成:嵌入式柔性控制系統(tǒng)開發(fā)平臺、機器人功能構(gòu)件庫和運動規(guī)劃與控制算法構(gòu)件庫。嵌入式柔性控制系統(tǒng)開發(fā)平臺用來實現(xiàn)功能構(gòu)件封裝、系統(tǒng)配置等任務(wù)。針對模塊化機器人控制系統(tǒng)具有多功能和多對象的特點，控制軟件的整體結(jié)構(gòu)流程被設(shè)計成前臺、后臺程序模塊，后臺模塊也稱為"背景"程序，主要用來完成控制指令的準備工作和參數(shù)管理工作，前臺模塊是一個循環(huán)執(zhí)行運行的程序，它是整個控制系統(tǒng)的核心。在系統(tǒng)運行過程中采用實時中斷服務(wù)程序輸出，前后臺模塊相互配合完成機器人控制系統(tǒng)的各項控制和管理任務(wù)。功能構(gòu)件的程序模式由配置腳本文件指定。構(gòu)件化結(jié)構(gòu)關(guān)鍵是構(gòu)件的提取，即對可重用對象的提煉概括。通過良好地定義這些對象之間相互通信的接口，可以將這些基本對象或?qū)⑺鼈冞M一步分析以后形成的粒度更小的對象，在開發(fā)過程中加以重用。本文建立的構(gòu)件庫由用戶層構(gòu)件庫和核心層構(gòu)件庫組成，兩者之間通過標準硬件接口進行通信。用戶層構(gòu)件庫包括人機界面、示教編程、運動規(guī)劃、參數(shù)管理等非實時構(gòu)件庫。由于用戶層使用WindowsCE操作系統(tǒng)，軟件模塊采用COM構(gòu)件來實現(xiàn)。核心層構(gòu)件庫包括譯碼處理、速度控制、位置控制、運動學(xué)、逆運動學(xué)等機器人作業(yè)的實時性任務(wù)。由于核心層沒有使用操作系統(tǒng)，本文利用功能函數(shù)形式實現(xiàn)。各種功能構(gòu)件按標準接口進行封裝，功能構(gòu)件的接口。

控制模型及算法構(gòu)件庫設(shè)計

模塊化機器人柔性控制系統(tǒng)的性能很大程度上依賴于控制模型與算法，已開發(fā)的模型算法構(gòu)件包括:指令譯碼、機器人運動學(xué)、逆運動學(xué)、速度控制、關(guān)節(jié)插補、閉環(huán)位置控制等。主要由譯碼處理、直角坐標計算、插補運算、逆運動學(xué)、加減速及位置控制等模塊組成。圖中各參數(shù)含義為:(X，Y，Z，U，V，W)表示譯碼后的坐標數(shù)據(jù)，Q為坐標系選擇標志，F(xiàn)為指令速度，Type為運動方式標志位，(α，β，γ)和(px，py，pz)分別表示機器人末端的位置和姿態(tài)，(q1，j，q2，j，…，q6，j)為第j個插補周期的關(guān)節(jié)坐標。直角坐標計算模塊的功能為利用機器人運動學(xué)將關(guān)節(jié)坐標轉(zhuǎn)換為機器人末端的位置和姿態(tài)。插補模塊的功能是根據(jù)軌跡運動方式、軌跡起止坐標及速度等參數(shù)，進行關(guān)節(jié)坐標系或直角坐標系下的插補運算。在直線坐標系下插補計算得到的機器人末端位置和姿態(tài)，需利用機器人逆運動學(xué)將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的關(guān)節(jié)坐標，從而控制各伺服系統(tǒng)的運動。1)關(guān)節(jié)軌跡插補構(gòu)件關(guān)節(jié)軌跡插補用于計算各個插補周期內(nèi)的各關(guān)節(jié)進給量，以保證末端執(zhí)行器的平滑、穩(wěn)定運行。關(guān)節(jié)軌跡插補由2個構(gòu)件實現(xiàn)，非實時函數(shù)structinter_stepjoint_inter_pre(structinter_in*st_end)用于計算單個插補周期內(nèi)的各關(guān)節(jié)的進給量，實時函數(shù)structRobot_jointslocomotion_joint(structinter_step*q_step，structinter_in*st_end，structRobot_joints*q_BK）用于計算插補周期各關(guān)節(jié)的坐標值。構(gòu)件入口參數(shù)為結(jié)構(gòu)體型參數(shù)structinter_in*st_end，其中包括初始關(guān)節(jié)坐標Qs(q1，s，q2，s，…，q6，s)，目標關(guān)節(jié)坐標Qe(q1，e，q2，e，…，q6，e)和關(guān)節(jié)速度F，出口參數(shù)為各插補周期關(guān)節(jié)位置q。2)機器人運動學(xué)構(gòu)件機器人運動學(xué)構(gòu)件用于實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)坐標系的坐標到機器人末端的位置和姿態(tài)之間坐標轉(zhuǎn)換。該構(gòu)件被封裝為structRobot_T6cal_t6(structRobot_joints*q)，入口參數(shù)為機器人關(guān)節(jié)坐標(q1，q2，…，q6)(structRobot_joints*q)，出口參數(shù)為機器人末端的位置和姿態(tài)T6(structRo-bot_T6*T6)，公共接口參數(shù)為機器人的Denavit-Hartenberg(D-H)參數(shù)(structDH_para*DH)，即關(guān)節(jié)角(θ1，θ2，…，θ6)、扭轉(zhuǎn)角(α1，α2，…，α6)、連桿長度(a1，a2，…，a6)和連桿偏移量(d1，d2，…，d6)等。計算思路為根據(jù)機器人D-H坐標系建立原則，建立連桿坐標系，利用DH連桿參數(shù)計算相鄰連桿之間的連桿變換矩陣Ai(i=1，2，…，6)，用以描述相鄰連桿坐標系之間的坐標變換關(guān)系。通過各連桿變換矩陣相乘，就可以得到機器人末端的變換矩陣。3)逆運動學(xué)構(gòu)件機器人逆運動學(xué)構(gòu)件用于實現(xiàn)機器人末端的位置和姿態(tài)到機器人關(guān)節(jié)坐標系的坐標之間的映射，從而對機器人末端路徑進行規(guī)劃，達到機器人整體運動的精確控制。該構(gòu)件被封裝為structRobot_jointsrobot_rev(structRobot_T6*T6，structRobot_joints*q_BK)，入口參數(shù)為機器人末端的位置和姿態(tài)T6(structRobot_T6*T6)，上一位置的機器人關(guān)節(jié)坐標(q1，j-1，q2，j-1，…，q6，j-1)(structRobot_joints*q_BK)，出口參數(shù)為當前位置的機器人關(guān)節(jié)坐標(q1，j，q2，j，…，q6，j)(structRobot_joints*q)，公共接口參數(shù)為機器人D-H參數(shù)，機器人各關(guān)節(jié)最小允許坐標(q1，min，q2，min，…，q6，min)(doubleQmin［6］)和最大允許坐標(q1，max，q2，max，…，q6，max)(doubleQmax［6］)。計算思路為根據(jù)機器人末端的變換矩陣，利用解析法求解各關(guān)節(jié)坐標。由于逆運動學(xué)求解存在多解問題，根據(jù)機器人動作范圍(qi，j∈［qi，min，qi，max］，i=1，2，…，6)對其進行判定，去除不可達的解。將當前軌跡點計算出的六關(guān)節(jié)坐標qi，j與上一位置的關(guān)節(jié)坐標qi，j-1進行比較，選取Δq=|qi，j－qi，j-1|最小的qi，j值作為所求的關(guān)節(jié)坐標。4)譯碼處理構(gòu)件譯碼構(gòu)件的功能是將示教盒下傳的各條機器人指令進行譯碼，譯碼結(jié)果首先放入CS第一級緩存，并根據(jù)命令做相應(yīng)的預(yù)處理，如段長計算、圓弧半徑處理等，然后經(jīng)過BS寄存器最后譯碼到AS執(zhí)行寄存器，構(gòu)成三級緩存結(jié)構(gòu)，為最終的指令執(zhí)行做好準備。我們設(shè)計的機器人語言格式如下:語句序列為［＜標號＞］?＜執(zhí)行句＞＜語句分隔符＞|［＜標號＞］?＜注釋句＞＜語句分隔符＞其中，標號由4位數(shù)字構(gòu)成。執(zhí)行句為〈定義語句〉＜機器人控制語句＞〈程序控制語句〉〈輸入輸出語句〉〈賦值語句〉定義語句為〈位姿定義〉〈坐標系定義〉例如，“MOVJVJ=500S0L-90U0R0B45T0;{關(guān)節(jié)插補}”為一個執(zhí)行句。機器人譯碼處理由詞法分析構(gòu)件、語法分析和代碼轉(zhuǎn)換構(gòu)件來實現(xiàn)。詞法分析構(gòu)件由函數(shù)voidAccidenceCheck(char*mem，intmemsize)實現(xiàn)，用于檢查機器人程序中不符合詞法規(guī)則的指令。語法分析和代碼轉(zhuǎn)換構(gòu)件由函數(shù)structUnRegInCode2Cs(char*mem，intmemsize)實現(xiàn)，用于根據(jù)機器人指令的規(guī)則對機器人代碼進行逐行檢查，將機器人程序各種作業(yè)信息提取出來，保存到CS緩沖區(qū)中。

機器人控制系統(tǒng)現(xiàn)場實驗與結(jié)果分析

利用本文提出的嵌入式柔性控制系統(tǒng)開發(fā)平臺，在某種型號關(guān)節(jié)機器人上進行了應(yīng)用實驗。該關(guān)節(jié)機器人技術(shù)指標為:6個運動軸，重復(fù)定位精度為0.1mm，各關(guān)節(jié)最大運行速度是S軸(回旋)為45°/s、L軸(下臂)為45°/s、U軸(上臂)為30°/s、R軸(手腕橫擺)為60°/s、B軸(手腕俯仰)為60°/s、T軸(手腕回轉(zhuǎn))為120°/s，最大負載為3kg。機器人控制系統(tǒng)硬件由六軸運動控制模塊、示教模塊和IO模塊構(gòu)成，控制軟件包括人機界面、示教編程、參數(shù)設(shè)置、插補計算、譯碼處理、速度控制、位置控制、運動學(xué)、逆運動學(xué)等功能，為機器人控制系統(tǒng)軟件編寫了配置文件，給出組件間的拓撲結(jié)構(gòu)。不帶機器人本體時軌跡位置最大誤差為0.08mm，姿態(tài)最大誤差為0.2°，帶本體時軌跡位置最大誤差為0.1mm，姿態(tài)最大誤差為0.6°。該型號機器人軌跡位置理論值允許誤差為0.1mm，因此可以滿足該型號機器人控制精度要求。機器人控制系統(tǒng)經(jīng)過長時間運行，結(jié)果表明采用嵌入式柔性控制系統(tǒng)可增加機器人系統(tǒng)的開放性和可擴展性，軟硬件配置方便，控制系統(tǒng)可靠性高。

結(jié)語

第7篇：工業(yè)機器人范文

2015年，中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)得到進一步快速發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)利好政策不斷釋放，產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持穩(wěn)定增長，下游服務(wù)環(huán)節(jié)向多元化進軍，應(yīng)用領(lǐng)域也在穩(wěn)步拓展。

2016年，我國工業(yè)機器人正呈現(xiàn)出技術(shù)開發(fā)迎合市場需求、產(chǎn)品功能滿足主導(dǎo)行業(yè)、應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬深化等發(fā)展趨勢。鑒于此，賽迪顧問裝備產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)計，2016年中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長，產(chǎn)量接近2萬臺。

隨著國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》規(guī)劃，制造強國戰(zhàn)略全面推進，工業(yè)機器人在現(xiàn)代制造技術(shù)中起到了舉足輕重的作用，對于《中國制造2025》的目標實現(xiàn)有著重要意義。

政策環(huán)境利好，產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持快速平穩(wěn)增長

中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背后是產(chǎn)業(yè)環(huán)境的不斷完善。作為先進制造業(yè)中不可替代的重要裝備，工業(yè)機器人已成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志，國家在政策層面上對于工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的扶持力度不斷加強，并先后采取了多項優(yōu)惠措施。

2015年1月，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《原材料工業(yè)兩化深度融合推進計劃（2015―2018年）》，繼續(xù)力挺機器人產(chǎn)業(yè)； 5月，國務(wù)院正式《中國制造2025》具體規(guī)劃，工業(yè)機器人占據(jù)重要地位。在產(chǎn)業(yè)政策的激勵和市場需求的帶動下，近年來中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速增長。根據(jù)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)2015年1月至11月發(fā)展情況，賽迪顧問曾做出預(yù)測，2015年中國工業(yè)機器人產(chǎn)量將達到15400臺，同比增長27.8%。

產(chǎn)業(yè)全鏈發(fā)展，下游服務(wù)環(huán)節(jié)走向多元化

工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈主要由零部件企業(yè)、本體制造企業(yè)、系統(tǒng)集成商構(gòu)成，2015年其產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)均得到發(fā)展。國內(nèi)廠商已經(jīng)攻克了減速機、伺服控制、伺服電機等關(guān)鍵核心零部件領(lǐng)域的部分難題，核心零部件國產(chǎn)化的趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)，但還需要一定時間的技術(shù)和經(jīng)驗積累；而在中國眾多企業(yè)從事的下游系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)，由于受到市場需求日漸龐大的影響，紛紛發(fā)展與機器人相關(guān)的維護、培訓(xùn)、貿(mào)易，以及相關(guān)配套服務(wù)，打造良好的產(chǎn)業(yè)上下游環(huán)境，向更加多元化和高端領(lǐng)域發(fā)展。

業(yè)內(nèi)競爭加劇，產(chǎn)品需求方轉(zhuǎn)型自供機器人

2015年，國內(nèi)機器人行業(yè)競爭開始加劇。一是國外機器人巨頭的涌入給國產(chǎn)機器人帶來沖擊。ABB、安川、庫卡、發(fā)那科都在中國成立了本地制造企業(yè)，那不智二越、納博特斯克等也都在中國成立了生產(chǎn)基地。由于國外巨頭把控著眾多核心零部件環(huán)節(jié)，因此，巨頭的涌入給國產(chǎn)機器人，尤其是以低端機器人應(yīng)用集成為主要營業(yè)收入來源的公司，形成了很大的沖擊。二是產(chǎn)業(yè)鏈下游機器人需求商開始轉(zhuǎn)型自供機器人。由于采購規(guī)模迅速膨脹，下游重點需求領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，例如富士康、美的、格力、奇瑞汽車等，開始加快研發(fā)機器人實現(xiàn)自供。三是眾多機器人廠商牽手上市公司或獨立上市。比較典型的是機械行業(yè)企業(yè)采取收購機器人企業(yè)的方式，從傳統(tǒng)的數(shù)控機床切入工業(yè)機器人本體和系統(tǒng)集成領(lǐng)域，加速產(chǎn)業(yè)布局。

市場需求龐大，下游應(yīng)用領(lǐng)域加速深化發(fā)展

機器人在汽車制造、電子制造等“精密制造”領(lǐng)域應(yīng)用迅速。工業(yè)機器人是生產(chǎn)過程的關(guān)鍵設(shè)備，可用于安裝、制造、檢測和物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車和汽車零部件、電氣電子、工程機械等眾多領(lǐng)域。

汽車制造業(yè)是工業(yè)機器人占比最高的應(yīng)用領(lǐng)域，涵蓋了汽車及汽車零部件生產(chǎn)、加工及倉儲的全過程；電子行業(yè)由于制造柔性化和生產(chǎn)高速性的要求，工業(yè)機器人的使用也必不可少；金屬和機械加工行業(yè)引入工業(yè)機器人，有利于產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)、實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，降低人力成本，提高生產(chǎn)效率和管理水平。

人機協(xié)作功能助力工業(yè)機器人步入2.0時代

在行業(yè)需求變遷，柔性化要求提升等影響下，ABB、KUKA、新松等國內(nèi)外工業(yè)機器人知名企業(yè)紛紛推出人機協(xié)作型機器人產(chǎn)品。人機協(xié)作機器人更能適應(yīng)業(yè)內(nèi)對機器人柔性化和感知能力等方面提出的要求。

一方面，人機協(xié)作型機器人柔性化程度更高，相比傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)體型大、移動范圍大、重型的機器人，協(xié)作型機器人具備工序輕量化、小型化、精細化的特點，能夠滿足未來以3C為主導(dǎo)的消費電子產(chǎn)業(yè)對工業(yè)機器人的供應(yīng)需求和要求；另一方面，人機協(xié)作機器人提升了感知能力，可以通過被示范訓(xùn)練來學(xué)習(xí)執(zhí)行各類任務(wù)，可對其程序和算法進行編程，并進行可視化操作，為未來開拓新應(yīng)用領(lǐng)域打下必要基礎(chǔ)。

機器視覺技術(shù)成為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)上游環(huán)節(jié)切入點

機器視覺技術(shù)是用機器代替人眼來做測量和判斷，主要用計算機軟件來模擬人的視覺功能，從客觀事物圖像中提取信息進行處理并最終用于實際檢測和控制。

從市場需求來看，世界機器人數(shù)量逐年遞增，機器人數(shù)量規(guī)模的增加同時也在拉動對機器視覺功能的需求。

從技術(shù)層面來看，近年來我國機器視覺行業(yè)的專利數(shù)量快速增加，將推動機器視覺技術(shù)向更高精度、更高要求方向發(fā)展。

此外，高端裝備制造業(yè)對于精準度的嚴格要求也必須由機器智能識別來完成，大力培育和發(fā)展機器視覺對于加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)制造過程的智能化和綠色化發(fā)展具有重要的意義。

應(yīng)用不斷向軍工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域深化

廣泛應(yīng)用工業(yè)機器人作為一個重要的高科技發(fā)展戰(zhàn)略，無論在推動國防軍事、智能制造、資源開發(fā)、還是在培育發(fā)展未來機器人產(chǎn)業(yè)上都具有重要意義。

從行業(yè)結(jié)構(gòu)變化趨勢來看，汽車、電子工業(yè)仍是國內(nèi)工業(yè)機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，但隨著其他應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，其占比份額將有所下降。

而市場份額相對較小的應(yīng)用領(lǐng)域，比如塑料橡膠、食品、軍工、醫(yī)藥設(shè)備、軌道交通等領(lǐng)域的市場占比將適當增長。近年來國家十分重視環(huán)保和民生問題，機器人作為實現(xiàn)自動化、綠色化生產(chǎn)的重要工具，將在塑料橡膠等高污染行業(yè)，以及與民生相關(guān)的食品飲料和制藥等行業(yè)不斷深化應(yīng)用。

作為國家重點支持領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)增長趨于穩(wěn)定

第8篇：工業(yè)機器人范文

1 工業(yè)機器人的概念及分類

1961年美國Unimate公司生產(chǎn)了第一臺可用于上下料等簡單工作的商用工業(yè)機器人，標志著工業(yè)機器人誕生。直到80年代初，工業(yè)機器人技術(shù)才開始較快的發(fā)展。盡管工業(yè)機器人在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但各國對于工業(yè)機器人至今沒有統(tǒng)一定義，因此該部分將列舉不同工業(yè)機器人的定義及分類。

1.1 工業(yè)機器人的概念

在美國標準中，只有易于再編程的裝置才是機器人，而通過手動裝置或者固定順序的機器人都不認為是機器人，即通過人來驅(qū)動裝置或者需要安裝強制啟停驅(qū)動器才能運動且運動順序固定很難更改的都不認為是機器人。而在工業(yè)領(lǐng)域一些數(shù)控機床也可以實現(xiàn)編程后的功能實現(xiàn)，因此也要區(qū)分數(shù)控機床和工業(yè)機器人的區(qū)別。當一臺機械設(shè)備通過編程可實現(xiàn)多種用途則可能被稱作工業(yè)機器人，而當一臺設(shè)備通過編程只能執(zhí)行同一類型任務(wù)的則稱為專用自動化設(shè)備。目前工業(yè)機器人的定義普遍形成以下基本論述：該設(shè)備可以將預(yù)先編排的程序存入存儲裝備，靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能，且受人指揮，操作程序能自動重復(fù)的一種自動化設(shè)備。

1.2 工業(yè)機器人的分類

由于工業(yè)機器人沒有形成較為統(tǒng)一的定義，因此機器人的分類也不盡相同。不同國家、不同協(xié)會甚至不同企業(yè)分類方法也也有差異。根據(jù)日本工業(yè)機器人協(xié)會（the Japanese Industrial Robot Association， JIRA）的定義，將機器人分為六大類：分別是人工操作裝置、固定順序機器人、可變順序機器人、示教再現(xiàn)機器人 、數(shù)控機器人、智能機器人，而根據(jù)美國機器人協(xié)會（ the Robotics Institute of America， RIA）的定義，只將以上最后四類認定為機器人裝置。而歐洲各個國家對機器人的定義分類表述各異。

目前，工業(yè)機器人根據(jù)其發(fā)展理論及運動控制分析大致分為四種形式。第一種是基于直角坐標系變換的機器人，該結(jié)構(gòu)由三個獨立關(guān)節(jié)組成，運動相互獨立，沒有耦合，運動算法簡單且自身結(jié)構(gòu)有很多限制，自由度不夠高。第二種是球坐標式機器人，該機器人工作空間大，占地面積小，但自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第三種是圓柱坐標是機器人，該機器人可進行空間上的上下及水平伸縮運動，具有較大的靈活性，但末端執(zhí)行裝置由于受到自身結(jié)構(gòu)的限制，精度不好控制。第四種是關(guān)節(jié)式機器人，這種機器人目前在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，一般由三個或三個以上的自由度組成。該機器人類似于人的上半身，具有運動靈活，結(jié)構(gòu)緊湊的特點。

2 工業(yè)機器人在高職院校的培養(yǎng)

2.1 工業(yè)機器人專業(yè)在職業(yè)院校的培養(yǎng)目標

2000年我國工業(yè)機器人保有量僅為3500?_，而到了2013年我國機器人銷售量則高達3.6萬多臺一舉超越日本成為世界上工業(yè)機器人銷售市場占比最高的國家。2016年中國工業(yè)機器人市場需求增長至9.2萬臺。隨著我國人口紅利的消失以及“中國制造2025”、“智能轉(zhuǎn)型”的提出催生了工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)在我國的快速發(fā)展。在未來一段時間，機器人制造廠商及其集成商需要大量制造、設(shè)計集成、安裝調(diào)試、銷售及技術(shù)研發(fā)人員及服務(wù)人員。而機器人用戶也需要大量的工作人員進行日常的維護、調(diào)試與保養(yǎng)等工作。以上工作人員都是職業(yè)院校工業(yè)機器人專業(yè)的人才培養(yǎng)目標。由于職業(yè)院校受制于招生、科研等客觀因素的限制，且工業(yè)機器人是一個由多學(xué)科組成的高新技術(shù)，因此職業(yè)院校在人才培養(yǎng)上一方面要進行機器人的理論的學(xué)習(xí)，為今后在該領(lǐng)域發(fā)展的打好基礎(chǔ)，另一方面要將更多的教學(xué)精力集中在設(shè)備的維護、調(diào)試及簡單的維修等方面。

2.2 工業(yè)機器人專業(yè)在職業(yè)院校的培養(yǎng)內(nèi)容

目前，我國工業(yè)機器人在眾多行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，尤其在沖壓、壓鑄、鍛造、機械加工、焊接、熱處理、噴涂、倉庫堆垛等工業(yè)環(huán)境中運用廣泛。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人系統(tǒng)一般都包含機器人軀干、示教器編程器、機器人控制柜等。圖1為六軸機器人軀干簡圖，其中軸1、4、6為三個旋轉(zhuǎn)軸，每個軸由電機驅(qū)動并經(jīng)過減速器減速來達到增大輸出扭矩進而來帶動各旋轉(zhuǎn)軸及其以后各部件繞該電機軸做旋轉(zhuǎn)運動，而根據(jù)功能的不同，軸6的末端執(zhí)行器會安裝不同的設(shè)備，比如噴槍、焊槍、抓手等。軸2、3、5為擺動軸，由減速器連接電機進行驅(qū)動各關(guān)節(jié)部件進行運動。示教編程器是一個機器人控制系統(tǒng)的核心部件，是用來注冊和存儲機械運動或者處理記憶的設(shè)備，可以實現(xiàn)在線編程，該設(shè)備由電子系統(tǒng)或者計算機系統(tǒng)來執(zhí)行。現(xiàn)階段職業(yè)院校機器人專業(yè)可通過以下三個層次進行培養(yǎng)：第一，機器人集成應(yīng)用基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)；第二，機器人操作及基礎(chǔ)編程學(xué)習(xí)；第三，通過焊接工作站、碼垛工作站、及噴涂工作站等實訓(xùn)項目對工業(yè)機器人的操作學(xué)習(xí)。

（1）機器人集成應(yīng)用系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。工業(yè)機器人在運動當中都是通過驅(qū)動電機進行運動的。機器人集成應(yīng)用系統(tǒng)的學(xué)習(xí)很大程度上就是在了解機器人控制柜的原理。該系統(tǒng)主要通過PLC、PLC模擬量的輸出模塊、電磁閥、對射開關(guān)、變頻器、伺服驅(qū)動器等設(shè)備對電機或者伺服電機進行方向、轉(zhuǎn)速以及位置的控制。在實際教學(xué)當中，PLC作為實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場自動化程序的控制核心，該課程可作為工業(yè)機器人專業(yè)的核心課程之一。變頻器通過整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、監(jiān)測微處理單元來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，從而達到對電機的調(diào)速控制。變頻器的內(nèi)部是靠IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，因此電力電子技術(shù)也是該專業(yè)一個核心課程。伺服驅(qū)動器是控制電機運動的一個重要部分，由于涉及矢量控制電流、速度、位置等閉環(huán)算法，因此對于伺服驅(qū)動器的學(xué)習(xí)在職業(yè)院校不宜進行深入的理論學(xué)習(xí)，只要達到能靈活運用的目的即可。最后，通過觸摸屏及其相關(guān)編程軟件的學(xué)習(xí)，實現(xiàn)對工業(yè)機器人的控制。

（2）機器人的操作及基礎(chǔ)編程。第二階段的學(xué)習(xí)則是一個以實踐為主學(xué)習(xí)過程。在掌握各元器件及PLC的應(yīng)用基礎(chǔ)上，首先實現(xiàn)通過變頻器和伺服驅(qū)動器對電機實現(xiàn)多段速控制、位置控制及速度控制。實現(xiàn)上述控制以后，通過自學(xué)引導(dǎo)方式掌握485通信、Modbus協(xié)議等，最終實現(xiàn)通過PLC對變頻器、伺服驅(qū)動器的通信來達到控制電機目的。最后一個階段可嘗試PLC之間的相互通信，學(xué)會PLC之間主站、從站的設(shè)立。進入該部分學(xué)習(xí)，可進行2至3人的小組分配學(xué)習(xí)方式進行。

（3）機器人實訓(xùn)學(xué)習(xí)。焊接工作站、碼垛工作站及噴涂工作站等項目基本涵蓋工業(yè)環(huán)境當中所遇到的機器人操作情形。每個工作站的建立，除了機器人軀干以外，根據(jù)實現(xiàn)的功能不同，需對工作站進行不同單元的調(diào)整。以焊接工作站為例，除了機器人本體以外，還包括電源單元、焊槍單元、焊接工作臺、夾具單元、機器人底座、自動清槍單元等。通過一個工作站的學(xué)習(xí)可以做到了解機器人工作站的構(gòu)成，在掌握好理論和做好安全防護的基礎(chǔ)上，可以進行一些簡單機器人操作。在實訓(xùn)的同時聯(lián)系機器人集成系統(tǒng)的應(yīng)用對機器人工作站工作原理的進行探索。

第9篇：工業(yè)機器人范文

關(guān)鍵詞：多關(guān)節(jié)；示教；示教路徑；自主運動

目前，在高端制造業(yè)中，工業(yè)機器人儼然已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中不可忽視的重要組成部分，它的智能性、高效性、精確性成為能夠替代人類的巨大優(yōu)勢。設(shè)計多關(guān)節(jié)示教工業(yè)機器人，主要是對它的運動路徑進行控制，讓其可以根據(jù)程序設(shè)定優(yōu)化的路徑或者示教路徑進行自主運動，使用機械夾手完成指定的任務(wù)，同時還能借助于電腦上位機來實時操作，以便完成有效的動作。在工業(yè)機器人中，大多數(shù)的工業(yè)機器人采用示教編程方式，先用人工操作的方式來起到示范的目的和作用，讓工業(yè)機器人記住相關(guān)有效動作，進而使之能夠在人工不干預(yù)的情況下進行預(yù)期的動作。這種方法可以大大節(jié)省開發(fā)周期和成本，便于在不同的操作環(huán)境下進行，適應(yīng)性強，因此，本研究對于示教機器人領(lǐng)域的研究和發(fā)展具有一定的意義。

1總體方案設(shè)計

多關(guān)節(jié)示教工業(yè)機器人硬件采用STM32F103作為主控核心，利用松下MINAS系列的交流伺服電機來控制各關(guān)節(jié)的運動；軟件利用RTX小型嵌入式系統(tǒng)。RTX嵌入式系統(tǒng)是可裁剪的，用戶可以根據(jù)自己的情況對系統(tǒng)進行配置，對于這種多任務(wù)的控制系統(tǒng)，使用嵌入式操作系統(tǒng)可以使軟件設(shè)計更加高效、方便。示教盒采用手輪脈沖發(fā)生器，手輪脈沖發(fā)生器一直使用在工控場合，它可以產(chǎn)生精確數(shù)量的脈沖，滿足精準定位的要求，且脈沖頻率可由用戶來控制。通過通道選擇旋鈕、倍率選擇旋鈕可以快速切換控制關(guān)節(jié)和脈沖倍頻，從而控制各個電機的轉(zhuǎn)速。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1電源模塊設(shè)計

本系統(tǒng)使用交流220V供電，然后分成4路分別為不同的硬件供電。220V交流電直接為伺服電機及其驅(qū)動器供電；交流220V經(jīng)過開關(guān)電源后輸出直流24V，為伺服驅(qū)動器控制電路供電，同時為伺服電機剎車、氣動電磁閥供電；直流24V經(jīng)過DC-DC降壓模塊輸出直流5V，為伺服電機編碼器供電和部分芯片、傳感器供電；直流5V經(jīng)過LDO穩(wěn)壓器輸出直流3.3V，為主控制器供電。

2.2伺服電機控制模塊設(shè)計

本系統(tǒng)伺服電機控制采用位置控制時，需要的控制信號有脈沖輸入、方向輸入、伺服選通、脈沖使能、正轉(zhuǎn)限位、反轉(zhuǎn)限位、x車使能等。因傳輸距離較遠，故采取RS-422差分傳輸，將STM32F103的輸出信號經(jīng)過AM26LS31CD芯片轉(zhuǎn)換成差分信號，再輸入到伺服電機驅(qū)動器。設(shè)計共用到6個伺服電機，圖1為兩路伺服電機控制電路，其他4路控制電路類似。

2.3示教盒模塊設(shè)計

示教盒模塊通過手輪脈沖發(fā)生器輸出差分信號：A+、A-、B+、B-，另外還有6路通道選擇信號，3路倍率選擇信號，1個按鈕，1個自鎖按鈕，2個指示燈。脈沖發(fā)生器為5v供電，指示燈為24V供電。電路如圖2所示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

多關(guān)節(jié)示教工業(yè)機器人控制系統(tǒng)任務(wù)較多，同時又要求系統(tǒng)具有快速的響應(yīng)，為了實現(xiàn)這些功能和要求，設(shè)計采用RTX小型嵌入式系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件由多個具有不同功能的模塊組成，利用RTX來協(xié)調(diào)各模塊的工作。其中主控制器的功能模塊有：主控制模塊、示教控制模塊、伺服電機控制模塊等。輔助控制器的功能模塊有：脈沖計數(shù)模塊、限位保護模塊等。整個軟件控制程序的主流程框圖如圖3所示。

3.1示教控制模塊

示教模塊主要負責對機器人運動方式及路徑的規(guī)劃，通過1個6通道旋轉(zhuǎn)開關(guān)選擇當前控制的是哪個關(guān)節(jié)，1個3通道旋轉(zhuǎn)開關(guān)選擇當前的脈沖倍率。手輪每撥動一下，會發(fā)出一個脈沖，MCU捕捉到脈沖后，判斷手輪旋轉(zhuǎn)方向，乘以當前的倍率，然后讓選定通道輸出指定個數(shù)的脈沖，控制手輪的旋轉(zhuǎn)速度就可以控制電機的轉(zhuǎn)速。當機器人的機械夾手移動到預(yù)定位置后，將當前位置進行保存，從而可確定一個示教點。

3.2電機控制模塊

系統(tǒng)采用位置控制方式對交流伺服電機進行控制，需要的控制信號為脈沖信號、方向信號、脈沖指令使能信號和伺服使能信號。當伺服使能信號使能時，伺服驅(qū)動器才能控制伺服電機工作；脈沖指令使能信號使能時，脈沖指令才能被伺服驅(qū)動器接收。方向信號決定電機的正反轉(zhuǎn)；電機的轉(zhuǎn)速由輸入脈沖信號的頻率決定，轉(zhuǎn)動的角度由脈沖信號的頻率的個數(shù)決定。需要注意的是，控制電機時一定打開剎車，否則可能造成電機堵轉(zhuǎn)。

3.3脈沖計數(shù)模塊

該模塊主要功能是實現(xiàn)機器人各關(guān)節(jié)的定位。因為伺服電機編碼器采用的是增量式編碼器，不具有斷電記錄各關(guān)節(jié)位置的能力。當系統(tǒng)斷電后，采用備用電池為編碼器和控制器供電，因此系統(tǒng)可以一直記錄各關(guān)節(jié)的位置。編碼器輸出信號是正交信號和機械過零信號，因此可以直接使用MCU內(nèi)部定時器的編碼器模式，對脈沖進行計數(shù)，檢測到過零信號后復(fù)位計數(shù)器，可以防止計數(shù)器的累計誤差。機器人的各關(guān)節(jié)不是360°旋轉(zhuǎn)，都有一定的范圍限制，經(jīng)過測試得出各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動角度后，換算成脈沖個數(shù)。若檢測到的脈沖個數(shù)超出最大限值，則向主控制器發(fā)出報警信號，主控制器會立即關(guān)閉驅(qū)動脈沖的輸出，停止電機的運動，直到報警解除。

4整機測試

4.1伺服驅(qū)動器參數(shù)的設(shè)置

伺服控制系統(tǒng)自身就是一個閉環(huán)負反饋系統(tǒng)，因此伺服驅(qū)動器需要根據(jù)不同的負載情況，對一些反饋系數(shù)、控制系數(shù)進行合適的設(shè)置。驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)如圖4所示。經(jīng)過參數(shù)調(diào)整，使電機工作在一個合適的狀態(tài)。

參數(shù)調(diào)整的步驟如下：通過速度響應(yīng)前饋系數(shù)P21，將速度前饋系數(shù)設(shè)為0%；設(shè)置速度環(huán)增益P03，使得速度環(huán)增益較大但不至于發(fā)生振蕩；設(shè)置位置環(huán)增益P20保證系統(tǒng)有足夠大增益而不至于發(fā)生振蕩，可以加快位置調(diào)節(jié)，但位置環(huán)增益控制著機械剛性，若增益過大有可能導(dǎo)致振蕩；設(shè)置速度環(huán)積分時間常數(shù)P04取較小的速度積分時間常數(shù)，使得位置偏差值能得到較快的削減；重新設(shè)置速度響應(yīng)前饋系數(shù)P21以獲得較快的調(diào)節(jié)響應(yīng)。

4.2整機功能實現(xiàn)

整機最后實現(xiàn)了基本的示教和夾取功能，通過手輪控制機器人的運動路徑，氣動夾手夾取物體，可以完成程序設(shè)定的任務(wù)或者示教任務(wù)。整機實物如圖5所示，包含機體、控制箱和示教盒。