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工業機器人技術不斷進步與完善,促進了社會大發展

發布時間:2021-11-18 13:26:06 | 瀏覽次數:

工業機器人技術不斷進步與完善,促進了社會大發展


工業機器人作為自動化技術的集大成者,被譽為“制造業皇冠上的明珠”。它綜合機械、電子、計算機、傳感器、自動控制、人工智能等領域的最新成果,正在越來越多的取代操作工人完成單調、頻繁和重復的長時間工作。在傳統制造領域,工業機器人經過誕生、成長、成熟期以后,已經成為不可缺少的核心自動化裝備。工業機器人產業是繼汽車產業之后迅速崛起的新型產業,在科技日新月異的21世紀,工業機器人產業在這片“溫床”上得到了茁壯成長。工業機器人技術不斷進步與完善,提高了社會生產力,促進了社會大發展。


利用互聯網對工業機器人進行遠程監控,可實現異地狀態監測,是遠程故障診斷與維護的前提,有利于提高維護反應速度和超前處理能力,降低故障發生率,對保障工業機器人的高效運行具有較高的實際應用價值。在工業界,網絡通訊技術在國外工業機器人遠程監控服務系統中得到越來越多的運用。瑞典ABB公司開發了“遠程服務”(Remote Service)平臺,其核心裝置為一個帶有通信單元的硬件服務箱,可以實現遠程實時監控、數據分析處理、預判故障問題等功能,能有效的降低工業機器人使用和售后成本。


日本發那科公司(FANUC)也提出了自己的遠程監控服務方案,與ABB的方案不同,發那科工業機器人本身都支持遠程監控和遠程診斷維護操作,不需要外加類似服務箱的設備,發那科的遠程服務系統可以進行遠程溝通、故障分析,并能及時通知現場操作人員和發那科的服務工程師進行故障維修。


在學術界,美國辛辛那提大學大學Jay Lee等人將遠程預測分析用于NISSAN公司工業機器人的健康管理,通過扭矩和溫度信號成功預測工業機器人機械臂的早期故障特征[4]。西澳大利亞大學Ken Taylor對一臺具有六個自由度的ABB工業機器人在與Internet連接的情況下進行遠程監控,能夠成功的進行抓取和搬運物體來搭建復雜的模型。Carter 等人對發那科公司(FANUC)工業機器人R-J3IB的控制器無線接入網絡的設計與實現進行研究,并在密西西比州日產培訓機構成功的設計和開發了用于工業機器人遠程監控的原型網絡。


Bjerkeng等人基于加權偽逆冗余解決方法,對帶有主動攝像頭控制的工業機器人進行研究,提出了一種系統的遠程監控解決方案,并在庫卡KR-16機械臂上得到成功的實驗驗證[7]。Sallinen等人提出了基于Web用戶界面的工業機器人遠程監控與維護的框架,這對工業機器人實施安全監控和遠程維護起到關鍵性的作用。


Leutert等人開發出一種用于遠程監控工業機器人的遠程信息控制系統,該系統允許快速分析工業機器人當前的工作周期和數據處理,并使數據得到更好的直觀表示。Suzuki等人提出了利用觸覺信息的觸覺界面對工業機器人遠程監控進行評估,并完成工業機器人的震動觸覺信息的實驗。在我國,東南大學陳勇提出基于Ethernet網絡的工業機器人遠程監控方法,通過信息融合技術處理多傳感器信號,并在南汽集團汽車生產線工業機器人上得到應用。哈爾濱工業大學李長峰提出了基于TCP/IP協議的并聯機器人網絡控制系統,解決了慣性核約束聚變裝置中并聯機器人的遠程控制問題,實現了對并聯機器人的遠程實時控制。


復旦大學陸璐采用網絡三層模型結構,提出了一種基于www的遠程監控工業機器人系統的方案,該方案通過Internet/Intranet進行實時遠程監測,并能與其它自動化系統相連接,實現整個生產過程的全局管理。


大連理工大學劉磊對瑞典ABB公司和日本發那科公司開發的遠程服務系統進行研究,通過分析它們各自的優缺點后,提出了具有兩者優點的遠程監控系統,并成功的應用于新松SR6C型工業機器人。廣州數控設備有限公司張愛民等人針對Socket組建以及多線程技術的發展,提出了基于TCP/IP 協議的工業機器人遠程監控與診斷系統的實現過程,通過該系統可以隨時隨地查看或修改現場工業機器人的位置、運行狀態等相關參數信息。


中南大學周理在研究傳統的基于web的工業機器人監控方案的基礎之上,提出了基于CORBA和JSP/JavaBean技術的機器人遠程監控系統方案,實現了Web技術與CORBA技術在工業控制領域的應用[16]。江蘇大學徐前對嵌入式系統上集成Web服務器和工業機器人網絡控制平臺進行了研究,操作人員可以通過網頁瀏覽器對工業機器人進行遠程監控。


杭州電子科技大學梅旭紅等人提出了用于遠程監控工業機器人的C/S(客戶端和服務器)模式。中南大學尹紅麗提出了一種基于互聯網和傳感器驅動的架構,從而保證控制信息的無失真和減少本地模擬虛擬工業機器人和遠程實時工業機器人之間的動作時間差,將遠程監控和控制友好的結合在一起。


就目前來看,工業機器人遠程監控主要借助于基于互聯網遠程監控技術,Internet通訊技術、計算機可視化技術與虛擬現實技術實現遠程監控功能,工業機器人遠程監控技術有著雄厚的理論基礎與良好的技術支撐。但是,在實際生活中,遠程監控與故障診斷中的機密數據可能存在泄漏、篡改或者丟失的安全隱患,加強工業機器人遠程監控與故障診斷中的數據安全研究勢在必行。


對工業機器人現場信號進行采集、處理與融合是實現工業機器人遠程監控與故障診斷的基礎。工業機器人現場信號采集后,從多傳感器獲取的信號不能直接用來評估、診斷和預測工業機器人的運行狀態,因為多傳感器信號的數據量很大,信息之間可能存在冗余和矛盾,很難直接進行分析和應用,必須對這些信號進行處理、變換和融合,提取能較準確反映工業機器人狀態的信號特征值,通過建立這些信號特征值與性能、壽命和故障之間的映射關系,才能實現對工業機器人具體狀態的可靠識別。在信號采集方面,David Alejandro等人提出了一種利用加速度器和陀螺儀兩種傳感器完成工業機器人振動現象的信號采集的新方法。


中國科技大學張興悟等人采用以數字信號處理(DSP)為核心的信號采集與信息處理技術,并結合現代智能傳感器技術的設計理念,設計了具有廣泛適應性的工業機器人智能信號采集處理模塊。浙江大學胡旭東討論了基于網絡的工業機器人遠程信號采集案例。在信號處理方面,中國科學院自動化研究所陳細軍等人提出了一種采用多DSP控制和處理各類非視覺傳感器的方法,給出了傳感器信號處理的原理和具體實現過程。華中理工大學王軍等人介紹了一種高精度多功能型的工業機器人六維腕力傳感器及其信號處理系統,對機械手腕部的力/力矩信號進行實時檢測。中國科學院沈陽自動化研究所機器人學國家重點實驗室馬玉龍等人討論了基于加速度信號增強的無色卡爾曼濾波方法在機器人中的應用。


淮陰師范學院俞阿龍將多重小波變換應用到工業機器人腕力傳感器信號去噪中,采用浮動閥值法消除噪聲,小波變換方法可更有效地處理信號,具有傳統方法不可比擬的優越性。同濟大學CIMS研究中心付宜利等人提出了一種基于數字信號處理器(DSP)和復雜可編程邏輯器件(CPLD)的信號處理系統,適合于實時信號處理。


中南民族大學程立等人在分析芯片信號特點的基礎上,提出了一種信號譯碼方法,設計了相應的算法,并在具體的工業機器人控制系統中得到了實現。在信號融合方面,國內外學者對多傳感器信號融合技術進行了廣泛的研究,目前在多傳感器信號融合領域具有代表性的方法有加權平均、貝葉斯估計、卡爾曼濾波、S-D推理,模糊邏輯和人工神經網絡等方法。


PatrikAxelsson等人開發了一種用于柔性工業機器人狀態估計的傳感器信號融合方法。浙江大學管天云提出了基于模糊積分理論的多傳感器信號智能融合系統,并成功的運用于工業機器人的非視覺傳感器信號的融合。


由上述文獻可知,工業機器人信號采集、處理及融合的方法逐漸從傳統的單一的傳感器向數字信號處理系統以及更加智能化的方向發展,國內外學術界對于這方面的研究正處于積極思索與探索階段。

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