⑴ 工业机械臂的智能化要解决哪些问题
工业4.0，在中国这个世界级工厂的大地上正如火如荼的进行着。与此同时，国家和地方政府也不遗余力，大力扶持地方企业进行“机器换人”的无人化改造。我们都相信，这是一种不可阻挡的科技趋势，也是一场不可逆的有关更大更完全解放生产力的革命潮流。
说到工业机器人，其实分类很多。但就我个人而言，接触最多的还是串联六轴机械臂，即俗称的六轴机器人。因为它自由度多，灵活性好，且通用性比较高，所以广受工业制造的青睐。现在的工业应用领域中，越来越多的6轴机器臂出现在不同的工作岗位上，用以代替人类从事各种各样繁重，危险，高负荷的工作。这些工作曾经因为会给工作人员带来难以预估的身体和精神伤害，而广受诟病，并且随着中国老龄化的浪潮的到来，也使企业主难以招到满意的员工。而现在，灵活稳定的机械臂的出现，刚好解决了这个问题。
在某些行业领域，6轴机械臂有广泛的应用，如家电行业，铸造行业；在某些行业领域，6轴机械臂有更广泛的应用，如汽车行业，电子行业。在这些拥有高附加值和标准化生产线的行业中，价格不菲的机器人的优势才能更好的发挥出来。
1959年美国制造出世界上第一台工业机器人,机器人的历史真正开始。现如今，半个世纪过去了，工业机器人可谓走过了一段漫长的发展之路。从当初的实验室，到现在工业应用的各个行业，我们可以看到，机器人的应用已经越来越成熟。但是这种成熟，似乎也非常集中在某些行业，如电子生产，汽车制造等。
为什么这么说呢？我们来看看智能手机的发展过程，从04年出现，到现在的非常普及乃至普通，其中有一个非常重要的事件，就是生产工艺的标准化。比如充电器接口，所有安卓智能手机的充电器接口都一样。这种设备的标准化，有一个很明显的好处，就是给用户带来了很多方便。出差，忘记带手机充电线了，不怕，我们可以很容易在周边借到一根充电线。标准化的优势，更多的体现在产品的普及过程，和无限的可能性发展。它能让更多的人参与进来，使用，设计，优化。这对一种产品的成熟至关重要。
工业机器人的发展如何呢？发展了半个多世纪，我们看到，它的成熟度和发展了几年的手机相比，实际上差距还是很大。工业机器人有自己的小圈子，本体厂家之间都是明显的竞争关系，他们的保护壁垒也更加厚实。他们对自己的机器人都十分自信，觉得它们能完成更多，更精细的工作。所以与他人合作的意愿就没有那么强烈，甚至是不愿意和他人交流。
但是，我们看到工业机器人的行业应用还是有限的。机器人在使用的时候，也没有本体厂家们想象的那么好用。实际上，它还需要更多的设计来完善功能，增加使用的便利性和灵活性。
进过60年的发展，到目前为止机器人的拥有量不到300万台，而中国一年的汽车产量2500万台。机器人作为一种产业或者产品，它几乎可以忽略不计。而原因在于，由于众多技术的限制使机器人只是局限在制造业很窄的一部分里。尽管如此，机器人在全球范围的热度却仍在持续升温。
实际上，当前就制造业向“智造业”的转型发展已成为共识，广东近几年出现的“机器换人”的大潮更是一个典型代表。在产品生命周期缩短、消费者个性化需求提高的当代，传统的大规模流水线工业已经跟不上节奏——智能手机的更新换代的周期更是已经缩短到11个月，连汽车等高档消费品的更新周期也减少到了4年，灵活、快速及可以随时变化升级的生产线为工业机器人提出了新的要求，也提供了新的机遇。
个人感觉，工业机器人的发展和应用，如果想更上一层楼，需要在以下方面做出改变：
1.本体厂商对设备精度和性能的提升，对传感设备的深层研发，并构架出闭环控制系统。
工业机器人普遍能达到低于0.1毫米的运动精度(指重复运动到点精度)，抓取重达一吨的物体，伸展也可达三四米。这样的性能虽不一定能轻易完成苹果手机上一些“疯狂”的加工要求，但对绝大部分的工业应用来说，是足以圆满完成任务。
随着机器人的性能逐渐提升，以前一些不可能的任务也变得可行起来(如激光焊接或切割，曾需要专门的高精度设备来指导激光的走向，但随着机器人精度的提升，现在也变得可依赖机器人本身的准确运动来代替了)。
但相比传统高端设备，如高精度数控机床，激光校准设备，或特殊环境(高温或特低温)设备等，工业机器人尚力不能及。
工业机器人是工业智能化的一个标志，它不仅体现在机械控制系统的智能编程上，还需要外部传感设备支持。为了检测作业对象及环境或机器人与它们的关系，在机器人上安装了触觉传感器、视觉传感器、力觉传感器、接近觉传感器、超声波传感器和听觉传感器，大大改善了机器人工作状况，使其能够更充分地完成复杂的工作。由于外部传感器为集多种学科于一身的产品，有些方面还在探索之中，随着外部传感器的进一步完善，机器人的功能越来越强大，将在许多领域为人类做出更大贡献。
2.本体厂商对数据底层接口的开放，本体厂商之间标准化接口和编程语言。
传统机器人的工作本质就是不断地走一个个的路径点，同时接收或设置外围的I/O信号(老和其他设置如夹具，输送线等合作)。而指导机器人这么做得过程，就是机器人编程。几乎每一家领先公司都有自家的编程语言和环境，从而需要机器人操作者参加学习培训。当机器人适用范围增广后，这个成本开始显现了。
这些厂商是有理由维护自家的编程环境的，一来工业机器人四十年前就开始规模化做了，那时还没有什么面向对象等现在广为熟知普遍认同的主流先进编程理念，二来萌芽阶段自家技术难免会和竞争对手不同，维护一个编程方式也无可厚非，三来因为他们的大客户往往也是传统的工业大客户，如大汽车厂商，这些客户求稳，自然不希望你机器人过几年就赶个热潮变换编程方式，搞得他们还得扔掉几十年的经验，重新花大钱培训学习。
标准化底层数据接口还有另外一个好处，就是直接给上层的应用级开发带来很多方便的地方。现在，大多数离线编程公司因为没办法拿到机器人底层数据接口，无法直接和机器人通信，所以程序调试起来很麻烦。同时，因为没有底层数据接口，离线编程应用等开发出来的功能也十分有限。这给编程人员和整个机器人应用的广泛普及都带来了很大的苦恼。
3.软件服务公司对机器人通用功能的完善，对工艺数据的处理。
机器人离线编程系统的研制和开发涉及的问题很多．包括多个领域的多个学科。目前工业领域的机器人离线编程软件种类也很繁多，软件的性能和功能也参差不齐，各有千秋。举例来说，国外离线编程软件发展较早，工业应用也比较成熟。像等都是首屈一指的离线软件大佬，他们在国内外的行业应用中，都经过大量的实践检验。国内的工业机器人离线编程软件虽然起步较晚，但是因研发投入较大，重视程度较高，所以进步很大，典型的案例就是北京华航唯实机器人公司的离线编程软件。其公司技术背景一是北航机器人研究所与CAD中心数十年的航空航天项目经验，二是数几十人的优秀研发团队，再加上背后财团的大力支持，商业化后短短两年就发展成国内离线编程软件的领导者，一骑绝尘，可谓成绩不俗。。
离线编程技术是未来工业机器人发展的重点之一，但是，就目前的工业应用来说，软件需要改进的地方还有很多。为推动这项技术的进一步发展，也需要多个方面的研究工作，下面就以大家比较熟悉的国产离线编程软件为例，来具体谈谈软件需要改进的地方：
a)多媒体技术在机器人离线编程中的研究和应用。友好的人机界面、直观的图形显示及生动的语言信息都是离线编程系统所需要的。在这些地方，相比较外国软件，做的已经很好了。当然，这个和它是国产软件，有一群了解中国人软件使用习惯的程序猿有很大关系。良好的人机交互体验能减少软件使用者的上手和学习难度，同时也能增加用户的使用欲望，帮助设计人员更好的工作。
b)多传感器的融合技术的建模与仿真。随着机器人智能化的提高，传感器技术在机器人系统中的应用越来越重要。因而需要在离线编程系统中对多传感器进行建模，实现多传感器的通讯，执行基于多传感器的操作。对于传感器的支持，据我所知，这方面的研究还比较少，国外同行做的也不尽如人意。机器人要想更智能化，传感器是一个非常关键的设备，其相关技术还需要大家共同努力，尽早突破。
c)各种规划算法的进一步研究。其包括路径规划、抓取规划和细微运动规划等。规划一方面要考虑到环境的复杂性、运动性和不确定性，另一方面又要充分注意计算的复杂性。我们知道，离线编程仿真软件，一个非常重要的功能就是，产线轨迹，轨迹规划和轨迹生成。为了减少不必要的成本，提高工作效率，我们使用软件更多的是出于设计方面的考虑。软件可以支持多机器人的产线规划，支持单机器人的轨迹规划和生成，这大大满足了我们工程师在设计方面的要求。
d)错误检测和修复技术。系统执行过程中发生错误是难免的．应对系统的运行状态进行检测以监视错误的发生，并采用相应的修复技术。此外，最好能达到错误预报，以避免不可恢复动作错误的发生。在程序仿真的时候，打开干涉检查功能，会对轨迹中的错误做初步检测。生成后置程序的时候，会对后置的机器人数据做最后的检测过滤，如果发现有不符合程序正常运行的数据，会拒绝生成后置代码。这样做的目的是最大程度减少，来自程序设计本身的失误。这一点需要给的设计人员点个赞，做的真的很好。
在解决上述软件通用功能以后，对工艺数据的整理组织也是一项十分重要的工作。专家库的建立，能够把软件编程和机器人操作的门槛降低，让更多的非专业工作人员进入到智能化产线当中。机器人换人的目的不是让人失业，而是解放劳动力，让设计人员把精力和时间投入到更有价值，更有意义的工作中去。随着全球老龄化的到来，随着员工的更新换代，操作经验和技术工艺也面临传承不济和逐渐流失的风险。如果离线编程软件能做好工艺数据的沉淀和应用，也算是功德一件。对于企业的自身发展，也很有帮助。目前，各个离线编程厂家或多或少都有自己的工艺数据包，像等这样有本体机器人做依托的离线厂家，工艺数据自然丰富强大一些，没有本体依托的软件厂家，也在做相关方面的研究。在东莞也建立起了自己的科学试验站，和多家国内本体厂商合作，专门从事打磨，焊接，去毛刺等工艺研究，现已积累大量可用于工业生产的工艺数据。
总结：只有当上述三个问题得以突破，工业机器人才能摆脱目前只是作为一种机械设备在行业领域应用的现状，从而进入广泛的市场。不止是作为人类的替代或人类能力的延伸，而是成为一个真正能够独当一面的机器人。我们相信这一天的到来，将会是人类科技发展史上非常重要，辉煌的一个篇章。
⑵ 机械臂的原理是什么
机械臂的原理称为杠杆原理。
杠杆是在力的作用下，可以绕着固定点转动的硬棒。这个固定点叫做杠杆的支点，使杠杆绕着支点转动的力叫做杠杆的动力，支点到动力作用线的距离为动力臂，阻碍杠杆转动的力叫做阻力，支点到阻力作用线的距离为阻力臂。力臂并不一定是支点到力的作用点的距离，也不一定都在杠杆上。
当杠杆的动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂时，杠杆处于静止或匀速转动的状态，我们称为杠杆平衡原理。
⑶ 机械手臂有什么好处
机械手臂的好处：够接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业。
基本介绍：
机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。手臂一般有3个运动：伸缩、旋转和升降。实现旋转、升降运动是由横臂和产柱去完成。手臂的基本作用是将手爪移动到所需位置和承受爪抓取工件的最大重量，以及手臂本身的重量等。
⑷ 简述工业机器人制动器的作用及工作方式
许多机器人的机械臂都需要在各关节处安装制动器, 其作用是: 在机器人停止工作时, 保持机械臂的位置不变; 在电源发生故障时, 保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞
⑸ 机械手臂是用什么控制的
机械手控制系统是伴随着机械手（机器人）的发展而进步的。机械手是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人和机械手控制系统的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手控制系统和遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手控制系统和机械手。
系统介绍
编辑 播报
机械手控制系统发展历史
机械手控制系统首先是从美国开始研制的。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人控制系统。现有的机器人控制系统差不多都采用这种控制方式。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人控制系统。作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人和相关控制系统主要由类似人的手和臂组成它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手控制系统经历了以下几个阶段：机械手完成放射源转运年代、化工产品垛机械手年代、工业用机械手兴起和发展年代。
随着汽车行业和塑胶行业的发展，西欧、日本、苏联和中国等地域机械手及其控制系统也开始百花争放。
尤其注塑机机械手，发展更为迅猛，应用非常普遍，其控制系统经过几十年的发展，现在已经趋于成熟和完善。
机械手控制系统的流派及品牌（塑胶）
注塑机机械手流派控制系统可以按地域划分为欧美类，日本类，中国类。欧美和日本发展较早，技术相对较为完善。国产机械手控制系统起初主要是引进国外，但近一二十年来中国在这一方面的开发研究生产可谓是突飞猛进，如今国产机械手控制系统已逐步成熟，且国产价格相对比较低。中国的有台湾天行、大陆华成工控，欧洲西格玛泰克、KEBA、日本星机和哈默。
机械手控制系统的种类是根据硬件的不同而加以分类的，主要有斜臂、横走，按驱动方式可分为气动、变频、伺服。每个大类又有数个小种，而不同的小种又因不同的动作程序而不同。
斜臂机械手控制系统用于500T以下注塑机，动作程序有二三十套，最高距离精度可达到0.05mm，横走机械手控制系统用于1600T内注塑机动作程序有四五十套，最高距离精度可达到0.05mm，而超大型注塑机则需配专门的控制系统 。
⑹ 购买机械臂时要注意的问题有哪些
1、机械臂组成质量，内部结构是机械臂使用寿命和设计的关键，好的配置和好的组件质量是产品的的关键，这个应该是企业选择的重点。
2、机械臂速度：机械臂的工作速度是表示效率，如果机械臂的工作速度达不到生产要求，那么效率降低会影响到企业的生产计划，在范围内的速度是机械臂的基本作用的表示之一。
3、机器结构：机械结构是对生产需求的设计，如果机械臂的设计不能满足生产需求，将会带来很大的困扰，比如抓取式装箱机械臂，它的主要的工作就是对产品进行自动收集、整理以及装箱，所以在购买此类机械臂之前要确认好结构设计上能不能满足需求，同时要满足以后的改进需求。
4、系统：与其他机械设备一样，机械臂也是有控制操作系统的，这个是大部分机械臂都有的，一般情况下系统是设备稳定工作的必要因素，如果功能强大它能在使用过程中发现很多问题，并能进行设备和操作保护，好的系统也是选择的关键。
⑺ 工业机械手臂主要应用哪些领域呢
机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业
⑻ 机械手臂的组成部分
一、机械手臂的作用和组成
1、作用
手臂一般有3个运动：
伸缩、旋转和升降。实现旋转、升降运动是由横臂和产柱去完成。手臂的基本作用是将手爪移动到所需位置和承受爪抓取工件的最大重量，以及手臂本身的重量等。
2、组成
手臂由以下几部分组成：
（1）运动元件。如油缸、气缸、齿条、凸轮等是驱动手臂运动的部件。
（2）导向装置。是保证手臂的正确方面及承受由于工件的重量所产生的弯曲和扭转的力矩。
（3）手臂。起着连接和承受外力的作用。手臂上的零部件，如油缸、导向杆、控制件等都安装在手臂上。
此外，根据机械手运动和工作的要求，如管路、冷却装置、行程定位装置和自动检测装置等，一般也都装在手臂上。所以手臂的结构、工作范围、承载能力和动作精度都直接影响机械手的工作性能。
二、设计机械手臂的要求
1、手臂应承载能力大、刚性好、自重轻
手臂的刚性直接影响到手臂抓取工件时动作的平稳性、运动的速度和定位精度。如刚性差则会引起手臂在垂直平面内的弯曲变形和水平面内侧向扭转变形，手臂就要产生振动，或动作时工件卡死无法工作。为此，手臂一般都采用刚性较好的导向杆来加大手臂的刚度，各支承、连接件的刚性也要有一定的要求，以保证能承受所需要的驱动力。
2、手臂的运动速度要适当，惯性要小
机械手的运动速度一般是根据产品的生产节拍要求来决定的，但不宜盲目追求高速度。
手臂由静止状态达到正常的运动速度为启动，由常速减到停止不动为制动，速度的变化过程为速度特性曲线。
手臂自重轻，其启动和停止的平稳性就好。
3、手臂动作要灵活
手臂的结构要紧凑小巧，才能做手臂运动轻快、灵活。在运动臂上加装滚动轴承或采用滚珠导轨也能使手臂运动轻快、平稳。此外，对了悬臂式的机械手，还要考虑零件在手臂上布置，就是要计算手臂移动零件时的重量对回转、升降、支撑中心的偏重力矩。偏重力矩对手臂运动很不利，偏重力矩过大，会引起手臂的振动，在升降时还会发生一种沉头现象，还会影响运动的灵活性，严重时手臂与立柱会卡死。所以在设计手臂时要尽量使手臂重心通过回转中心，或离回转中心要尽量接近，以减少偏力矩。对于双臂同时操作的机械手，则应使两臂的布置尽量对称于中心，以达到平衡。
4、位置精度高
机械手要获得较高的位置精度，除采用先进的控制方法外，在结构上还注意以下几个问题：
（1）机械手的刚度、偏重力矩、惯性力及缓冲效果都直接影响手臂的位置精
度。
（2）加设定位装置和行程检测机构。
（3）合理选择机械手的坐标形式。直角坐标式机械手的位置精度较高，其结构和运动都比较简单、误差也小。而回转运动产生的误差是放大时的尺寸误差，当转角位置一定时，手臂伸出越长，其误差越大；关节式机械手因其结构复杂，手端的定位由各部关节相互转角来确定，其误差是积累误差，因而精度较差，其位置精度也更难保证。
5、通用性强，能适应多种作业；工艺性好，便于维修调整
以上这几项要求，有时往往相互矛盾，刚性好、载重大，结构往往粗大、导向杆也多，增加手臂自重；转动惯量增加，冲击力就大，位置精度就低。因此，在设计手臂时，须根据机械手抓取重量、自由度数、工作范围、运动速度及机械手的整体布局和工作条件等各种因素综合考虑，以达到动作准确、可靠、灵活、结构紧凑、刚度大、自重小，从而保证一定的位置精度和适应快速动作。此外，对于热加工的机械手，还要考虑热辐射，手臂要较长，以远离热源，并须装有冷却装置。对于粉尘作业的机械手还要添装防尘设施。
三、手臂的结构
手臂的伸缩和升降运动一般采用直线油（气）缸驱动，或由电机通过丝杆、螺母来实现。
手臂的回转运动在转角小于360°的情况下，通常采用摆动油（气）缸；转角大于360°的情况下，采用直线油缸通赤齿条、齿轮或链条、链轮来实现。
（1）手臂直线运动。
（2）手臂的摆动。
（3）手臂的俯仰运动。
⑼ 机械手的安全性装置有哪几种
1.断气保护装置：采用单向阀和储气罐，确保机械手突然断气后不会发生意外伤人，并能提供持续稳定的工作压力。夹具自锁装置。夹具设有截止阀，确保在系统突然出现漏气时，夹具不会松开，除非操作按钮；
2.低压报警装置:当气源工作异常时，实时侦测并及时给予安全警示信号，提醒操作者迅速采取措施；
3.误操作保护装置:监控机械臂运动速度，防止误操作时机械臂快速上升或下降时引起意外伤人；
4.增压装置：当现场气源压力不高，或不稳定时，可选用增压装置，可提高气源工作压力，保证系统正常工作；
5.承重极限保护装置：当机械手抓取超重的工件时，就会发出报警，严重超重时安全阀打开，防止发生危险；
6.刹车装置：在机械手的链接关节处均设有刹车装置，以防止机械手旋转或松脱，当工作结束后用以停放机械手。
⑽ 工业机械臂操作遇到问题
工业自动化的发展和科技的不断进步，单纯人工的低效、高成本、质量不容易操控等问题现已远远不能满足现代企业对生产、加工的需求，而数控机械手正是工业不断发展的产品。工业机械手不只提高了劳动出产的效率，还能替代人类完结高强度、风险、重复单调的作业，减轻人类劳动强度。被越来越广泛的应用于机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、设备、轻工业、交通运输业等方面。
作业原理：在PLC程序操控的条件下，选用气压传动方法，来完成执行机构的相应部位发作规则需求的，有次序，有运动轨道，有必定速度和时刻的动作。一起按其操控体系的信息对执行机构宣布指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有过错或发作毛病时即宣布报警信号。方位检测设备随时将执行机构的实践方位反馈给操控体系，并与设定的方位进行比较，然后经过操控体系进行调整，从而使执行机构以必定的精度到达设定方位。
数控机械手的基本操作原理是在PLC程序操控的条件下，选用气压传动方法，来完成执行机构的相应部位发作规则需求的，有次序，有运动轨道，有必定速度和时刻的动作。一起按其操控体系的信息对执行机构宣布指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有过错或发作毛病时即宣布报警信号。方位检测设备随时将执行机构的实践方位反馈给操控体系，并与设定的方位进行比较，然后经过操控体系进行调整，从而使执行机构以必定的精度到达设定方位。
数控机械手构成：主要由执行机构、驱动体系、操控体系以及方位检测设备等所构成。
1、执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。
(1)手部即与物件触摸的部件；
(2)手腕。是衔接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)。
(3)手臂。手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。
(4)立柱。立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一有些，手臂的反转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联络。
(5)机座。机座是机械手的根底有些，机械手执行机构的各部件和驱动体系均设备于机座上，故起支撑和衔接的作用。
2、驱动体系驱动体系是驱动工业机械手执行机构运动的。它由动力设备、调理设备和辅佐设备构成。常用的驱动体系有液压传动、气压传动、机械传动。
3、操控体系。操控体系是支配着工业机械手按规则的需求运动的体系。
4、方位检测设备。操控机械手执行机构的运动方位，并随时将执行机构的实践方位反馈给操控体系，并与设定的方位进行比较，然后经过操控体系进行调整，从而使执行机构以必定的精度到达设定方位。