未来汽车生产中的机器人技术

未来机器人的发展方向

随着知识经济时代的到来，高技术已成为世界各国争夺的焦点，而机器人技术作为科技经济的必争之地，世界各国对机器人技术的开发与研究也倾注了大量的精力。那么就目前的机器人技术而言，还有哪些需要提高的问题呢？下面我们三个方面就机器人的未来发展方向和大家作一个探讨。

1、 系统发展方式 

工业机器人必须改变过去的"部件发展方式",而优先考虑"系统发展方式"。考虑到我们即将进入敏捷制造的时代,我们更应该从组成敏捷生产系统的观点出发,考虑工业机器人的发展。 从系统观点出发,首先要考虑如何能和其他设备方便地实现连接及通信。机器人和本地数据库之间的通信从发展方向看是场地总线,而分布式数据库之间则采用以太网,我国应该根据国际的情况尽快地制订相应的通信规范及协议,以便我们在开发机器人系统时可以遵循。总之,从系统观点来看,设计和开发机器人必须考虑和其他设备互联和协调工作的能力。

2、 编程语言及编程方式

通用的工业机器人程序语言仍是动作级语言,虽然开发了很多种任务级语言,但多不实用。随着OO技术的发展及离线编程技术的成熟,任务级语言可能会日趋成熟。但在可以预见的将来,由于"任务"的复杂性,实用的语言仍将是动作级语言。

目前的编程语言仍然是供应商独立开发,五花八门,各式各样。在今后的发展中,随着机器人控制器采用通用计算机已成为一个主流,机器人语言完全可以像计算机语言一样规范化,这将大大有利于系统集成,便于系统的编程、仿真及监控。当前在形成我们自己的工业机器人产业中,完全有条件制订机器人语言规范,特别是动作级的编程语言规范。这样系统可以在统一的语言下进行编程,经仿真验证后,通过输出接口直接下装到每一台机器人,通过输入接口对整个运行情况进行监控,并可保留原有的编程资料。相对而言底层设备的"集成框架"的开发工作,应及早安排。

机器人编程方式是一个大问题。目前仍在广泛应用的示教编程方式,在机器人发展的历史上起过不可磨灭的作用。如今,机器人作为一个群体在生产线上工作,例如汽车车身组装线,有的多达上百台机器人。当投产一个新产品时,仍采用示教方式编程,则占用时间过长,严重影响生产效率。生产进入敏捷制造后,因为产品变化非常频繁,这一问题就显得更加突出,应该说到了非解决不可的时候了。 依今天实现的条件,可从三方面着手:一是改进结构,改善加工精度;二是在开发新一代控制器时,有必要重新研究误差补偿问题,研究实用化方法;三是加入传感器来补偿机械精度。这一问题的解决,可使机器人的编程和机床的数控设备一样,完全可以实现离线编程,配合易于大规模安全修改的软件,就可实现"敏捷制造生产线"。

3、传感器的引入及机器人本体的进化

十多年来,各式各样的机器人传感器发展得很快,随着微机构的出现,下一世纪将是传感器发生革命性变化的时代。超小型化、高可靠性及廉价的传感器的出现,将从根本上改变机器人编程及其控制系统的设计。 随着炭纤维增强的材料的出现,及大量关于弹性臂的研究,有可能实现长期以来人们所追求的负载/自重比为1∶2的轻型机器人。另外一个瓶颈问题是驱动单元问题。从过去的经验来看,形状记忆合金、磁至伸缩、气动伸缩驱动单元的应用范围很有限,驱动主体还是电机。但电机的自重是一个有待解决的老问题,从目前来看,还没有什么新的概念和原理出现,研究的重点还是开发耐高温及具有高校顽磁力的磁性材料,另外把力及力矩传感器、加速度传感器等和电机及驱动单元组合成所谓新传感驱动单元。

相信通过对工业机器人的技术改进，更多的新的，前沿的技术将会应用到机器人中，包括机器人的人体化，光栅技术的应用，使机器人更加灵活、精确地完成各种复杂的工作，为企业带来更大的效益。