글로벌 제조업에서 산업용 로봇의 현재 밀도가 55 인 반면 China 's 산업용 로봇은 21 개로 보다 훨씬 낮습니다. 일본, 한국, 독일, 미국과 같은 선진국의 정책과 지능형 제조의 맥락에서 "기계 대체" 계속 구현되고 있습니다. 성장의 여지가 여전히 많이 있습니다. Inovance 와 같은 관련 컨셉 회사 기술, 로봇 공학, Zhiyun 주식회사 Keyuan Co., Ltd. 및 Qinchuan 공작 기계는 로봇 배당금으로 더 나은 발전을 이룰 것입니다.

산업용 로봇의 개발 단계

 산업용 로봇의 개발은 일반적으로 세 세대 :

1. 1 세대 산업용 로봇 :

일반적으로 "programmable 산업용 로봇” 현재 상용화되어 국제적으로 사용되고 있으며 “교육 산업용 로봇을 재현하는 것”즉, 산업용 로봇이 특정 작업을 완료하기 위해서는 운영자가 먼저 작업을 완료해야합니다. 모든 종류의 지식 (예 : 동작 궤적, 작동 조건, 작동 순서 및 작동 시간 등) 산업용 로봇의 "교육" 직접 또는 간접 수단을 통해 산업용 로봇이이 지식을 외우면 they "복제" 명령은 특정 정확도 범위 내에서 다양한 학습 된 동작을 반복적으로 충실하게 재현합니다. 1962 년 최초의 Unimate 미국의 보편적 자동화 산업용 로봇 1 세대 산업용 로봇의 탄생을 알리는 미국의 일반 모터에 사용됩니다.

2, 2 세대 산업용 로봇 :

일반적으로 "지능형 로봇" 일종의 지능으로 (예 : 접촉, 힘, 시각, 등). 그 센서가 터치, 힘 및 시각과 같은 정보를 수신 한 후 컴퓨터가 로봇의 해당하는 적절한 작업을 완료하기 위해 시스템을 운영하십시오. 1982 년 미국의 일반 모터는 산업용 로봇에 조립 라인의 비전 시스템을 장착하여 차세대 지능형 산업용 로봇의 출현을 발표했습니다.

3, 3 세대 산업용 로봇 :

소위 "유일한 유형 산업용 로봇"입니다. 지각 기능뿐만 아니라 특정 의사 결정 및 계획 기능. 1 세대 산업용 로봇은 아직 실험실 연구 단계에 있습니다. 출생-성장-성숙기 시대에 산업용 로봇은 제조업에서 없어서는 안될 핵심 장비가되었습니다. 전 세계에 약 75 만 대의 산업용 로봇이 모든 생산 라인에서 근로자 및 친구와 나란히 싸우고 있습니다.

로봇 패밀리의 떠오르는 스타로서 특수 로봇은 에서 뒤에 그들의 다양한 용도. 휴머노이드 로봇, 농업용 로봇, 서비스 로봇, 수중 로봇, 의료 로봇, 군용 로봇 및 엔터테인먼트 로봇이 등장했습니다. And 쪽으로 빠른 속도로 실용성.

산업용 로봇의 분류
산업용 로봇은 로 다른 방법에 따라 다음 유형

  1. 산업용 로봇은 조작자의 좌표 형식에 따라 다음 범주 : ( 좌표 형식은 조작자의 팔이 이동할 때 좌표계의 형식을 나타냅니다.)

（1） 직교 좌표 산업용 로봇

이동 부분은 서로 수직 인 3 개의 선형 이동 (즉 PPP)으로 구성되며 작업 공간은 직사각형입니다. 각 축의 이동 거리는 각 좌표 축에서 직접 읽을 수 있습니다. 직관적이고 위치와 자세를 쉽게 프로그래밍하고 계산할 수 있으며 위치 정확도가 높고 결합 제어가 없으며 구조가 간단하지만 신체가 큰 공간을 차지합니다. 동작 범위가 작고 유연성이 낮으며 다른 산업용 로봇과의 조정이 어렵습니다.

(2) 원통형 좌표 산업용 로봇

그것의 운동 형태는 하나의 회전과 두 개의 운동으로 구성된 운동 시스템에 의해 실현됩니다. 작업 공간은 원통형입니다. 직각 좌표 산업용 로봇에 비해 동일한 작업 공간 조건에서 몸체가 작은 부피를 차지합니다. 동작 범위가 넓고 위치 정확도가 직교 좌표 로봇에 이어 두 번째로 다른 산업용 로봇과의 조정이 어렵습니다.

(3) 구형 좌표 산업용 로봇

극좌표 산업용 로봇이라고도하는이 로봇의 팔 움직임은 2 개의 회전과 1 개의 선형 운동으로 구성됩니다. (예 : RRP, 1 개의 회전, 1 개의 피칭 및 1 개의 텔레스코픽 이동) 작업 공간은 구입니다. 이것은 위아래로 피칭 동작을 구성 할 수 있습니다. 그리고 지면에서 조정 된 공작물을 파악하거나 낮은 위치를 가르 칠 수 있으며 위치 정확도가 높으며 위치 오류는 암 길이에 비례합니다.

（4） 다 관절 산업용 로봇

로터리 좌표 산업 로봇이라고도합니다. 이 산업용 로봇의 팔은 인체의 상지와 비슷합니다. 처음 세 개의 관절은 회전 관절 (RRR)입니다. 산업용 로봇은 일반적으로 기둥과 크고 작은 팔로 구성됩니다. 기둥과 큰 팔이 형성되어 어깨 관절, 팔뚝과 팔뚝 사이에 팔꿈치 관절이 형성되어 상완을 회전시키고 피치와 스윙을 할 수 있고, 아랫 팔은 피치 스윙을 할 수 있습니다. 구조는 가장 콤팩트하고 유연하며 가장 작은 공간을 차지합니다. 다른 산업용 로봇과 함께 작동 할 수 있지만 위치 정확도, 균형 문제 및 제어 커플 링이 낮습니다. 이 산업용 로봇의 유형이 점점 더 널리 사용되고 있습니다.

（5） 평면 조인트 형 산업용 로봇

모바일 조인트와 두 개의 회전 조인트 (PRR)를 사용하고, 모바일 조인트는 상하 이동을 실현하고, 두 개의 회전 조인트는 앞뒤, 좌우 움직임을 제어합니다. 이 산업용 로봇의 형태는 (SCARA (Seletive 컴플라이언스 조립 로봇 Arm) 조립 로봇으로도 알려져 있습니다. 수평 방향으로 유연하고 수직 방향으로 큰 강성을 가지고 있습니다. 단순한 구조와 유연한 움직임으로 주로 조립 작업에 사용됩니다. 전자 ​​산업의 플러그인 및 조립과 같은 소형 부품의 플러그인 조립에 특히 적합합니다.

2. 산업용 로봇은 운전 모드에 따라 다음 범주 :

(1) 공압 산업용 로봇

이 유형의 산업용 로봇은 압축 공기를 사용하여 조작기를 구동합니다. 그 장점은 편리한 공기 공급원, 신속한 작동, 간단한 구조, 저렴한 비용 및 공해 없음입니다. 단점은 공기가 압축 가능하여 작업 속도가 저하된다는 것입니다. 소스 압력은 일반적으로 약 6kPa에 불과하므로 이러한 유형의 산업용 로봇의 스내치 힘은 작고 일반적으로 수십 뉴턴에 불과하며 최대 값은 보다 큽니다 100 뉴턴.

(2) 유압 산업용 로봇

유압이 훨씬 더 보다 공기압은 일반적으로 약 70kPa이므로 유압 전송 산업용 로봇은 수천 뉴턴에 도달 할 수있는 큰 스내치 용량을 가지고 있습니다. 이 산업용 로봇은 구조가 콤팩트하고 전달이 원활하고 민감한 동작을 가지고 있지만 밀봉에 대한 요구가 높고 고온 또는 저온 환경에서 작업하기에 적합하지 않습니다.

（3） 전기 산업용 로봇

이 가장 많이 사용되는 산업용 로봇 유형입니다. 다양한 전기 모터 중에서 산업용 로봇 설계를위한 다양한 옵션을 제공 할뿐만 아니라 그들 다양하고 유연한 제어 방법을 사용할 수 있습니다. 초기에는 스테퍼 모터를 사용하여 구동 한 다음 DC 서보 구동 장치를 개발했습니다. 현재 AC 서보 드라이브 유닛도 빠르게 발전하고 있습니다. 이들 구동 장치는 조작기를 직접 구동하거나 고조파 감속기와 같은 장치를 통해 감속 후에 구동됩니다. 구조는 매우 콤팩트하고 간단합니다.

산업용 로봇 제어 시스템

로봇 시스템의 구조는 로봇 기구부, 센서 군, 제어부 및 정보 처리 부 제어 시스템은 로봇 산업의 핵심 부분입니다.

1. 산업용 로봇 제어 시스템이 달성 할 기능

로봇 제어 시스템은 특정 작업을 완료하기 위해 조작기를 제어하는 ​​데 사용됩니다. 기본 기능은 다음과 같습니다.

(1) 메모리 기능 :

작업 순서, 이동 경로, 이동 모드, 이동 속도 및 생산 관련 정보 저장

(2) 교육 기능 :

오프라인 프로그래밍, 온라인 교육, 간접 교육. 온라인 교육에는 교육 상자 및 안내 식 교육이 포함됩니다.

(3) 주변기기와의 접촉 기능 장비 :

입력 및 출력 인터페이스, 통신 인터페이스, 네트워크 인터페이스, 동기화 인터페이스

(4) 좌표 설정 기능 :

네 개의 좌표계가 있습니다. 관절, 절대, 도구 및 사용자 정의.

(5) 인간 기계 인터페이스 :

티칭 박스, 조작 판, 디스플레이 화면

(6) 센서 인터페이스 :

위치 감지, 시각, 터치, 힘 등

(7) 위치 서보 기능 :

로봇 다축 연결, 모션 제어, 속도 및 가속도 제어, 동적 보상 등

(8) 오류 진단 안전 보호 기능 :

 시스템 상태 모니터링 중 작동, 오류 조건 및 오류시 안전 보호 자가 진단.

2. 산업용 로봇 제어 시스템 구성

로봇 제어 시스템의 블록 다이어그램

(1) 제어 컴퓨터 :

제어 시스템의 파견 및 명령 조직. 일반적으로 마이크로 컴퓨터와 마이크로 프로세서는 Pentium 과 같은 32 비트, 64 비트 등입니다. 시리즈 CPU 및 기타 유형의 CPU.

(2) 교육 box :

로봇의 작업 궤적 및 매개 변수 설정, human-computer 상호 작용, 자체 독립적 인 CPU 및 저장 장치를 가지며 직렬 통신을 통해 호스트 컴퓨터와 정보 상호 작용을 실현합니다.

(3) 작업 패널 :

다양한 조작 버튼과 상태 표시기로 구성되어 있으며 기본 기능 만 완료합니다.

(4) 하드 디스크 및 플로피 디스크 저장 :

로봇 작업을 저장하기위한 주변 메모리 프로그램.

(5) 디지털 및 아날로그 입력 및 출력 :

다양한 상태 및 제어 명령의 입력 또는 출력.

(6) 프린터 인터페이스 :

출력해야하는 다양한 정보를 기록하십시오.

(7) 센서 인터페이스 :

일반적으로 힘, 터치 및 비전 센서와 같은 로봇의 순응 제어를 실현하기 위해 정보를 자동으로 감지하는 데 사용됩니다.

(8) 축 컨트롤러 :

로봇 관절 위치, 속도 및 가속도 제어를 완료하십시오.

(9) 보조 장비 제어 :

gripper 와 같이 로봇과 협력하는 보조 장비를 제어하는 ​​데 사용됩니다. 포지셔너 등

(10) 통신 인터페이스 :

로봇과 다른 장치, 일반적으로 직렬 인터페이스, 병렬 인터페이스 등 간의 정보 교환을 실현합니다.

(11) 네트워크 인터페이스

1) 이더넷 인터페이스 : 이더넷을 통해 여러 로봇 또는 단일 로봇의 직접 PC 통신을 실현할 수 있으며 데이터 전송 속도는 최대 10Mbit / s이며 응용 프로그램은 Windows 라이브러리 기능을 사용하여 PC에서 직접 프로그래밍 할 수 있으며 tcp / ip 통신 프로토콜을 지원할 수 있으며 데이터 및 프로그램을 into 이더넷 인터페이스를 통해 각 로봇 컨트롤러.

2) 필드 버스 인터페이스 : 다양한 인기 fieldbus 지원 장치 네트워크, ab 원격 I / O, Interbus-s, profibus-DP, M-NET 등과 같은 사양

3. 산업용 로봇 제어 시스템의 분류

(1) 프로그램 제어 시스템 :

각 자유도에 일정한 규칙적인 제어 기능을 적용하면 로봇이 필요한 공간 궤적을 실현할 수 있습니다.

(2) 적응 제어 시스템 :

시기 외부 조건 변경, 필요한 품질을 보장하거나 경험의 축적으로 제어 품질을 향상시키기 위해 프로세스는 작동 기계의 상태 및 서보 오류의 관찰을 기반으로 한 다음 매개 변수를 조정합니다. 비선형 모델 까지 오류 까지 사라진다. 이 시스템의 구조와 매개 변수는 시간과 조건에 따라 자동으로 변경 될 수 있습니다.

(3) 인공 지능 시스템 :

모션 프로그램을 미리 컴파일하는 것은 불가능하지만 획득 한 주변 상태 정보를 기반으로 제어 효과를 실시간으로 결정해야합니다. 중 모션.

드라이브 모드 : 산업용 로봇 드라이브 시스템 참조

운동 방법 :

(4) 포인트 유형 :

경로에 관계없이 로봇이 엔드 이펙터의 자세를 정확하게 제어해야합니다.

(5) 트랙 유형 :

배운 궤적과 속도에 따라 로봇이 움직여야합니다.

(6) 제어 버스 :

국제 표준 버스 제어 시스템. VME, MULTI-bus, STD-bus, PC-bus와 같은 제어 시스템의 제어 버스로 국제 표준 버스를 사용하십시오.

(7) 맞춤형 버스 제어 시스템 :

제조업체가 정의하고 사용하는 버스 자체 제어 시스템 버스로 사용됩니다.

(8) 프로그래밍 방법 :

물리적 설정 프로그래밍 시스템. 운영자는 고정 리미트 스위치를 설정하여 시작 및 정지 프로그램 작동을 실현합니다. 이는 간단한 선택 및 배치 작업에만 사용할 수 있습니다.

(9) 온라인 프로그래밍 :

정보를 운영하는 메모리 프로세스 프로그래밍 방법은 직접 교육을 포함한 인간 교육을 통해 완성됩니다. 시뮬레이션 교육 및 교육 상자 교육.

(10) 오프라인 프로그래밍 :

실제 로봇에게 직접 가르치지 말고 로부터 실제 작업 환경, 티칭 프로그램 생성, 원격으로 로봇 궤적 생성 오프라인 고급 로봇과 프로그래밍 언어를 사용하여

  4. 로봇 제어 시스템 구조

로봇 제어 시스템은 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 그들에 따라 세 가지 범주 제어 방법.

(1) 중앙 집중식 제어 시스템 (중앙 집중식 제어 시스템) :

중앙 집중식 제어 시스템 블록 다이어그램

모든 제어 기능을 실현하기 위해 컴퓨터가 사용됩니다. 구조가 단순하고 비용이 저렴하지만 실시간 성능이 나쁘고 확장하기 어렵다. 이 구조는 초기 로봇에서 자주 사용됩니다. 블록 다이어그램은 그림에 표시되어 있습니다.

PC 기반 중앙 집중식 제어 시스템은 PC 자원의 개방성을 최대한 활용하고 우수한 개방성을 달성 할 수 있습니다. 다양한 제어 카드, 센서 장치 등을 통합 할 수 있습니다. 표준 PCI 를 통한 제어 슬롯 또는 표준 직렬 포트 및 병렬 포트를 통해 시스템.

중앙 집중식 제어 시스템의 장점은 다음과 같습니다. 낮은 하드웨어 비용, 손쉬운 정보 수집 및 분석, 시스템의 최적 제어, 더 나은 무결성 및 조정, 더 편리한 PC 기반 시스템 하드웨어 확장. 단점도 명백합니다. 시스템 제어는 유연성이 부족하고 제어 위험은 쉽게 집중할 수 있습니다. 실패가 발생하면 그 영향은 광범위하고 그 결과는 심각합니다. 때문에 산업용 로봇의 실시간 요구 사항은 매우 높습니다. 시스템은 많은 양의 데이터 계산을 수행하므로 실시간 성능이 저하됩니다. 시스템 멀티 태스킹 시스템의 와도 충돌합니다. 실시간 성능; 또한 시스템의 복잡한 배선은 시스템의 신뢰성.

(2) 마스터-슬레이브 제어 시스템 :

마스터 및 슬레이브 사용 2 레벨 프로세서는 시스템의 모든 제어 기능을 실현합니다. 메인 CPU는 관리, 좌표 변환, 궤도 생성 및 시스템 자체 진단 등을 실현합니다.; 슬레이브 CPU는 모든 관절의 모션 제어를 실현합니다. 그림에 표시된대로 구성 블록 다이어그램

마스터-슬레이브 제어 시스템은 실시간 성능이 우수하며 고정밀 고속 제어가 가능하지만 시스템 확장 성이 나쁘고 유지 관리가 어렵습니다.

마스터 및 슬레이브 제어 시스템의 블록 다이어그램

(3) 제어 분배 시스템 :

시스템의 특성과 방법에 따라 시스템 제어는 여러 모듈. 각 모듈에는 서로 다른 제어 작업과 제어 전략이 있습니다. 각 모드는 마스터-슬레이브 관계 또는 동등한 관계.

이 실시간 성능이 좋고 고속, 고정밀 제어, 확장하기 쉽고 지능적인 제어를 실현할 수 있습니다. 현재 널리 사용되는 방법입니다.

주요 아이디어는 "탈 중앙화 제어, 중앙 집중식 관리"입니다. 즉, 시스템은 전체적인 목표와 작업을 포괄적으로 조정 및 할당하고 서브 시스템의 조정을 통해 제어 작업을 완료 할 수 있습니다. 전체 시스템은 기능적이고 논리적이며 물리적입니다. 분산 형이므로 dcs 시스템은 분산 제어 시스템 또는 분산 제어 시스템이라고도합니다.

이 구조에서 서브 시스템은 컨트롤러와 서로 다른 제어 대상 또는 장치로 구성되며 각 서브 시스템은 네트워크를 통해 서로 통신합니다. 분산 제어 구조는 개방적이고 실시간의 정확한 로봇 제어 시스템을 제공합니다. 2 단계 제어 방법은 분산 시스템에서 자주 사용됩니다.

2 단계 일반적으로 상위 컴퓨터, 하위 컴퓨터 및 네트워크로 구성된 분산 제어 시스템 상부 컴퓨터는 다른 궤도 계획 및 제어 알고리즘을 수행 할 수 있으며 하부 컴퓨터는 보간 및 세분화 및 제어 최적화의 연구 및 실현을 수행 할 수 있습니다. 상위 컴퓨터와 하위 컴퓨터는 통신 버스를 통해 서로 협력하여 작동합니다. 여기서 통신 버스는 RS-232, RS-485, EEE-488 및 USB 버스.

이제 이더넷과 fieldbus 기술은 로봇에게 더 빠르고 안정적이며 효과적인 커뮤니케이션 서비스를 제공합니다. 특히 현장에 적용되는 필드 버스는 양방향 다중 노드 마이크로 컴퓨터 화 측정 및 제어 장비, 따라서 새로운 유형의 네트워크 통합 완전 분산 제어 system-field 버스 제어 시스템 fcs (파일 됨 버스 제어 시스템) ).

공장 생산 네트워크에서 연결될 수있는 장치 필드 버스 총칭하여 "field devices / instruments". From 시스템 이론의 관점에서 공장의 생산 장비 중 하나 인 산업용 로봇도 현장 장비로 요약 할 수 있습니다. fieldbus 도입 후 로봇 시스템의 기술, 산업 생산 환경에서 로봇 통합에 더 도움이됩니다.

분산 제어 시스템의 블록 다이어그램

분산 제어 시스템의 장점은 다음과 같습니다. 시스템 유연성이 좋고 제어 시스템의 위험이 감소하며 다중 프로세서 분산 제어는 시스템 기능의 병렬 실행에 도움이되며 시스템의 처리 효율성이 향상되고 응답 시간이 단축됩니다.

용 여러 자유도를 가진 산업용 로봇, 중앙 집중식 제어는 각 제어 축 간의 결합 관계를 매우 잘 처리하고 쉽게 보정 할 수 있습니다. 그러나 언제 제어 알고리즘을 매우 복잡하게 만들기 위해 축 수가 증가하면 제어 성능이 저하됩니다. 또한 when 시스템 또는 제어 알고리즘의 축 수가 매우 복잡해지면 시스템의 재 설계로 이어질 수 있습니다. 반대로 분산 구조의 각 모션 축은 컨트롤러에 의해 처리되므로 시스템이 축 간의 결합이 적고 시스템 재구성이 더 높습니다.

"산업 4.0" 증기 기관, 전기 화 및 자동화 이후의 4 차 산업 혁명을 의미합니다. 전통적인 산업과 디지털 정보 기술을 결합하고 빅 데이터 및 클라우드 컴퓨팅과 같은 기술의 도움으로 지능형 생산을 실현합니다. 중국에서는 "산업 4.0" 국가의 업그레이드를 의미합니다 제조 산업. 용 이러한 이유로 중국은 "Made in china 2025"의 개발 목표를 구체적으로 제시했습니다. 목표는 from 2025 년까지 주요 제조 국가에서 강력한 제조 국가로