《智能制造技术导论》6.1 智能硬件技术
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数控机床控制技术是集机械制造技术、自动化技术、计算机技术、传感检 测技术、信息处理技术以及光电液一体化技术于一体的现代制造技术,由 于数控设备的先进性、复杂性和智能化的特点,其应用与操作必须由经过 专门培训的人员来担任。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造导基论础技与术应用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
移动机器人是物流技术的核心技术和设备，用现代物流技术配合、支 撑、改造、提升传统生产线，实现点对点自动存取的高架箱储、作业和搬 运相结合，实现精细化、柔性化、信息化，缩短物流流程，降低物料损耗 ，减少占地面积，降低建设投资。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
移 动 机 器 人 A G V
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
四、 自动装箱系统 机器人自动装箱、码垛工作站是一种集成化的系统，它包括工业机器人、控 制器、编程器、机器人手爪、自动拆叠盘机、托盘输送及定位设备和码垛模式软件 等。它还配置自动称重、贴标签和检测及通讯系统，并与生产控制系统相连接，以 形成一个完整的集成化包装生产线。
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
1. 移动机器人（AGV）
移动机器人（AGV）是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移 、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、电 子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也 用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统（以AGV作为活动装 配平台）。
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智能制造基导础论与技应术用
第三章 智能制造关键技术
(3)精确焊缝轨迹跟踪技术：结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的 优点，采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪，提升焊接机器人对复杂工 件进行焊接的柔性和适应性，结合视觉传感器离线观察获得焊缝跟踪的残余偏 差，基于偏差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修正，在各种工况下 都能获得最佳的焊接质量。
应用领域 机器人自动装箱、码垛工作站可应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、食品 等行业。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
酒类装箱码垛线
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智能制造基导础论与技应术用
第六章 智能制造的支撑技术
二、数控机床
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智能制造技术导论
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造基技础术与导应论用
第六章 智能制造的支撑技术
工业机器人最显著的特点有以下几个：
1．可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人 可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种产品，特 别是具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造 系统中的一个重要组成部分。
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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智能制造基导础论与技应术用
点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，随着汽车工业的发展， 焊接生产线要求焊钳一体化，重量越来越大，165公斤点焊机器人是 当前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月，我国机器人研究 所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽车 焊接车间。2009年9月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并 顺利通过验收，使得我国焊接机器人整体技术指标已经达到国外同类 机器人水平。
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
一、工业机器人
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智能制造技术导论
第六章 第智三能章制造智的能支制撑造技关术键技术
一、 工业机器人定义及特点 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装 置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的 一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行。
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
智能制造基导础论与技应术用
3.焊接系统 应用领域： 自动机器人焊接工 作站可广泛地应用于铁路 、航空航天、军工、冶金 、汽车、电器等各个行业 。
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
2．技术升级。工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细 加工以及柔性生产等技术特点，是继动力机械、计算机之后，出现的全 面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，是实现生产数字化、自动化 、网络化以及智能化的重要手段。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
3．应用领域广泛。工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备 ，可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车 零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融 、医药、冶金及印刷出版等众多行业，应用领域非常广泛。
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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智能制造基导础论与技应术用
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智能制造导基论础技与术应用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
4．技术综合性强。工业机器人与自动化成套技术，集中并融合了多项学 科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机 器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工 一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。
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智能制造导基论础技与术应用
二、 工业机器人种类 工业机器人的种类主要包括以下几种： 1．移动机器人（AGV） 2．点焊机器人 3．弧焊机器人 4．激光加工机器人 5．真空机器人 6．洁净机器人
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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智能制造基导础论与技应术用
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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智能制造基导础论与技应术用
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智能制造基础与应用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
4．激光加工机器人 激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器 人实现更加柔性的激光加工作业。激光加工机器人可以通过示教盒进行在线操 作，也可通过离线方式进行编程。
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智能制造基
智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
3．弧焊机器人 弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。关键技术包括： (1)弧焊机器人系统优化集成技术：弧焊机器人采用交流伺服驱动技术以 及高精度、高刚性的RV减速机和谐波减速器，具有良好的低速稳定性和高速 动态响应，并可实现免维护功能。 (2)协调控制技术：控制多机器人及变位机协调运动，既能保持焊枪和工 件的相对姿态以满足焊接工艺的要求，又能避免焊枪和工件的碰撞。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
2．点焊机器人 焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能 力强等特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了点焊作业的 生产率。
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
优点：⑴稳定和提高焊接质量；⑵提高劳动生产率；⑶改善工人劳动强度 ，机器人可在有害环境下工作；⑷降低了对工人操作技术的要求；⑸缩短了产品 改型换代的准备周期（只需修改软件和必要的夹具即可），减少相应的设备投资 。因此，在各行各业已得到了广泛的应用。该系统一般多采用熔化极气体保护焊 （MIG、MAG、CO2焊）或非熔化极气体保护焊（TIG、等离子弧焊）方法。 设备一般包括：焊接电源、焊枪和送丝机构、焊接机器人系统及相应的焊接软件 及其它辅助设备等。
5．真空机器人 真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中， 实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强 ，是制约半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
6．洁净机器人 洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断 提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产都要求在洁净环 境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
3．通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器 人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人 手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。
4．工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电 子学的结合：机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环 境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别 能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是 计算机技术的应用密切相关。
2．拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大 臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机 器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传 感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。
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智能制造导论技术
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
第六章 智能制造的支撑技术
第一节 智能硬件技术
第二节 智能识别技术 第三节 智能信息技术 第四节 典型案例
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
1 第一节
智能硬件技术
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
1 智能硬件技术
• 工业机器人 • 数控机床 • 智能仓储
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智能制造基导础论与技应术用
三、 典型机器人系统案例 1.输送线系统
应用领域： 机器人及输送 线物流自动化 系统可应用于 建材、家电、 电子、化纤、 汽车、食品等 行业。
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
一机三线自动码垛系统输送线
智能制造基导础论与技应术用
2.机器人涂胶工作站
机器人涂胶工作站主要包括机器人 、供胶系统、涂胶工作台、工作站控制 系统及其它周边配套设备。工作站自动 化程度高，适用于多品种、大批量生产 ，可广泛地应用于汽车风挡、汽车摩托 车车灯、建材门窗、太阳能光伏电池涂 胶等行业。
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智能制造导基论础技与术应用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力 、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。
1．技术先进。工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用 开发等先进制造技术于一体。通过对过程实施检测、控制、优化、调度 、管理和决策，实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和 环境污染，是工业自动化水平的最高体现。
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造导基论础技与术应用
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造基导础论与技应术用
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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智能制造导基论础技与术应用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
移动机器人是物流技术的核心技术和设备，用现代物流技术配合、支 撑、改造、提升传统生产线，实现点对点自动存取的高架箱储、作业和搬 运相结合，实现精细化、柔性化、信息化，缩短物流流程，降低物料损耗 ，减少占地面积，降低建设投资。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
移 动 机 器 人 A G V
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四、 自动装箱系统 机器人自动装箱、码垛工作站是一种集成化的系统，它包括工业机器人、控 制器、编程器、机器人手爪、自动拆叠盘机、托盘输送及定位设备和码垛模式软件 等。它还配置自动称重、贴标签和检测及通讯系统，并与生产控制系统相连接，以 形成一个完整的集成化包装生产线。
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
智智能能制制造造基导础论与技应术用
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1. 移动机器人（AGV）
移动机器人（AGV）是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移 、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、电 子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也 用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统（以AGV作为活动装 配平台）。
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智能制造基导础论与技应术用
第三章 智能制造关键技术
(3)精确焊缝轨迹跟踪技术：结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的 优点，采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪，提升焊接机器人对复杂工 件进行焊接的柔性和适应性，结合视觉传感器离线观察获得焊缝跟踪的残余偏 差，基于偏差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修正，在各种工况下 都能获得最佳的焊接质量。
应用领域 机器人自动装箱、码垛工作站可应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、食品 等行业。
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
酒类装箱码垛线
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第六章 智能制造的支撑技术
二、数控机床
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智能制造技术导论
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智能制造基技础术与导应论用
第六章 智能制造的支撑技术
工业机器人最显著的特点有以下几个：
1．可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人 可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种产品，特 别是具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造 系统中的一个重要组成部分。
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智能制造基导础论与技应术用
点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，随着汽车工业的发展， 焊接生产线要求焊钳一体化，重量越来越大，165公斤点焊机器人是 当前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月，我国机器人研究 所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽车 焊接车间。2009年9月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并 顺利通过验收，使得我国焊接机器人整体技术指标已经达到国外同类 机器人水平。
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
一、工业机器人
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智能制造技术导论
第六章 第智三能章制造智的能支制撑造技关术键技术
一、 工业机器人定义及特点 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装 置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的 一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行。
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
智能制造基导础论与技应术用
3.焊接系统 应用领域： 自动机器人焊接工 作站可广泛地应用于铁路 、航空航天、军工、冶金 、汽车、电器等各个行业 。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
2．技术升级。工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细 加工以及柔性生产等技术特点，是继动力机械、计算机之后，出现的全 面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，是实现生产数字化、自动化 、网络化以及智能化的重要手段。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
3．应用领域广泛。工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备 ，可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车 零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融 、医药、冶金及印刷出版等众多行业，应用领域非常广泛。
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造导基论础技与术应用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
4．技术综合性强。工业机器人与自动化成套技术，集中并融合了多项学 科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机 器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工 一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。
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智能制造导基论础技与术应用
二、 工业机器人种类 工业机器人的种类主要包括以下几种： 1．移动机器人（AGV） 2．点焊机器人 3．弧焊机器人 4．激光加工机器人 5．真空机器人 6．洁净机器人
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智能制造基础与应用
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4．激光加工机器人 激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器 人实现更加柔性的激光加工作业。激光加工机器人可以通过示教盒进行在线操 作，也可通过离线方式进行编程。
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智能制造基
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
3．弧焊机器人 弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。关键技术包括： (1)弧焊机器人系统优化集成技术：弧焊机器人采用交流伺服驱动技术以 及高精度、高刚性的RV减速机和谐波减速器，具有良好的低速稳定性和高速 动态响应，并可实现免维护功能。 (2)协调控制技术：控制多机器人及变位机协调运动，既能保持焊枪和工 件的相对姿态以满足焊接工艺的要求，又能避免焊枪和工件的碰撞。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
2．点焊机器人 焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能 力强等特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了点焊作业的 生产率。
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
优点：⑴稳定和提高焊接质量；⑵提高劳动生产率；⑶改善工人劳动强度 ，机器人可在有害环境下工作；⑷降低了对工人操作技术的要求；⑸缩短了产品 改型换代的准备周期（只需修改软件和必要的夹具即可），减少相应的设备投资 。因此，在各行各业已得到了广泛的应用。该系统一般多采用熔化极气体保护焊 （MIG、MAG、CO2焊）或非熔化极气体保护焊（TIG、等离子弧焊）方法。 设备一般包括：焊接电源、焊枪和送丝机构、焊接机器人系统及相应的焊接软件 及其它辅助设备等。
5．真空机器人 真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中， 实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强 ，是制约半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
6．洁净机器人 洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断 提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产都要求在洁净环 境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
3．通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器 人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人 手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。
4．工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电 子学的结合：机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环 境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别 能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是 计算机技术的应用密切相关。
2．拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大 臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机 器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传 感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。
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智能制造导论技术
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
第六章 智能制造的支撑技术
第一节 智能硬件技术
第二节 智能识别技术 第三节 智能信息技术 第四节 典型案例
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第六章 智能制造的支撑技术
1 第一节
智能硬件技术
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第六章 智能制造的支撑技术
1 智能硬件技术
• 工业机器人 • 数控机床 • 智能仓储
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三、 典型机器人系统案例 1.输送线系统
应用领域： 机器人及输送 线物流自动化 系统可应用于 建材、家电、 电子、化纤、 汽车、食品等 行业。
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一机三线自动码垛系统输送线
智能制造基导础论与技应术用
2.机器人涂胶工作站
机器人涂胶工作站主要包括机器人 、供胶系统、涂胶工作台、工作站控制 系统及其它周边配套设备。工作站自动 化程度高，适用于多品种、大批量生产 ，可广泛地应用于汽车风挡、汽车摩托 车车灯、建材门窗、太阳能光伏电池涂 胶等行业。
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智能制造导基论础技与术应用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力 、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。
1．技术先进。工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用 开发等先进制造技术于一体。通过对过程实施检测、控制、优化、调度 、管理和决策，实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和 环境污染，是工业自动化水平的最高体现。
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造导基论础技与术应用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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智能制造基导础论与技应术用
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第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造基导础论与技应术用