自动化 1绪论

第一章 自动化制造系统概论
(5) 制造规模 大规模制造（年产量 ≥ 5000件）
大批量制造（500件 ≤年产量≤ 5000件）
多品种小批量制造 （年产量≤ 500件 ）
第一章 自动化制造系统概论
(6) 制造系统分类 按人在系统中的作用（人机一体化/无人化）
按品种和批量（多品种、小批量/少品种、大批量）
有效地转变成有用的产品。 黑匣子
第一章 自动化制造系统概论
(4) 制造自动化 最初“自动化(Automation)”是美国人D.S.Harder于1936年提
出的。当时他在通用汽车公司工作，他认为在一个生产过程中， 机器之间的零件转移不用人去搬运就是"自动化"。这是早期制造
自动化的概念。 随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器 (包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动， 以自动地完成特定的作业。今天，制造自动化已远远突破了上述 传统的概念，具有更加宽广和深刻的内涵。
音乐供参观者欣赏。
19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派 。1886年《未来
的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893 年摩尔制造了“蒸汽 人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。 1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电
报箱”。可以回答一些问题。
第一章 自动化制造系统概论 ② 现代机器人
3. 工业机器人的定义
上世纪 60年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人 上世纪 80年代到现在，正越来越向智能化方向发展
机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其
发展而变化。 因此，至今为止也没有一个统一的机器人的定义。
第一章 自动化制造系统概论 国际上，关于机器人的定义主要有以下几种：
2009年10月29日 中国首次使用水下机器人 发现海底巨大黑烟囱
第一章 自动化制造系统概论
日本和美国在20世纪60年代就已经开始进行机器人 的研究，与他们相比较，我国还存在较大的差距，因此 需要更多的人加入到发展机器人的事业中来。
第一章 自动化制造系统概论
为什么要发展机器人?
理由之一：提高生产效率降低人的劳动强度。
后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地
创造出了“木牛流马”。用其运送军粮，支
援前方战争。 1738年，法国天才技师杰克 · 戴· 瓦克逊发 明了一只机器鸭。它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，
还会进食和排泄。
写字机器人
第一章 自动化制造系统概论
1773年，自动书写玩偶、自动演奏玩偶等被连续推出。现在
保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，还定期弹奏
总结：三个发展阶段
第一代
第二代
第三代
第一代机器人 ，属于示教再 现型，即人手 把着机械手或 遥控，把应当 完成的任务做 一遍
第二代机器人 则具备了感觉 能力，能对周 围环境进行感 知
第三代是智能 机器人，不仅 具有感觉能力 ，还具有独立 判断和行动的 能力，并具有 记忆、推理和 决策的能力
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狭义制造：
外部信息 反馈信息
人机功能合理分配的信息流控制系统 原材料 成品和 文档资料 储存 配套件 搬送 冷加工 热处理 辅助过程 零部 件检 验 装配 产品 检验 废料
资金 能量流控制系统
环境污染
能源
自动化
狭义制造自 动化
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(2) 系统 具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的
1948年，美国原子能委员会 的阿尔贡研究所开发了机械式的 主从机械手。
主从机器人
1952年，第一台数控机床的诞生，为机器人的开发奠定了基
础。 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。
第一章 自动化制造系统概论
1959年 UNIMATION公司推出的 “ UNIMATE”和 1963年美国 AMF公司
第一章 自动化制造系统概论
第一章 自动化制造系统概论
4. 自动化制造系统的关键支撑技术
• 数控(计算机控制)技术
• 工业机器人技术
• 柔性制造技术
• 系统集成制造技术
• 智能制造技术
• 虚拟制造技术
第一章 自动化制造系统概论 工业机器人技术
1. 工业机器人的起源
机器人一词首先由捷克剧作家、小说家卡列尔· 卡佩 克使用并推荐给全世界－1920年发表舞台剧《罗森 的全能机器人》
第一章 自动化制造系统概论
自 动 化 制 造 系 统
良好的 组织管理
高素质的人
毛 坯 制 备 自 动 化 子 系 统
机 械 加 工 自 动 化 子 系 统
储 运 自 动 化 子 系 统
装 配 过 程 自 动 化 子 系 统
辅 助 过 程 自 动 化 子 系 统
热 处 理 过 程 自 动 化 子 系 统
按工艺（连续型/离散型）
按系统柔性（刚性/柔性）
按自动化程度（手动/半自动/自动）
按智能程度（常规/智能）
…….
第一章 自动化制造系统概论
二. 自动化制造系统(AMS)
1. 自动化制造系统的定义
由一定范围的被加工对象、一定自动化水平的各种设备和高素
质的人组成的一个有机整体。在人和计算机控制系统的共同作用 下，接受外部信息、能源、和原材料等，实现一定程度的自动化 制造过程，完成产品的生产。 自动化制造系统由计算机控制系统和物流系统将加工系统连接
故事情节：带感情的机器人消灭了人类 ，一对男女机
器人相爱 ，世界又起死回生。 小说在 1924年和1927年的时候被纷纷传到了日本、法国
和欧洲国家，机器人这个名词就向全世界铺展开来。
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1950，另一位美籍犹太人作家阿西莫夫在他的小说《我是 机器人》中给出了“机器人学三定律”：
我 国 研 制 的 排 爆 机 器 人
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③ 我国工业机器人的发展：
70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。
1972年开始研制自己的工业机器人
“七五”期间，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发， 研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人 1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施 上世纪 90年代初期起，形成了一批机器人产业化基地
分级控制网络；一般采用三级递阶控制系统：设备级控制器，工
作站控制器，单元控制器。
第一章 自动化制造系统概论
3. 自动化制造系统的发展历程
第一阶段(1870-1950) 纯机械控制随着电液控制的刚性自动化加工单机和系统 得到长足发展。 1946年，苏联学者米特洛万诺夫提出成组生产工艺的思 想，其成为制造自动化系统赖以生存和发展的重要技术之一。 第二阶段(1952-1965) 数控技术，特别是单机数控得到飞速发展。对多品种、 小批量生产自动化意义重大。 第三阶段(1967-1985) 数控机床核工业机器人组成的柔性制造系统发展迅速。 因忽略“人”的核心作用而不尽如人意。 第四阶段(1985-) CIMS
第一章 自动化制造系统概论
在形式方面，制造自动化有三个方面的含义： ·代替人的体力劳动。
·代替或辅助人的脑力劳动。
·制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控制和优化。
在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体的生产制造过程，而
且涉及产品生命周期的所有过程。
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在功能方面，制造自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是 制造自动化功能目标体系的一部分。制造自动化的功能目标是多 方面的，已形成一个有机体系。此体系可用功能目标模型描述， 功能目标模型简称TQCSE模型： T—时间，表明采用自动化技术可以缩短产品制造周期，提 高生产率； Q—质量； C—成本； S—服务，一是为市场服务，一是通过减轻劳动强度的方 式为员工服务； E—环境，资源利用充分，环境污染少，绿色制造
质 量 控 制 自 动 化 子 系 统
系 统 控 制 自 动 化 子 系 统
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2. 自动化制造系统的组成 自动化制造系统是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控
制系统组成的，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生 产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。 (1) 加工系统 加工系统由一系列的自动化加工设备及辅助设备组成； 车削中心、柔性组合机床等等； 辅助设备有清洗设备、光整设备、切屑和冷却液处理设备等。
推出的“VERSATRAN” 是机器人产
品最早的实用机型（示教再现）。
VERSATRAN
UNIMATE
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进入 80年代 ，随着传感技术，包括视觉传感器、非视觉传感器
（力觉、触觉、接近觉等）以及信息处理技术的发展，出现了第 二代机器人—有感觉的机器人。它能够获得作业环境和作业对象 的部分有关信息，进行一定的实时处理，引导机器人进行作业。 第二代机器人已进入了使用化，在工业生产中得到广泛应用。 第三代机器人是目前正在研究的“智能机器人”。不仅具有比 第二代机器人更加完善的环境感知能力，而且还具有逻辑思维、 判断和决策能力，可根据作业要求与环境信息自主地进行工作。
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各种用途的机器人：
水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小
型机器人等
无人驾驶振动式压路机
相扑机器人
Baidu Nhomakorabea
新的机器人名称：
德国排爆机器人
“软件机器人”、“网络机器人” 、机器人化机器
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机 器 鱼
机器鱼“自由泳” “过龙门” 在水中“戏球 ”自主地避开障碍物
机器马车
春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日 不下”。 公元前 2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的 机器人 ──自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。
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汉代大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓 车。每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。
加工设备必须是自动化的设备，包括各类数控机床、加工中心、
第一章 自动化制造系统概论
(2) 物流系统 物流系统是对毛坯、工件、夹具、刀具等物料实施运送和装卸
工作的物料流动系统。它的结构可以是：传送带、有轨小车、无 轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交换工作站等。 (3) 计算机控制系统
计算机控制系统是由一台中央计算机与各设备的控制装置组成
a) 机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸； b) 机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与 第一定律相矛盾； c) 机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不 与第一或第二定律相矛盾。
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2.
工业机器人的发展
① 古代机器人
西周时期，出现了能歌善舞的伶人，
这是我国最早记载的机器人。
不可分割的整体。 性质：目的性、整体性、集成性、层次性、相关性、环境适
应性
乐队 系统是一个概念，更是 一种思想，一种处理问 题的手段和方法！！！ 房间温 度？？
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(3) 制造系统 为了达到预定的制造目的，将制造过程所涉及的硬件、软件
和人员组成一个具有特定功能的有机整体；其功能是将制造资源
比如焊机器人提高生产效率，提高汽车焊接
的质量，降低工人的劳动强度 理由之二：机器人做人不愿意做或做不好的 事。比如有毒的、高温的或危险的环境，汽
机器人汽车焊接生产线
车生产线上的焊接工作
理由之三：机器人做人做不了的事情。比如 人们对太空的认识，对原子分子进行搬迁的
机器人
汽车装配机器人
第一章 自动化制造系统概论
起来，其加工对象、工艺过程、工序内容和生产节拍等都可按需 要迅速进行调整和改变。
第一章 自动化制造系统概论
第一章 自动化制造系统概论
制造自动化系统的典型组成： a) 具有一定技术水平和决策能力的人 是人-机一体化的系统，对人的要求不是降低了，而是提高了； b) 一定范围的被加工对象 能在一定范围内适应被加工对象的变化； c) 信息流及其控制系统 信息流控制着物流，进而控制产品的制造质量 d) 能量流及其控制系统 能量流为物流过程提供能量，以维持系统的运行 e) 物料流及物料处理系统 物料流是系统的主要运作方式，是制造自动化系统规划的重要 内容
《自动化制造系统》
第一章 自动化制造系统概论
第一章 自动化制造系统概论
一. 基本概念
(1) 制造
制造是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助
于手工或利用客观物质工具，采用有效的方法，将原材料转化为 所需物质产品并投放市场的全过程。
制造
≠
加工和装配
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广义制造：
第一章 自动化制造系统概论