交互式机器人柔性加工系统可带动与之相关的机器人技术的应用领域和发展,可提升我国装备制造业整体水平,促进传感器技术、驱动技术、控制技术、通信技术和计算机技术等相关产业的快速发展。
满足制造业对产品个性化的需求
随着信息技术的快速发展,制造业也进入了一个新的阶段,即从面向市场生产转变为面向用户生产,用户对产品的个性化要求越来越高。而交互式机器人柔性加工系统的可自动编程、可重组和快速适应能力使得在进行小批量生产时,可以实现接近大中批量生产的效率,从而能减少生产成本对生产批量的依赖,更方便地为用户提供个性化产品。由于机器人具有自主规划、可编程、可协调作业、基于传感器控制等特点,它将成为可重组的生产装备柔性制造的重要组成部分,为传统制造企业向柔性制造企业发展提供重要的技术支持。
机器人工作的环境在作业过程中经常发生变化,机器人与环境的交互作用更加复杂,控制更加困难,因此它对智能化提出更高的要求。
在研究和开发机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术是感知、决策、行动和交互四大技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。它们从外观上看已经远远脱离了最初工业机器人的形状,其智能和功能也大大超出了工业机器人的范围,更加符合应用领域的特殊要求。传统的机器人是对人类体力的扩展,一般需要人来操作;而智能机器人则是通过感知,由计算机推理进行响应和动作,是对人类智能的延伸。
在现代制造加工领域,智能化机器人能够满足用户对产品个性化及抽象化的要求,在技术上能够保证被加工零件几何尺寸的一致性、质量的稳定性,并能实现在整个加工中加工、检测一体化。比如,在国际和国内,无论是先进国家还是发展中国家,发电汽轮机、燃气轮机和飞机、轮船叶片的加工,上百年来一直是由人工磨削,工人劳动环境差、污染严重,工作效率低下,产品在加工过程中受人的因素影响较大,不能保证叶片磨削后的几何精度和尺寸的一致性,从而直接影响整机性能。美国GE公司是世界大型汽轮机生产厂商,在叶片加工工艺方面,多年来也一直是由人工来实现的。我国汽轮机龙头企业哈尔滨汽轮机厂有限公司每年需要70 万片汽轮机叶片,大型机组如60万千瓦发电机组需要1万片叶片,小型机组3000~4000千瓦需要5千片左右,这些叶片加工也是通过人工来完成的。据专家介绍,如果将叶片加工精度提高,整机性能将相应提高。这项技术的实现将明显提高发电机组的发电效率,增强我国发电装备的国际竞争能力。
拓展我国机器人技术应用领域
机器人(Robot)是一种能自动控制、可重复编程、具有多功能、多自由度的操作机,能搬运材料、工件或操作工具,完成各种作业。作为一种拟人的工作机械,随着现代集成制造系统技术和机器人技术的不断发展,特别是赋予机器人以人工智能化以后,将在电力、原子能电站、消防救灾、服务、农林、畜牧、水产、医疗、矿业、化工、医药、交通、海洋、航空、航天、军事、环保等领域获得更加广泛的使用,是任何其它器械所不能替代的。
我国工业机器人起步于20世纪70年代,经历了萌芽期、开发期、实用化期,到2000年底,我国已研制出7种具有自主知识产权的工业机器人产品,开发出9种工程机械机器人化产品,同时完成了100多项工业机器人应用工程,建成了20多个机器人产业化基地。
廊坊智通机器人系统有限公司开发的交互式机器人柔性加工系统将推动机器人应用领域的拓展和延伸,使机器人的应用领域更加广泛,能够代替传统机器人系统所不能完成,只能由人工操作的加工任务。如轮机叶片磨削、检测、喷丸、喷涂;建立叶片的档案,优化叶片应用;损伤叶片的快速修复;汽车发动机体铸件的清理、军事装备现场检测与快速修复等。
带动和推进装备制造业的发展和升级
为了提高我国装备制造业的整体水平,其对工业机器人系统应用提出了更高的要求。廊坊智通机器人系统有限公司开发的交互式机器人系统及其自动化生产装备大大提高了传统机器人系统的工作性能,对提高产品质量、降低工人劳动强度、提高劳动生产率、降低生产成本进而提高企业竞争力具有重要的作用。
廊坊智通机器人系统有限公司研制的交互式机器人柔性加工系统能够实现图像识别、最优控制、数据处理、人工智能系统的集成,实现了传统机器人系统自动化、柔性加工的智能升级,对提升我国制造业整体水平将起到积极的推动作用,尤其是对东北老重工业基地的技术改造,提高其产品在国内及国际市场的竞争能力,将起到积极的推动作用。哈尔滨汽轮机厂有限公司认为采用廊坊智通机器人系统有限公司开发的交互式机器人柔性加工系统非常适用于该厂的技术改造,双方签订了技术合作协议,将采用该项技术率先在国内外汽轮机叶片加工领域实现自动化。
促进电子信息产业和电子工业的发展
由于工业过程自动化是综合运用控制理论、电子装备、仪器仪表、计算机软硬件的一门综合性技术,其本身发展不仅带动了高技术产业相关领域的发展,也推动了我国在该领域相关学科的发展,交互式机器人系统是电子信息技术在工业以及非产业界方面的应用。电子信息技术是高新技术的前沿,对我国的现代化建设起着至关重要的作用,可广泛应用于众多工业制造业和服务业的相关领域。交互式机器人系统在工业及非产业界的应用,将拉动电子信息技术的研究、开发、普及和应用。
交互式机器人系统一体化结构,对硬件水平要求较高,要求计算机的运算速度能够满足系统的需求,同时也对电子元器件提出了更高的要求,以满足交互式机器人系统在苛刻的工作环境中的可靠性,对环境状态做出快速反应和分析判断,并可在恶劣、危险和复杂的作业环境中工作。因此,它的应用和发展还将促进电子元器件研发和组装水平的提高,进而促进相关电子信息产业的发展。
促进软件业的发展
信息化带动工业化是我国经济发展的必由之路。工业过程自动化技术是嫁接信息技术与传统工业技术的桥梁,先进控制技术与先进工艺技术相结合,构成了当今工业自动化技术与装备发展的主流趋势。在工业自动化方面,将在加工精度、质量、效率、检测等方面对机器人控制系统软件提出了更高的要求。廊坊智通机器人系统有限公司研制的交互式机器人系统正是对这一切入点的具体体现,交互式智能软件是交互式机器人系统的核心部分。廊坊智通机器人系统有限公司突破传统机器人系统中的关键技术,研制出具有自主知识产权的具有国际先进水平的交互式机器人柔性加工系统,在离线编程、在线校准、在线质量控制、在线过程模型化控制和自学习控制软件技术方面实现了新的突破。目前,我国软件业已有一定的规模,在应用软件领域具备了一定的市场竞争能力,交互式机器人系统项目的实施,将会进一步促进我国应用软件业的发展。
促进网络和计算机产业的发展
廊坊智通机器人系统有限公司研制的交互式机器人系统主要采用开放式的控制结构,使机器人系统单元通过网络和其它自动化设备联网,实现自动化生产线可组合、可重复使用的柔性加工自动化。本项目的核心技术之一计算机三维扫描系统是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术,主要用于对物体空间外形结构和色彩纹理进行扫描,以获得物体表面的空间坐标和色彩信息,它利用本公司自有的复合式扫描技术及创新的软件算法,能快速方便地将物体的立体彩色信息真实、精确地转换为计算机能够直接处理的数学模型,并完整地提供给机械行业及其它相关行业应用。本系统提供网络控制模块,可实现远程网络监测及诊断、远程控制加工,例如在战时实现后方直接遥控前线军事装备的快速检测与维修。本项目的实施和运用将促进相关网络和计算机业的发展。
促进再制造产业的发展
再制造工程是以产品全寿命周期设计和管理为指导,以优质、高效、节能、节材、环保为目标,以先进技术和产业化为手段,来修复或改造废旧产品的一系列技术措施或工程的总称。同常规“维修”的区别是,再制造的产品的质量及寿命将达到甚至超过再制造产品未使用前的质量及寿命。这是由于再制造是应用必最初制造产品更先进的新型材料及加工技术对废旧产品进行加工。再制造可节约生产成本、有效利用有限的资源、减少废弃物对环境的污染。
现今再制造业的自动化程度极低。这主要由于被加工产品的个性化极强。各个产品被损坏的程度不同,损坏部位及形状或面积均各异。为实现自动化,加工系统应具有足够的柔性。柔性再制造工程是以根据再制造工程的技术要求,用先进的柔性加工技术去实现废旧产品的修复,改造和提高。
廊坊智通机器人系统有限公司开发的交互式机器人柔性加工系统具有三维扫描和快速离线编程等功能,可以实现对废旧和损伤的异型工件与复杂工序的工件的修复,填补当今世界柔性再制造工程的空白。
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