申请号：CN201620133154.2 申请日：2016-02-23 公开（公告）号：CN205650975U 公开（公告）日：2016-10-19 发明人：田啟良;洪磊;嵇保健;朱美玉;樊云博;蔡刚洪 申请（专利权）人：中建安装集团有限公司 , 中国建筑股份有限公司 , 中建五洲工程装备有限公司 , 南京工业大学 申请人地址：江苏省南京市南京经济技术开发区七乡河大道88号     1.一种基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 其特征在于， 包括：焊缝视觉检测系统， 用于焊缝识别、 位置检测、 进程监视以及向通信与控制系统进行图像传输；焊接执行系统，用于执行焊接动作， 包括六自动度工业机器人(1)、安装在六自动度工业机器人(1)主驱动臂端部的焊接机(6)及安装在六自动度工业机器人(1)末端执行器上的焊枪(8)， 六自动度工业机器人(1)带动焊枪(8)作空间位置和姿态调整， 焊接机(6)通过焊枪(8)对非标工件(14)进行焊接加工；通信与控制系统， 用于实现通信及过程控制， 包括工控机(11)、 机器人控制器(2)、 焊机控制器(7)和通信线缆(9)， 其中， 工控机(11)为主控制设备， 用于完成焊接过程显示、 图像处理、 数据运算、 指令发送功能； 机器人控制器(2)与六自动度工业机器人(1)本体、 工控机(11)通过通信线缆二(9-2)连接， 接收来自工控机(11)的指令信号， 控制六自动度工业机器人(1)的关节运动以调节焊枪(8)的位姿； 焊机控制器(7)与焊接机(6)、 工控机(11)通过通信线缆三(9-3)连接， 接受来自工控机(11)的指令信号， 控制焊接参数。   2.根据权利要求1所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 其特征在于， 所述焊缝视觉检测系统包括线结构光传感器(3)、 监控CCD摄像机(4)和图像采集卡(5)， 其中线结构光传感器(3)固定安装在工业机器人(1)的末端执行器上且与焊枪(8)保持相对固定位置不变， 构成机器人手眼， 用于焊缝识别和位置检测； 监控CCD摄像机(4)用于监视焊接加工进程， 图像采集卡(5)安装在工控机(11)的主板上， 通过通信线缆一(9-1)实现监控CCD摄像机(4)和结构光视觉传感器(3)与工控机(11)之间的图像传输与通信。   3.根据权利要求2所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 其特征在于， 所述线结构光传感器(3)包括激光二级管投射器(3-1)、 光阑(3-2)、 CCD摄像机(3-3)、 透镜(3-4)以及过滤片(3-5)， 其中激光二级管投射器(1)用于向焊缝(15)投射线结构光， 形成反映焊缝表面轮廓的激光条纹(16)， 光阑(2)用于调节控制光束的强弱， CCD摄像机(3-3)用于采集带有激光条纹(16)的焊缝图像， 在CCD摄像机(3-3)前加装透镜(3-4)和过滤片(3-5)， 透镜(3-4)用于图像聚焦， 在CCD像面上形成清晰图像， 过滤片(3-5)用于过滤焊接过程中产生的大量弧光、 飞溅、 烟尘进入镜头， 降低图像噪声。   4.根据权利要求1所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 其特征在于， 所述非标工件(14)由非标件工装夹具装置(10)夹装固定， 所述非标件工装夹具装置(10)由3个柔性多伸缩杆夹持器(10-2)和1套可快速释放夹紧作动器(10-1)， 所述可快速释放夹紧作动器(10-1)安装在其中一个柔性多伸缩杆夹持器(10-2)上， 用于非标工件(14)的夹紧，另外两个柔性多伸缩杆夹持器(10-2)用于非标工件(14)的定位。   5.根据权利要求4所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 其特征在于， 所述柔性多伸缩杆夹持器(10-2)包括电机和一个四伸缩杆机构， 所述四伸缩杆机构由四个结构相同的单伸缩杆机构组成， 每个单伸缩杆机构均包括伸缩杆、 运动机构和动力传输机构，所述四个单伸缩杆机构呈两行两列分布， 其中一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆与电机连接由电机直接驱动， 另一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆由电机通过动力传送圆轴驱动， 使得各伸缩杆能够沿各自的X、 Y轴方向独立运动， 共控制8个不同运动。   6.根据权利要求5所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 其特征在于， 所述运动机构由两部分组成， 一部分由一根螺纹轴控制伸缩杆沿Y轴方向运动， 另一部分由一根方轴连同一套蜗轮装置控制伸缩杆沿X方向运动。   7.根据权利要求5所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 其特征在于， 所述伸缩杆安装在一个由螺纹轴驱动的支撑板上， 伸缩杆上有外螺纹， 与蜗轮轴上的内螺纹相啮合， 所述蜗轮轴紧密配合在蜗轮上， 蜗轮由安装在方轴上的蜗杆驱动， 所述蜗轮轴上安装推力轴承用于抵抗夹持时的反作用力， 所述方轴和螺纹轴均由电机通过动力传输机构独立驱动。   8.根据权利要求7所述基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 其特征在于， 所述动力传输机构包括动力传递系统、轴变换系统和离合系统， 所述动力传递系统包括一个主动轮、 一个惰轮和六个面轮， 电机轴通过轴套延伸， 主动轮固定安装在轴套上， 面轮三固定在惰轮轴上， 面轮四、 面轮五、 面轮六、 面轮七、 面轮八分别安装在该列伸缩杆的四根驱动轴和动力传送圆轴上， 当面轮三与面轮四、 面轮五、 面轮六、 面轮七、 面轮八中的一个相啮合时， 电机的动力将传输到相啮合面轮所对应的轴； 所述轴变换系统包括两个面轮、 一个惰轮臂和一个球头销， 其中面轮一安装在轴套上， 面轮二安装在惰轮臂的一端， 当面轮一和面轮二相啮合时， 惰轮臂旋转运动到被选轴的位置， 由球头销限定惰轮臂继续运动； 所述离合系统由一个离合臂和两个电磁阀开关组成， 电磁开关A用于驱动离合臂以推动惰轮臂施加力使面轮一和面轮二相啮合， 电磁开关B用于驱动离合臂以推动惰轮臂施加力使面轮三和被选轴所在面轮相啮合。 技术领域  本发明属于自动化焊接技术领域， 涉及一种自动化焊接加工集成设备， 特别涉及一种基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统。   背景技术  目前， 现代企业生产制造中除标准件之外， 还存在大量的的非标准件， 特别是钢结构产品的生产中， 非标准件较多， 非标件的制造加工精度和质量直接影响着最终产品的质量。    钢结构非标准件加工中， 为保障构件强度， 各部件之间多采用焊接连接方式， 焊接加工在钢结构制造中具有重要的地位。 由于钢结构构件具有厚度大、 结构复杂， 非标准件多的特点， 对焊接加工的强度、 精度和工艺性要求很高， 加工难度较大， 对工人的技术要求较高。 目前， 大型钢结构加工仍以人工焊接为主， 辅之以一定的专用焊接设备加工， 自动化程度较低。人工焊接存在着工人劳动强度大、 工作环境艰苦、 生产效率低、 人工成本高等诸多不足； 而专用焊接机设备昂贵， 只能加工固定位置的焊缝， 位置调节困难， 远不能满足实际加工的需要。    为了解决目前存在的问题， 国内很多汽车、 船舶、 工程机械等生产企业借鉴现代制造业的生产加工方法， 在生产线中引入焊接机器人系统， 极大地提高了焊接质量、 降低焊接成本。 然而目前大多数焊接机器人仍采用示教在线编程方式， 虽然在线示教在点焊、 搬运和喷漆等简单无路径要求的任务上得到广泛应用。但这些编程技术存在以下两方面的问题: （1）示教精度不稳定， 影响焊接质量（ ；2）编程时间长， 焊接效率低。在非标件的加工中， 由于焊接位置的不确定， 示教编程的劣势更加明显， 为了保证轨迹的精度， 操作人员需要示教很多点以保证焊接机器人运行平滑， 总焊接时间长， 且无法确保精度的稳定性。    因此， 针对非标件的特点， 建立起符合工业现场需求， 满足非标件加工的自动化焊接系统成为需要迫切解决的问题。   发明内容  为了克服上述现有技术的缺点， 本发明的目的在于提供一种基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 解决了现有非标件焊接加工中焊缝示教精度不稳定、 焊接效率低的问题。    为了实现上述目的， 本发明采用的技术方案是：    一种基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 包括：    焊缝视觉检测系统， 用于焊缝识别、 位置检测、 进程监视以及向通信与控制系统进行图像传输；    焊接执行系统，用于执行焊接动作， 包括六自动度工业机器人1、 安装在六自动度工业机器人1主驱动臂端部的焊接机6及安装在六自动度工业机器人1末端执行器上的焊枪8， 六自动度工业机器人1带动焊枪8作空间位置和姿态调整， 焊接机6通过焊枪8对非标工件14进行焊接加工； 焊接电源为焊接机6和非标工件14供电；    通信与控制系统， 用于实现通信及过程控制， 包括工控机11、 机器人控制器2、 焊机控制器7和通信线缆9， 其中， 工控机11为主控制设备， 用于完成焊接过程显示、 图像处理、 数据运算、 指令发送功能； 机器人控制器2与六自动度工业机器人1本体、 工控机11通过通信线缆二9-2连接， 接收来自工控机11的指令信号， 控制六自动度工业机器人1的关节运动以调节焊枪8的位姿； 焊机控制器7与焊接机6、 工控机11通过通信线缆三9-3连接， 接受来自工控机11的指令信号， 控制焊接电流、 送丝速度等焊接参数。    所述焊缝视觉检测系统包括线结构光传感器3、 监控CCD 摄像机4和图像采集卡5，其中线结构光传感器3固定安装在工业机器人1的末端执行器上且与焊枪8保持相对固定位置不变， 构成机器人手眼， 用于焊缝识别和位置检测； 监控CCD摄像机4用于监视焊接加工进程及熔池， 图像采集卡5安装在工控机11的主板上， 通过通信线缆一9-1实现监控CCD摄像机4和线结构光视觉传感器3与工控机11之间的图像传输与通信。    所述线结构光传感器3包括激光二级管投射器3-1、 光阑3-2、 CCD摄像机3-3、 透镜3-4以及过滤片3-5， 其中激光二级管投射器1用于向焊缝15及非标工件14投射线结构光， 形成反映焊缝表面轮廓的激光条纹16， 光阑2用于调节控制光束的强弱， CCD摄像机3-3用于采集带有激光条纹16的焊缝图像， 在CCD摄像机3-3前加装透镜3-4和过滤片3-5， 透镜3-4用于图像聚焦， 在CCD像面上形成清晰图像， 过滤片3-5用于过滤焊接过程中产生的大量弧光、 飞溅、 烟尘进入镜头， 降低图像噪声。    所述非标工件14由非标件工装夹具装置10夹装固定， 所述非标件工装夹具装置10由3个柔性多伸缩杆夹持器10-2和1套可快速释放夹紧作动器10-1， 所述可快速释放夹紧作动器10-1安装在其中一个柔性多伸缩杆夹持器10-2上， 用于非标工件14的夹紧， 另外两个柔性多伸缩杆夹持器10-2用于非标工件14的定位。 可快速释放夹紧作动器10-1可选用两自由度变位机， 用于支持柔性多伸缩杆夹持器10-2， 调整非标工件14的整体位置和姿态。    所述工控机11中设置视觉信息处理系统12和离线编程系统13， 其中， 所述视觉信息处理系统12包括：    视觉系统标定模块， 用于完成所述焊缝视觉检测系统的参数测定标定， 包括CCD摄像机参数标定、 结构光传感器参数标定和机器人手眼参数标定；    焊缝图像处理模块， 以焊缝视觉检测系统采集的结构光焊缝图像为输入， 进行焊缝图像预处理和焊缝条纹提取；    焊缝识别定位模块， 以视觉系统标定模块和焊缝图像处理模块获得的数据结果为输入， 进行焊缝类型识别和焊缝三维重建；    所述离线编程系统13包括：    CAD建模模块， 以所述焊缝识别定位模块的结果和六自动度工业机器人1参数作为输入， 进行机器人三维建模和焊接环境三维建模， 实现系统设计和布置；    编程模块， 用于机器人路径规划和编制任务程序；    图形仿真模块， 接受编程模块编制的任务程序， 在CAD建模模块的三维模型上进行动态模拟图形仿真， 检验任务程序的正确性；    后置处理模块， 将编程模块编制的任务程序编译为工业机器人目标程序及焊接指令， 并发送给机器人控制器2和焊机控制器7， 以控制焊接操作， 同时将采集到的现场信息进行信息存储， 以备后序分析。    所述焊缝图像预处理包括图像滤波和阈值分割， 之后进行焊缝激光条纹线细化及特征提取；    所述焊缝识别类型包括对接、 搭接、角接等形成的直线型焊缝， 及圆柱体之间或圆柱与球体之间相贯形成的曲线型焊缝。    所述焊缝三维重建采用线结构光主动视觉法， 利用图像处理获取焊缝在图像上的像素坐标， 通过摄像机内参数模型及线结构光平面方程将像素坐标转换为摄像机坐标， 再进一步通过机器人运动学方程及手眼标定关系， 转换到机器人基坐标系， 实现焊缝的三维重建；    所述编制的任务程序包括焊缝图像处理程序、 摄像机内参数标定程序、线结构光平面方程标定程序、 机器人运动学方程解算程序、 机器人手眼标定程序。    与现有技术相比， 本实用新型的有益效果是：    1）可准确检测识别焊缝类型、 位置及形状等特征， 稳定提高非标件焊接加工质量；    2）实时监控焊接加工过程， 实现加工过程的可视化管理；    3）大幅度节省加工时间、 提高劳动生产率；    4）改善工人劳动强度和工作环境。   附图说明  图1 是本实用新型所述基于结构光视觉的机器人自动化焊接加工系统结构图。    图2 是结构光视觉传感器系统结构图。    图3是非标件工装夹具装置结构图。    图4是视觉信息处理模块原理框图。    图5是离线编程模块原理框图。   具体实施方式  下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。    本实用新型一种基于结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统， 包括焊缝视觉检测系统、 焊接执行系统和通信与控制系统。    焊缝视觉检测系统用于焊缝识别、 位置检测、进程监视以及向通信与控制系统进行图像传输； 如图1所示， 其包括线结构光传感器3、 监控CCD 摄像机4和图像采集卡5， 其中线结构光传感器3固定安装在工业机器人1的末端执行器上且与焊枪8保持相对固定位置不变， 构成机器人手眼， 用于焊缝识别和位置检测； 监控CCD摄像机4独立固定安装， 用于监视焊接加工进程及熔池， 图像采集卡5安装在工控机11的主板上， 通过通信线缆一9-1实现监控CCD摄像机4和结构光视觉传感器3与工控机11之间的图像传输与通信。    焊接执行系统用于执行焊接动作， 如图1所示， 其包括六自动度工业机器人1、 安装在六自动度工业机器人1主驱动臂端部的焊接机6及安装在六自动度工业机器人1末端执行器上的焊枪8， 六自动度工业机器人1带动焊枪8作空间位置和姿态调整， 焊接机6通过焊枪8对非标工件14进行焊接加工； 焊接电源为焊接机6和非标工件14供电。    通信与控制系统， 用于实现通信及过程控制， 如图1所示， 其包括工控机11、 机器人控制器2、焊机控制器7和通信线缆9， 其中， 工控机11为主控制设备，用于完成焊接过程显示、 图像处理、 数据运算、 指令发送功能； 机器人控制器2与六自动度工业机器人1本体、 工控机11通过通信线缆二9-2连接， 接收来自工控机11的指令信号， 控制六自动度工业机器人1的关节运动以调节焊枪8的位姿； 焊机控制器7与焊接机6、 工控机11通过通信线缆三9-3连接， 接受来自工控机11的指令信号， 控制焊接电流、 送丝速度等焊接参数。    其中， 线结构光传感器3如图2所示， 包括激光二级管投射器3-1、 光阑3-2、 CCD摄像机3-3、 透镜3-4以及过滤片3-5， 其中激光二级管投射器3-1用于向焊缝15及非标工件14投射线结构光， 形成反映焊缝表面轮廓的激光条纹16， 光阑2用于调节控制光束的强弱， CCD摄像机3-3用于采集带有激光条纹16的焊缝图像， 在CCD摄像机3-3前加装透镜3-4和过滤片3-5， 透镜3-4用于图像聚焦， 在CCD像面上形成清晰图像， 过滤片3-5用于过滤焊接过程中产生的大量弧光、 飞溅、 烟尘进入镜头， 降低图像噪声。    非标工件14由非标件工装夹具装置10夹装固定， 所述非标件工装夹具装置10如图3所示， 由3个柔性多伸缩杆夹持器10-2和1套可快速释放夹紧作动器10-1， 所述可快速释放夹紧作动器10-1安装在其中一个柔性多伸缩杆夹持器10-2上， 用于非标工件14的夹紧， 另外两个柔性多伸缩杆夹持器10-2用于非标工件14的定位。 可快速释放夹紧作动器10-1可选用两自由度变位机， 用于支持柔性多伸缩杆夹持器10-2， 调整非标工件14的整体位置和姿态。    所有系统都由可计算机控制， 各模块伸缩杆首先被驱动到确定位置已固定的非标工件14表面， 再启动可快速释放夹紧作动器10-1安全夹紧非标工件14， 当非标工件14中有任何变化时， 通过改变伸缩杆的位置， 组合夹具实现自动重构。    柔性多伸缩杆夹持器10-2包括电机和一个四伸缩杆机构， 所述四伸缩杆机构由四个结构相同的单伸缩杆机构组成， 每个单伸缩杆机构均包括伸缩杆、 运动机构和动力传输机构， 所述四个单伸缩杆机构呈两行两列分布， 其中一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆与电机连接由电机直接驱动， 另一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆由电机通过动力传送圆轴驱动， 使得各伸缩杆能够沿各自的X、 Y轴方向独立运动， 共控制8个不同运动。    运动机构由两部分组成， 一部分由一根螺纹轴控制伸缩杆沿Y轴方向运动， 另一部分由一根方轴连同一套蜗轮装置控制伸缩杆沿X方向运动。 具体地， 伸缩杆安装在一个由螺纹轴驱动的支撑板上， 伸缩杆上有外螺纹， 与蜗轮轴上的内螺纹相啮合， 蜗轮轴紧密配合在蜗轮上， 蜗轮由安装在方轴上的蜗杆驱动， 蜗轮轴上安装推力轴承用于抵抗夹持时的反作用力， 方轴和螺纹轴均由电机通过动力传输机构独立驱动。    动力传输机构包括动力传递系统、轴变换系统和离合系统， 具体地， 动力传递系统包括一个主动轮、 一个惰轮和六个面轮， 电机轴通过轴套延伸， 主动轮固定安装在轴套上，面轮三固定在惰轮轴上， 面轮四、 面轮五、 面轮六、 面轮七、 面轮八分别安装在该列伸缩杆的四根驱动轴和动力传送圆轴上， 当面轮三与面轮四、 面轮五、 面轮六、 面轮七、 面轮八中的一个相啮合时， 电机的动力将传输到相啮合面轮所对应的轴； 轴变换系统包括两个面轮、 一个惰轮臂和一个球头销， 其中面轮一安装在轴套上， 面轮二安装在惰轮臂的一端， 当面轮一和面轮二相啮合时， 惰轮臂旋转运动到被选轴的位置， 由球头销限定惰轮臂继续运动； 离合系统由一个离合臂和两个电磁阀开关组成， 电磁开关A用于驱动离合臂以推动惰轮臂施加力使面轮一和面轮二相啮合， 电磁开关B用于驱动离合臂以推动惰轮臂施加力使面轮三和被选轴所在面轮相啮合。    柔性多伸缩杆夹持器10-2可由可计算机控制， 各模块伸缩杆首先被驱动到确定位置已固定工件表面， 再启动作动器安全夹紧工件， 当工件中有任何变化时， 通过改变伸缩杆的位置， 组合夹具实现自动重构。    以上所述焊缝视觉检测系统、 焊接执行系统、 通信与控制系统、 非标件工装夹具装置构成了结构光视觉的非标件自动化焊接加工系统的硬件设备部分， 除硬件设备外， 系统还需要软件部分， 工控机11中设置视觉信息处理系统12和离线编程系统13， 作为整个焊接系统的软件部分， 其中， 如图4所示， 视觉信息处理系统12包括：    视觉系统标定模块， 用于完成所述焊缝视觉检测系统的参数测定标定， 包括CCD摄像机参数标定、 结构光传感器参数标定和机器人手眼参数标定；    焊缝图像处理模块， 以焊缝视觉检测系统采集的结构光焊缝图像为输入， 进行焊缝图像预处理和焊缝条纹提取；    焊缝识别定位模块， 以视觉系统标定模块和焊缝图像处理模块获得的数据结果为输入， 进行焊缝类型识别和焊缝三维重建；    如图5所示， 离线编程系统13包括：    CAD建模模块， 以所述焊缝识别定位模块的结果和六自动度工业机器人1参数作为输入， 进行机器人三维建模和焊接环境三维建模， 实现系统设计和布置；    编程模块， 用于机器人路径规划和编制任务程序；    图形仿真模块， 接受编程模块编制的任务程序， 在CAD建模模块的三维模型上进行动态模拟图形仿真， 检验任务程序的正确性；    后置处理模块， 将编程模块编制的任务程序编译为工业机器人目标程序及焊接指令， 并发送给机器人控制器2和焊机控制器7， 以控制焊接操作， 同时将采集到的现场信息进行信息存储， 以备后序分析。

搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人，也就是人们常提到的AGV（自动引导车）中的一个主流大类。随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术逐步发展，以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，AGV搬运机器人作为必要的自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平都得到了迅猛的发展。   据可靠数据显示，世界上使用的搬运机器人已逾10万台，部分发达国家更是制定出人工搬运的最大限度，规定超过限度的必须由搬运机器人来完成。大大减轻了人类繁重的体力劳动。     搬运机器人现有主流导航方案   机器人搬运的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。智能搬运机器人发展至今，衍生出了多种导航方式。目前比较主流的智能搬运机器人导航方式有：电磁导航、磁条导航、二维码导航、激光导航，以及3D视觉导航。   对以上这些导航方案稍加了解（参考以下表格），便不难看出，从成本、安全性和技术先进性等方面来看，3D视觉导航方案优势明显，无疑是AGV搬运机器人导航方案中最有应用前景的方向。     视觉导航方案的优势   成本上来说，电磁导航需要进行环境改造，施工维护成本高；磁条导航和二维码导航则分别需要在地面安装二维码和反射板，同样成本较高；3D视觉导航应用时则无需进行环境改造施工，维护成本低，且价格相对组合激光来说也比较低。   安全性来说，3D视觉导航的原理是利用仿生学原理，通过标定后的双摄像头得到同步曝光图像，通过计算获取一个视野范围内的三维立体信息。相比激光的平面扫描，3D视觉导航更容易应付诸多环境变化，避障更灵活。     此外，视觉导航与被观测对象完全无接触，因此对观测与被观测对象，都不会产生任何损伤，十分安全可靠。AGV小车在完成自动化搬运装卸作业时，除了要保证AGV 自身安全以及AGV各功能的正常运行，还要在最大可能的范围内保护人员和运行环境设施的安全。这样的安全诉求，3D视觉导航方案可很好的满足。   最后从技术先进上来说，视觉导航无疑是最为前沿的技术，可以有效规避其他4种传统AGV导航方案的大部分缺点。而事实上，双目视觉传感器作为3D视觉导航最为广泛依赖的硬件，也早已走入了搬运机器人导引方案的落地应用中。   当然，纯双目视觉方案也并非“万金油”，亦存在计算复杂、受光照和物体纹理性质影响较大等局限性，离广泛应用于人们的生产和生活中还存在一定距离。     小觅双目结构光（又称主动双目）惯导相机的方案的诞生，不止解决了单一被动光双目在黑暗和无纹理环境下的工作问题，相较结构光和ToF方案，还规避了相机间相互干扰的问题，可以更好适应室外强烈阳光的环境，获得更远的工作距离、更高的精度和更低的成本，可广泛适用于更多的应用场景。这其中，就包含AGV搬运机器人的导航方案应用。   虽然视觉导引AGV方案，目前还没能像电磁导引和激光导引AGV那样广泛使用，但显而易见的是，随着视觉导航技术在实用性、鲁棒性和测量精度方面的不断进步和突破，成为AGV搬运机器人乃至更多应用领域机器人的“眼睛”，必是大势所趋。   未来，MYNTAI小觅智能也将继续深耕立体视觉领域，不断完善小觅双目结构光（又称主动双目）惯导相机的方案，让其可以在室内室外复杂的环境中，获得更远的工作距离、更高的精度和更低的成本，从而帮助更多视觉应用方案的快速产品化和落地。真正实现“为人工智能时代应用装上一双眼睛，让机器能更好的感知三维空间、并学会定位和行走。”的美好愿景。           来源：新机器视觉 注：文章内所有配图皆为网络转载图片，侵权即删！

工业机器人作为工业自动化的典型装备，促进经济活动中各行各业的发展。工业码垛机器人更是以低廉的成本、高效的作业优势，将人从繁重、单一的堆垛劳作中解放出来，提高生产效率，降低生产成本，缩短生产周期。码垛机器人可以代替人工进行货物分类、搬运和装卸，特别是代替人类搬运危险物品，象放射物质、有毒物质等，降低工人的劳动强度，保证工人的人身安全。实现自动化、智能化、无人化。   工业机器人码垛系统适用于化工、建材、饲料、食品、饮料、啤酒、自动化物流等行业，主要对生产制造过程中流水线上的产品进行拾取、分拣。特别是在仓储物流业中，码垛机器人的工作效率直接决定货物的吞吐量。所以，采用机器人码垛实现自动化生产是推动企业发展的有效手段。 1 工业机器人码垛系统组成   工业机器人码垛系统在实际应用中并不是由机器人独立工作的，而是配合自动化设备进行系统工作。工业机器人码垛系统一般由4个子系统共同组成，电气控制子系统控制整个码垛系统的工作流程和节拍。物料传输子系统将物料传输到机器人工作区域，由机器人将物品拾取码放到自动托盘系统，当机器人码完一垛货物，自动托盘输送系统自动传输到指定位置，由叉车或其他转运设备进行输送。每个子系统包括模块如图1所示。   码垛机器人系统：机器人本体，机器人控制器，机器人抓手，安全护栏及底座等。   自动托盘输送系统：托盘库，轻/重载输送机，重载滚筒线，升/降移栽机等。   物料输送系统：皮带输送线，气动推倒装置，直线滑道，螺旋滑道，转弯辊道线。上压平装置，下震动输送线，物料整形装置，掉头装置等。   电气及电动系统：PLC，气路设备，变压器，检测传感器，动力电机等。   2 工业机器人码垛应用的特点   (1)高精度定位，快速搬运夹取，缩短作业节拍，生产效率。   (2)机器人作业稳定可靠，减少工作失误，提高产品质量。   (3)无疲劳连续作业，全天候工作，扩大工厂产能。   (4)结构简单、零部件少。因此零部件的故障率低、性能可靠、保养维修简单。   (5)占地面积少。有利于客户厂房中生产线的布置，并可留出较大的库房面积。   (6)能耗低。通常机械式的码垛机的功率在26 kW左右，而码垛机器人的功率为5 kW左右，大大降低了的运行成本。   3 工业机器人码垛应用存在的问题   3.1 码垛抓手问题   码垛机器人能够在不同的作业任务情况下工作，主要取决于机器人法兰盘抓手的设计。机器人抓手的品质和性能直接影响工业搬运机器人的工作质量和效率。传统搬运机器人抓手由纯机械部件组成，结构复杂、整体笨重、动作速度慢、不具备自动检测、控制位置能力、控制精度低、受工作环境温度和工件重量影响会产生运动不到位等众多问题，影响搬运机器人的正常工作效率，在生产中存在安全隐患，针对不同的物品设计特定的抓手工业机器人才可以作业。但是，面对工业生产制造中，在同一工位上，可能会出现不止一种的产品规格，这种情况下机器人只能特定地抓取，无法满足品种多样化地抓取。由此一来，机器人抓手的选择和设计显得格外重要。针对这种情况，急需设计出一种自适应，多功能的机器人抓手。   3.2 自动识别抓取问题   在工业机器人码垛和分拣作业过程中，由于产品种类的多样化，需要根据物品的类别进行分类拾取码垛，将同一条流水线上的物品，搬运到不同的托盘上。其次，物品在传输过程中待抓取位置可能不固定，这就需要机器人能够自主识别物品抓取点的位置。因此，选择化的识别抓取对码垛机器人的应用十分重要。   3.3 运动路径规划   工业机器人在码垛应用中，单位时间内码垛次数，是衡量工业机器人性能的很重要的一个指标，特别对于高吐量的产线来说，工业机器人的码垛速率，决定了整个产线的产能。影响机器人码垛效率的因素有很多，象伺服电机的性能，负载强度，机器人的机械结构等，特别是机器人将物品码放成不同的垛型，码垛摆放的顺序也是影响码垛效率的关键因素。当码垛顺序固定后机器人运动路径的优化对提高效率有很大帮助，如果是搬运到同一终点，机器人路径选取不同，机器人运动解算结果差异很大，最终速度差也很大。所以，机器人运动路径和码放垛型顺序的设计对机器人工作效率的提升起到关键作用。   4 关键解决技术   4.1 自适应抓手   该文为了实际工作需要设计了一种具有自动检测、控制位置能力的工业搬运机器人自动抓手，以解决现有技术存在的控制精度低、工作效率低及存在安全隐患等问题。机器人夹爪自动控制器的中央处理器内预置工作程序，可与工业搬运机器人的主控制器建立通信，当搬运机器人到达拾取工件位置时，依据搬运机器人主控制器的指令开始抓取，抓手夹取过程受负反馈作用，当检测抓手压力变化时，自动调节电机扭矩已达到抓取力度和行程的控制。如此一来，对于不同规格的物品，一种夹爪就可以满足抓取任务，减少了频繁更换夹具的流程，提高了码垛工作的效率。   4.2 机器视觉系统   机器人视觉系统包括CCD数字相机、镜头、光源、机器人本体控制系統。CCD数字相机通过交换机与工业计算机连接，电气控制柜接入交换机，相机单元对物品的图片拍摄，数据采集，并通过交换机传输至工业计算机，工业计算机对采集到的备份件物品图片进行图像处理和精准定位后，通过交换机向机器人控制系统发送控制信号。这种技术解决了传统码垛在产品种类多，位置多变的情况下的码垛问题，在分拣码垛作业中提高了工作效率，让码垛机器人更加智能化，人性化。   4.3 垛型设计和运动路径优化   要想提高机器人工作效率，必须对垛型设计和运动路径合理设计。对运动优化进行深入研究，提出了路径规划和轨迹规划综合优化的方法，来同时优化这2个相互耦合的过程。在路径规划后，采用B样条插值的方法对离散路径进行拟合得到光滑路径，为了得到路徑的光滑程度有一个量化的表示，采用模糊控制器来控制路径的修正幅度，进而求得机器人沿该路径运行的最小时间。再结合实际分析了时间最优轨迹规划的特点，采用参数化表示的方法降低动力学模型的维数和动态规划法求取最优时间来控制机器人码垛运动。对于机器人码垛的摆放顺序，根据摆放的方向，层数，每层个数的需要，以由远到近，相邻摆放的原则设计摆放顺序可以缩短路径的总和，已达到提高码放效率的目的。   5 未来发展方向   5.1 云端控制化   制造业的无人化或许将为中国制造业的升级提供一条路径。目前工业机器人的应用多是处在独立的工作站中，每个机器人是独立的。未来针对比较复杂的生产工艺，生产信息需要共享，需要远程监控机器人，所以云端控制化是机器人的一个重要发展方向。云端控制需要解决关键问题是需要网关转化不同的通信协议，远程服务器储存大量机器人工作案例，针对当前机器人工作的内容，从云端匹配工作案例，对机器人运动进行远程控制。虽然近年来，出现不少远程控制机器人的案例，但是要想控制机器人使其满足复杂的环境和工作内容，还需要对机器人的运动数据和通信数据进行进一步研究。   5.2 多传感器信息融合化   目前工业机器人的应用多是在工作站或流水线，还没有与人的接触和配合，未来针对比较复杂的生产工艺，人和机器人的协作将会是一个非常重要的发展方向随着工业机器人的工作内容的复杂性提高，机器人需要变得更加智能，来感知周围环境信息，才能够规划下一决策和行为。这就需要借助传感器系统的多个传感器信息融合，以检测多变的外部环境，做出判断和决策，其实质类似于人的五官和身体的综合感觉功能，包括视觉、触觉、力觉、滑觉、接近觉、压觉、听觉、味觉、嗅觉、温觉等。研究包括各类传感信息的采集及融合处理、传感器与驱动器一体化技术、感觉功能继承模块等。目前，很多大型工厂都有大量的工业机器人，它们与人力一起，为社会工业化生产创造了不计其数的价值。目前的工业机器人仍旧在不停地发生着技术上的改进，特别是随着MEMS加速度传感器、陀螺仪、压力传感器等智能化元器件的更新与改进，工业机器人也会借助传感器技术使它们变得更智能、使用更安全，从而激发提供更大的价值和更多潜能。     来源：中国饲料行业信息网 注：文章内所有配图皆为网络转载图片，侵权即删！

聚焦全球自动化行业发展现状，探索前沿创新科技—SIA中国工业自动化展 参展联络：138 1846 1749（同微信）张先生（欢迎来电索取最新展位图） 咨询QQ：645497713 展览时间：2020年2月25-28日（展期四天） 展览地点：国家会展中心-上海虹桥 大会介绍   欢迎参加“SIA2020第十八届上海国际工业自动化及工业机器人展览会”简称（SIA China）本届展会将全面展示工业自动化技术，工业装配与传输技术、工业机器人整机与零部件、机器视觉工业应用、AGV无人搬运、智慧工厂解决方案、工业自动化全面解决方案等产品领域。10多年来，伴随着展会的规模、以及专业观众的快速增长，极大地推动了我国智能装备制造业的转型升级和跨越发展。     SIA2020第十八届上海国际工业自动化及机器人展览会将于2020年2月25-28日在国家会展中心（上海虹桥）隆重举行，历经10多年来的发展创新，通过专业化、市场化、国际化、品牌化的运作，现已成为中国智能装备制造业具有影响力的国际权威品牌展，同时也是我国智能装备领域面向全世界的一个重要窗口和经贸交流平台，预计将有来自世界各地1300家展商参展，展示面积首次突破130,000+平方米，吸引120,000+名专业观众到场参观。几大主题展区配合多种精彩纷呈的现场活动，同时举办满足各类专业人士需要的的高端峰会和论坛，“全方位、立体式”地打造出中国智能装备、机器人、自动化行业的旗舰盛会。 展示范围 【工业自动化及机器人展区】 工业机器人本机、机器人开发平台及软件、机器人零部件、机械手、工业4.0智慧工厂整体解决方案、工业电气系统、工业控制系统、工业用计算机装备、工业自动化软件、接口技术、人机界面、连接器、低电压开关装置、人机界面装置、微系统技术、激光技术、机械零部件、工业测量及仪器仪表、工业通讯、工业自动化信息技术及软件、工厂集成化管理软件、工业IT软件、工业基本系统及开发工具、工厂生产软件、工业用互联网、非标自动化设备、凸轮分割器、FA工厂自动化零件、传动、机械驱动系统及零部件、机电零部件及辅助设备等； 【工业装配与传输技术展区】 工业机器人和机械手臂、传输及搬放模块、传送带/传动杆、AGV小车、起重设备、机械抓手与夹紧系统、填料及输送技术、包装技术；拧紧技术、装配工具、自动螺丝机、连接技术、铆接技术、金属/塑料焊接技术、粘接，密封，封装，填料技术、工业自动化技术、拆解及回收技术、打标技术及其他自动化技术；机械传动部件元件、轴承、齿轮、链条、滑道、导轨、阀门、电气传动、坐标工作台、铝型材、线缆、连接器、开关、工业网络、现场总线、仪器仪表、电机、控制设备、软件、传感器和识别系统、机器视觉、测量和测试技术等 【AGV无人搬运与输送展区】 AGV产品：潜伏式AGV、背负式AGV、牵引式AGV、固定路径导引AGV（频率、磁场、激光）、自由路径导引AGV等；码垛产品：智能机器人、自动垛码机、码垛机器人、拆垛机器人、自动拆垛机、分拣机器人、装箱机器人、机械手，穿梭车、搬运机器人；配套产品：自动导向系统、蓄电池、电机、自动充电机、报警灯、驱动、电池充电器、电量表、音乐播放器、控制器、障碍物传感器、导航传感器、磁导航传感器、、磁条、站点传感器、地标传感器等 【机器视觉技术展区】 机器视觉核心部件、智能相机：黑白智能相机、线扫描智能相机、彩色智能相机、CMOS智能相机、ID读码器、图像处理软件、机器视觉工具软件、工业镜头、FA镜头、高分辨率镜头、图像扫描镜头、光源、LED光源、紫外照明系统、红外光源、图像处理系统：光学文字、识别系统、自动化/机器人技术、机器视觉集成：字符处理和识别系统、智能视觉、表面检测等； 大会优势： 专业买家团；本届展会迎来代表国内外共238家企业组织的多个买家团，当中包括美的、格力、TCL、一汽大众、广汽本田、比亚迪精密、爱普生、创维、联想、富士康、三菱、艾默生、欧司朗、纬创资通、中兴手机、VIVO、比亚迪汽车、科勒、立白、加多宝、箭牌糖果、屈臣氏、高露洁、拜耳、蓝月亮、ASM等多个知名品牌，再次肯定展会对业界发展的重要性。 需求旺盛的华东市场：上海和长三角经济圈集中了我国最大的汽车制造、电子、造船、冶金、航空航天、新能源、模具制造、发电和输配电等工业自动化用户行业，成为自动化企业重点关注并全力拓展的必争之地。 权威组织机构：大会承办机构拥有筹办中大型工业展会的丰富经验；1300家展商完整覆盖工业自动化全领域，行业协会提供强势资源支撑，大规模组织企业参展及邀请用户行业买家，提供专业贴心的一站式服务；展商对参展效果满意度极高，重复参展率高达80%。 如欲订“SIA China -2020”展位和了解更多信息，请通过以下联系方式 上海励莱国际展览服务有限公司  北京中展世信国际展览服务有限公司 高级销售经理 张云洋先生 手机：138 1846 1749                                  邮  箱：zhongzhanshixin@126.com 在线QQ: 645497713（烦请备注公司名称）  官方网址；www.sia021.com

工业4.0概念的普及以及人工智能、大数据等新技术不断发展，机器视觉与智能制造成为整个业界的重点关注领域。工业机器人加上视觉就等于有了一双“眼睛”，能更灵活的完全代替人类工作，这在工业自动化和智能化过程中发挥了关键作用。工业4.0离不开机器视觉，二者相辅相成。   机器人视觉分为2D和3D，通过3D视觉可以对物体进行3D扫描，能够获取物体的立体信息，通过算法精准的定位，让生产过程中对物料的使用把控更加精准。 工业机器人视觉的应用   机器视觉工业应用广泛，主要具有四个功能，引导和定位、外观检测、高精度检测和识别。而从行业看，短期内电子和半导体制造仍是工业视觉核心的下游应用领域，主要因为半导体和电子设备制造对工业视觉技术存在刚性需求。   （1）引导和定位：视觉定位要求机器视觉系统能够快速准确的找到被测零件并确认其位置，上下料使用机器视觉来定位，引导机械手臂准确抓取。在半导体封装领域，设备需要根据机器视觉取得的芯片位置信息调整拾取头，准确拾取芯片并进行绑定，这就是视觉定位在机器视觉工业领域最基本的应用。 （2）识别：利用机器视觉对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象。可以达到数据的追溯和采集，在汽车零部件、食品、药品等应用较多。   （3）外观检测：检测生产线上产品有无质量问题，该环节也是取代人工最多的环节。说机器视觉涉及到的医药领域，其主要检测包括尺寸检测、瓶身外观缺陷检测、瓶肩部缺陷检测、瓶口检测等。   （4）高精度检测：有些产品的精密度较高，达到0.01——0.02m甚至到u级，人眼无法检测必须使用机器完成。   机器视觉系统工作过程   1）工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野中心，向图像采集部分发送触发脉冲。   2）图像采集部分按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。   3）摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。   5）另一个启动脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时间匹配。   6）摄像机曝光后，正式开始一帧图像的扫描和输出。   7）图像采集部分接收模拟视频信号通过A/D将其数字化，或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。   8）图像采集部分将数字图像存放在处理器或计算机的内存中。   9）处理器对图像进行处理、分析、识别，获得测量结果或逻辑控制值。   10）处理结果控制流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。   工业视觉具有高精度的特点，天然适合高性能、精密的专业设备制造。以半导体制造为例，其前、中段过程都需要工业视觉的精密定位与视觉测量，后段制程中晶圆的电器检测、切割、AOI封装、检测等过程都需要大量运用工业视觉技术。   现在自动化行业柔性化生产要求越来越高，工业机器人视觉产品将逐渐地小型化、智能化，届时3D视觉技术可以应用在更多的智能硬件产品上，当然，视觉产品还需要长时间的技术沉淀才能满足更多行业的需要。   为什么要给工业机器人装上“眼睛”？   工业机器人视觉的发展方向   未来机器视觉领域的应用将呈现了爆发式的增长态势。在安防监控、高度的自动化驾驶、增强现实、医疗图像、机器人工业视觉、移动互联网等领域都有众多的计算机视觉应用产生。CV芯片的成熟量产将使得人类生活在一个无所隐藏的时代，每个带有CV芯片的摄像头就是视力远远高于5.0的眼睛，并且超强的分析判断能力；当然人工智能的有序应用，最终将造福人类。   下图是对2014年至2018年全球机器视觉系统及部件机器视觉市场规模预测，图中折线为年增长率，由图根据复合增长率可以计算出2014-2018年的复合增长率为8.39%。   为什么要给工业机器人装上“眼睛”？   从硬件方面，需要有更好的产品出现，比如更好的扫描器、工业相机等这些部件，从生产和环境适应性的角度来讲可以把它变成更好的传感器。未来几年的发展方向不但技术须更新换代，应用拓展方面，在于对客户应用的深入了解，只有越来越贴近用户的需求，不断改良自己的产品，才能使工业机器人之路走得更快更精。   目前，工业机器人视觉的应用行业越来越广泛，如3D打印、装配、建筑、电子、物流、仓储、生产制造、医药、农业等等，随着中国制造2025战略的深入，智能工业机器人市场有着更大的增长势头，机器视觉作为必不可少的核心技术。   来源：启程智能I小成老师 注：文章内所有配图皆为网络转载图片，侵权即删！  

近年来，得益于工业机器人市场的快速发展，中国运动控制行业进入到一个快速发展的阶段。而下游需求的进一步释放，也带动上游的高速发展，包括直线导轨、滚珠丝杠、齿轮齿条、液（气）压缸、齿轮、减速器等传动核心零部件也出现订单大幅增长的趋势，整个运控行业市场呈现出蓬勃向上的发展姿态。 我们都知道，工业机器人的驱动源通过传动部件来驱动关节的移动或转动，从而实现机身、手臂和手腕的运动。因此，传动部件是构成工业机器人的重要部件。而根据传动类型的不同，传动部件可以分为两大类：直线传动机构和旋转传动机构。今天，小编将和大家一起来深入学习了解。   直线传动机构   工业机器人常用的直线传动机构可以直接由汽缸或液压缸和活塞产生，也可以采用齿轮齿条、滚珠丝杠螺母等传动元件由旋转运动转换得到。   1、移动关节导轨   在运动过程中移动关节导轨可以起到保证位置精度和导向的作用。   移动关节导轨有五种：普通滑动导轨、液压动压滑动导轨、液压静压滑动导轨、气浮导轨和滚动导轨。   目前第五种滚动导轨在工业机器人中应用最为广泛，如图2-15所示为包容式滚动导轨的结构，用支承座支承，可以方便地与任何平面相连，此时套筒必须是开式的，嵌入在滑枕中，既增强刚度也方便了与其他元件的连接。 2、齿轮齿条装置   齿轮齿条装置中（图2-16），如果齿条固定不动，当齿轮转动时，齿轮轴连同拖板沿齿条方向做直线运动。这样，齿轮的旋转运动就转换成拖板的直线运动。拖板是由导杆或导轨支承的，该装置的回差较大。 3、滚珠丝杠与螺母   在工业机器人中经常采用滚珠丝杠，这是因为滚珠丝杠的摩擦力很小且运动响应速度快。   由于滚珠丝杠螺母的螺旋槽里放置了许多滚珠，丝杠在传动过程中所受的是滚动摩擦力，摩擦力较小，因此传动效率高，同时可消除低速运动时的爬行现象；在装配时施加一定的预紧力，可消除回差。 如图2-17所示滚珠丝杠螺母里的滚珠经过研磨的导槽循环往复传递运动与动力，滚珠丝杠的传动效率可以达到90%。 4、液（气）压缸 液（气）压缸是将液压泵（空压机）输出的压力能转换为机械能、做直线往复运动的执行元件，使用液（气）压缸可以容易地实现直线运动。液 （气）压缸主要由缸筒、缸 盖、活塞、活塞杆和密封装置等部件构成，活塞和缸筒采用精密滑动配合，压力油（压缩空气）从液（气）压缸的一端进入，把活塞推向液 （气）压缸的另一端，从而实现直线运动。通过调节进入液 （气）压缸液压油（压缩空气）的流动方向和流量可以控制液（气）压缸的运动方向和速度。   旋转传动机构   一般电动机都能够直接产生旋转运动，但其输出力矩比所要求的力矩小，转速比要求的转速高，因此需要采用齿轮、皮带传送装置或其他运动传动机构，把较高的转速转换成较低的转速，并获得较大的力矩。运动的传递和转换必须高效率地完成，并且不能有损于机器人系统所需要的特性，包括定位精度、重复定位精度和可靠性等。通过下列传动机构可以实现运动的传递和转换。   1、齿轮副   齿轮副不但可以传递运动角位移和角速度，而且可以传递力和力矩，一个齿轮装在输入轴上，另一个齿轮装在输出轴上，可以得到齿轮的齿数与其转速成反比 [式 （2-1）]，输出力矩与输入力矩之比等于输出齿数与输入齿数之比 [式 （2-2）]。 2、同步带传动装置   在工业机器人中同步带传动主要用来传递平行轴间的运动，同步传送带和带轮的接触面都制成相应的齿形，靠啮合传递功率。齿的节距用包络带 轮时的圆节距t表示。 式中：n1为主动轮转速 （r/min）；n2为被动轮转速 （r/min）;z1为主动轮齿数；z2为被动轮齿数。   同步带传动的优点：传动时无滑动，传动比准确，传动平稳；速比范围大；初始拉力小；轴与轴承不易过载。但是，这种传动机构的制造及安装要求严格，对带的材料要求也较高，因而成本较高，同步带传动适合于电动机和高减速比减速器之间的传动。   3、 谐波齿轮   目前工业机器人的旋转关节有60%——70%都使用谐波齿轮传动。   谐波齿轮传动由刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮三个主要零件组成。   工作时，刚性齿轮6固定安装，各齿均布于圆周上，具有外齿圈2的柔性齿轮5沿刚性齿轮的内齿圈3转动。柔性齿轮比刚性齿轮少两个齿，所以柔性齿轮沿刚性齿轮每转一圈就反向转过两个齿的相应转角。   谐波发生器4具有椭圆形轮廓，装在其上的滚珠用于支承柔性齿轮，谐波发生器驱动柔性齿轮旋转并使之发生塑性变形。转动时，柔性齿轮的椭圆形端部只有少数齿与刚性齿轮啮合，只有这样，柔性齿轮才能相对于刚性齿轮自由地转过一定的角度。通常刚性齿轮固定，谐波发生器作为输入端，柔性齿轮与输出 轴相连。     式中：z1为柔性齿轮的齿数；z2为刚性齿轮的齿数。假设刚性齿轮有100个齿，柔性齿轮比它少两个齿，则当谐波发生器转50圈时，柔性齿轮转1圈，这样只占用很小的空间就可以得到1∶50的减速比。通常将谐波发生器装在输入轴，把柔性齿轮装在输出轴，以获得较大的齿轮减速比。   4、 摆线针轮传动减速器   摆线针轮传动是在针摆传动基础上发展起来的一种新型传动方式，20世纪80年代日本研制出了用于机器人关节的摆线针轮传动减速器，图2-21所示为摆线针轮传动简图。   它由渐开线圆柱齿轮行星减速机构和摆线针轮行星减速机构两部分组成。渐开线行星轮6与曲柄轴 5连成一体，作为摆线针轮传动部分的输入。   如果渐开线中心轮7顺时针旋转，那么，渐开线行星齿轮在公转 的同时还逆时针自转，并通过曲柄轴带动摆线轮做平面运动。此时，摆线轮因受与之啮合的针轮的约束，在其轴线绕针轮轴线公转的同时，还将反方向自转，即顺时针转动。同时，它通过曲柄轴推动行星架输出机构顺时针转动。       来源： 数控互联   注：文章内所有配图皆为网络转载图片，侵权即删！  

说起工业机器人，大家第一反应一定是“四大家族”，发那科、库卡、ABB、安川，而这四个品牌无一例外，都是进口品牌。说起国内知名的品牌，估计不是行内人，一时半会儿你很难想到。国外2009年就能够做到的技术，我们到现在都很难做到。由此可见，我国在机器人领域和国外的差距十分明显。那么，问题究竟出在什么地方呢？ 最根本的问题还是在于，国产机器人的“脑子”有点“笨”，没有完全掌握机器人的核心算法，导致机器人不够聪明，在故障率、稳定性、易用性等方面都有很大的提升空间。有人做过这样一个调查，我国连续五年成为世界第一大机器人应用市场，但高端机器人依然依赖于进口。 由于核心算法掌握不精，国产工业机器人普遍存在一个问题：爱出错。稳定性和精确性是直接衡量机器人好坏的两大标准，但就像人的大脑中枢一样，机器人由核心控制器掌控。核心算法不精导致机器人的稳定性存在问题，故障率也相对较高。 而这当中的核心技术，恰恰是最难的，“四大家族”更是对核心技术进行绝对的保密，我们想得到突破，只能靠自己的一次次尝试和研发。但也由于这明显的差距，让不少从业人员感到无奈，某企业资深工程师马超表示，使用“四大家族”的机器人一年也不会有几次故障，但要是换作国产机器人，故障率就是人家的好几倍。大部分的人宁可使用二手进口机器人，花更多的钱去支付“重新开机费”，也不想使用国产机器人。这就是客观存在的事实。 算法不精，直接影响了核心控制器的稳定性，更拖慢了伺服系统响应的速度。如果说现在“四大家族”已经到了4G时代，那么国产机器人可能就还停留在传令兵时代。这差距够明显了吧！ 由于算法、软件的差距，导致了产品最终售价天差地别，一样的核心元器件，国产机器人的售价仅仅是进口产品的十分之一。核心技术不如人，导致我们只能将定价权拱手让出。令人汗颜。归根结底，国产工业机器人的问题就在于核心算法。诚然，追赶进口大牌是一件道阻且长的事情。但面对这件事，我们应该乐观地看待。从事机器人研究的专家和从业人员，还是非常看好国产工业机器人的未来的。为什么这么说呢？ 技术角度看，硬件发展到这个阶段，几乎无秘密可言；而软件方面，我国拥有数量庞大的IT从业人口，很多企业都能集成出高水准的工业机器人产品，只是很多方面还需要时间和经验地打磨。 机器人四大家一直是机器人行业从业者心中的一道槛，也是国产核心零部件的一道坎。国产与四大家产品可以比喻为小船和航空母舰的区别，但其实这更多的是在市场体量上。目前，减速器市场，玩家主要就两家日本企业，哈默纳科是谐波减速器的龙头，纳博特斯克是RV减速器龙头，两个占据了高端减速器75%以上的市场份额，处于非常强势的地位，举例四大家族依托长期合作关系，拿货价格是中国客户的一半，而纳博特斯克给中国客户减速器售价就相对其他客户较高。   但在工艺上而言，国内的相关技术，例如在精加工，热处理，在实际的市场应用上，配合人员对于工艺的专注度其实力并不弱，因此国内的零部件目前与国外的零部件其实核心差距并不大，反而因为能够降低运输和组装等多方面的投入，因此相对而言国产核心零部件体现出来的优势就在于价格和市场。   因此国产与进口品牌的差距和不足还是存在，但不是在根本性的工艺差距，更需要的是大市场量的支撑，从而弥补在过往时间里国外品牌积累的关于市场的更多应用软件功能和方向，从而针对市场的广泛应用面，不断提升在个行业应用内的核心工艺。   RV减速器，南通振康、双环传动也都获得万台级订单（2018.3双环传动——埃夫特10000台，2018年南通振康——上海欢颜、埃夫特18000台），说明国产品牌在逐步获得信任，因此其研发之路仍然任重而道远。       来源：海西智能装备中心     注：文章内所有配图皆为网络转载图片，侵权即删！

我国机器人市场已经进入高速增长期，工业机器人连续7年成为全球第一大应用市场，服务机器人需求潜力巨大，特种机器人应用场景显著扩展。为了进一步促进我国机器人产业深度融合，建议通过加强对机器人产业发展的顶层设计、拓宽机器人企业投融资渠道、提升机器人产业自主创新能力等有效方式。   8月20日至25日，以“智能新生态，开放新时代”为主题的2019世界机器人大会在北京成功举办。世界机器人大会已成功举办四届，成为全球机器人产业发展的展示窗口及科普平台。据中国电子学会发布的《中国机器人产业发展报告2019》（以下简称《报告》）显示，2019年全球机器人市场规模预计将达到294.1亿美元，中国机器人市场规模预计达86.8亿美元。 目前，我国机器人产业发展势头较为迅猛，产业规模与市场空间不断扩大，但与发达国家仍存在一定差距，在核心技术研发、价值链分工、人才培养等领域，面临瓶颈制约，为进一步促进我国机器人产业健康持续发展，《报告》提出七点建议。   一是继续加强对机器人产业发展的顶层设计。树立正确的机器人产业发展理念。充分依托政、产、学、研、金、用等方面深度融合优势，一方面，对当前产业发展“小散弱”的问题应有清醒认识和解决思路，推动中国机器人产业科学发展、理性发展；另一方面，把握全球智能化的演进趋势，联合国际同行共同推动机器人的智能化发展。特别是加强对机器人产业发展的战略引导。围绕当前我国机器人产业发展态势，适时出台有针对性的战略规划予以引导支持，加快形成国家和地方协调一致的产业政策体系，引导我国机器人产业健康有序可持续发展。 二是有效拓宽机器人企业投融资渠道。首先，研究建立国家级机器人产业引导基金。充分发挥财政资金的杠杆作用，加快设立国家级产业引导基金，为及时把握全球机器人产业发展的战略机遇期提供资金保障。从国家层面加强对机器人产业发展的战略引导和统筹规划，持续强化企业的主体地位，合理优化资金配置方向，助推机器人产业产品技术转型升级。同时，以鼓励金的形式引导地方设立基于本地资源禀赋和政策特点的专项配套基金，促进机器人企业与地方政府、地方园区互动合作，重点支持机器人及其关键零部件产业化和推广应用，共同带动我国机器人产业在正确的道路上实现跨越式发展。   其次，有效提高面向机器人产业的财政支持效率。加强对机器人产业财政专项资金监管工作，确保财政资金的使用效率和规范推进。一方面，加大对机器人产业研发环节的财政扶持力度，重点提高机器人企业关键技术与核心零部件自主研发项目的财政补助强度，大幅提升机器人的智能化水平和产业发展速度；另一方面，加强在项目审核的监管和补助后续反馈工作，积极组织开展对机器人企业发展补贴政策执行情况及专项资金使用效果的动态评估，严格执行机器人产业化补助政策的资金申报、审核和实地验收工作。 三是持续提升机器人产业自主创新能力。推进核心零部件和重大标志性产品率先突破。围绕市场和产业发展需求，加强机器人关键零部件和高端产品的技术和质量攻关，提升本土企业的自主创新能力和核心竞争力。同时，积极发挥国家机器人创新中心的支撑引领作用。依托国家机器人创新中心，发挥行业骨干企业主导作用、中小企业协同配套作用、高校科研院所技术支撑基础作用、行业中介组织的保障服务作用，形成联合开发、优势互补、成果共享、风险共担的产学研协同创新机制，畅通科技成果转化和技术转移渠道。   四是积极搭建机器人行业开放式资源共享平台。积极开展促进机器人产业发展的国际交流与合作。充分运用行业协会、学会、产业联盟等第三方机构的组织协调作用，搭建更多交流合作载体，多渠道、多层次地开展技术、标准、产品、人才、资本等方面的国际交流与合作，积极推动我国机器人技术创新和产业发展。 此外，着力推动建设国家级机器人公共服务平台。充分发挥互联网在生产要素配置中的优化集成作用，将互联网与机器人产业进行深度融合，加快形成以机器人为主体，以互联网为依托，以公共服务为支撑，集政策研究、产融合作、资源汇聚、人才交汇、标准制定、创业孵化等为一体的综合服务体系。围绕机器人相关技术和产品推广开展跨界交流，促进行业内信息交流和跨界合作，实现跨机构、跨区域的资源整合与信息共享，全面打通创新链、产业链、人才链和资本链，促进机器人产业良性可持续发展。   五是有序实施机器人产业应用示范工程。首先，积极开展机器人在细分行业的推广应用。围绕机器人区域发展特色和重点应用领域，因地制宜实施一批效果突出、带动性强、关联度高的典型行业应用示范工程，引导企业分步骤、分层次开展机器人在细分行业的推广应用。充分发挥产业发展基金作用，吸引社会资本发展融资租赁服务，利用外包服务、新型租赁等模式，推动特种机器人在现场保障、安全生产、抢险救援等领域应用。   其次，加快推进机器人产业区域差异化集聚发展。结合不同区域机器人产业实地发展基础及特色，引导机器人企业依托当地深厚的产业基础和发展优势，加快产业集聚，增强核心竞争力。长三角地区充分发挥自身完整的机器人产业链整合优势和科技资源集聚优势，积极打造国家重要服务机器人产业创新基地；珠三角地区依托基础雄厚的制造业优势和家电、机械装备、汽车等特定领域的产业积累，全面开展工业机器人系统集成应用示范；京津冀地区积极利用北京的政策和人才优势，重点发展智能机器人产业；东北地区借助龙头企业和核心科研机构雄厚的技术研发基础，重点围绕机器人关键零部件开展重点研发，推进双臂机器人、手术机器人、重大标志性产品率先突破；中西部地区结合当地既有工业基础，通过引进培育的方式发挥外部资源对本区域产业的激发带动效用，发展特种机器人在安防监测、抢险救援等专业场景的应用。   六是逐步完善机器人产业标准和检测认证体系。首先，加快建立健全统一的机器人产业标准体系。充分调动企业参与制修订标准的积极性，鼓励骨干企业在国家机器人标准化总体组的指导下，加快研究制订产业急需的各项国家标准、行业标准和团体标准，支持机器人评价标准的研究和验证，构建和完善机器人产业标准体系。强化标准之间的协调性和一致性，实现产品标准对接，规范市场秩序，避免良莠不齐、质低价廉的恶性竞争。   其次，提高机器人检测认证的规范性、一致性和采信度。在已经建立的国家机器人检测与评定中心基础上，进一步完善机器人检验与认证体系建设，建立企业和产品信用档案制度，规范行业竞争秩序，加快推动我国机器人检测认证工作迈入制度化、规范化，提升我国在机器人领域的核心竞争力。研究制订机器人认证采信制度，建立认证机构、检验检测机构、企业和产品的信用档案和“黑名单”制度，并与配套的信用信息共享平台对接，统一公开发布相关检验检测认证结果，实现社会共治和部门协同监管。   七是加快推进机器人领域高技能人才队伍培养建设。建立符合我国机器人发展实际的多层次应用型人才教育培训体制。加大机器人领域高技能人才的教育培训力度，培养从系统集成、安装调试、操作维护到运行管理的多层次、多类型应用型人才。积极搭建校企交流平台，鼓励重点企业与国内外高等院校、研究机构建立人才联合培养机制，探索实施“校企合作、工学结合”的人才培养模式，实现人才培养与企业需求的良好对接，针对社会和市场需求共同制定人才培养计划，切实为机器人企业输送培养一大批高素质、高技能的应用型人才。   与此同时，建立机器人行业高端人才跟踪评估体系。针对入选高端人才的工作实绩、引领作用、经济效益、社会效应进行科学、合理、客观、公开、公正的评估评价。       来源：经济日报 注：文章内的所有配图皆为网络转载图片，侵权即删！  

法兰焊接机器人作为近年来国内自动化领域兴起的黑马产业，在自动化焊接、切割与喷涂领域中发挥重要作用的工业机器人。国际标准化组织（ISO）对工业机器人的的定义来看，工业机器人算是可重复编程的自动控制操作机（Manipulator）的一种，通常具备2个或更多的轴可供变成。为了应用在不同的制造业场景，机器人其中一个轴的接口，通常是连接法兰，以此可接装不同用途的工具末端。法兰焊接机器人就是基于机器人的尾端法兰装接不同类型的焊钳或焊（割）枪，从而能进行喷涂、切割、或焊接操作。在全国工业2025，自动化即将在制造业全面铺开的大趋势下，机器人产业迎来了空前的发展良机，机器替代人已成为不可阻挡的洪流。工信部近期表示，将会同有关制造业相关机构多措并举，全方位促进机器人产业发展。在工业机器人领域中，超过半数是应用在多重形式的加工焊接，即焊接机器人的需求最为常见。机器人焊接翻转平台的地位重大，甚至可以将整个工业机器人的发展历程看做机器人焊接翻转平台的发展史。工业机器人快速发展，作为份额最重的焊接机器人有望迎来另一个腾飞期。众所周知，劳动条件差、热辐射大、危险系数高是焊接工作的特性，而且对工人的焊接技能有极高的要求。所以，用器械、机器人替代手工焊接，即提高了焊接效率，又避免工人面临较大的人身风险。需求发布页面：http://www.dxueshi.com/fabufirst.html（点击链接发布需求）本篇文章转载至http://www.dxueshi.com/article-id=5897.html

  【编者按】一人一城一产业，这不是电影《我是传奇》的桥段，而是在我们身边真实存在的。今天大学仕访问的这位怪才可有点这种意思了。一个人镇守着他的世外桃源，他是垃圾场大王，他是技术工作者，他是机器人达人，他是黄勇刚。         大学仕：黄勇刚你好，很荣幸您能在百忙之中接受我们的访谈。在工业机器人这一行，您可以算是个传奇人物了。 黄勇刚：不敢当不敢当~鄙人虽挂名厂长，其实也只是一个垃圾厂大王。因为学的专业是机械制造，闲时就把些破铜烂铁收拾收拾，发挥点预热罢了。也算是小时候的兴趣吧，一直喜欢动手类的工作。涉足工业机器人，那都是后来的事儿了，光是试试看的心态，其实我自己也没想到能顺利解决这类的问题。   大学仕：您过谦了，果然不凡之人必有不凡之处。那您能跟我们简单介绍下工业机器人吗？ 黄勇刚：工业机器人其实就是解放人的双手，它的出现改变了传统的生产制造模式，可以有效提高劳动生产率和产品质量一致性。这里有个误区，有人会认为机器人的问世会使大批工人失业，其实不是这样。研发工业机器人产业，不仅不会造成人员失业，反而又会创造更多就业岗位。与此同时研究机器人与人类一起协同工作方法，可以提升生产效率与生产柔化性，降低资源消耗，解放工人繁重体力劳动和重复性工作。   大学仕：这应该是具有划时代意义的产物了，工业机器人有着如此光明的市场前景，但国内工业机器人企业却举步维艰。造成这种局面的原因是什么呢？ 黄勇刚：这个确实是眼前很多企业面临的问题，一方面基于国外技术垄断，很多先进技术还被美国、德国、日本这些巨头牢牢攥着。再有就是国内工业机器人的市场需求变化过快，企业过分追求当前需求，对整个机器人行业的前瞻性较差。往往都是企业相应过于缓慢，始终被国外同行先人一步。其实咱们的技术还是具备的，不光我在垃圾场瞎捯饬，很多高校还有研发机构都具备这类的技术，只是牛郎织女天各一方，没法见面罢了。         大学仕：看来这问题的关键还是在于企业与技术的对接啊，不然真的会错过很多机会。 黄勇刚：是的，这种擦肩而过，不管是对企业还是专家都是很大的遗憾。现在回头想想，如果不是运气好在这里找到了合适的对接机会，我可能还在垃圾场里拆自行车呢。说实话，我也试过别人家的威客，基本上都被各种所谓的技术大牛企业给垄断了，个人根本找不到机会。还好最后还是找到了酒，就是巷子有点深。   大学仕：没想到黄师傅也颇有文人风范。职能所在，义不容辞，让企业没有技术难题，我们也只是做了份内的事情。不妨谈谈您对我们平台的看法。 黄勇刚：这是求点赞吗，哈哈~客套话我就不多讲了，只说体验吧。对接速度确实没的说，上午投标，下午就对接，第二天谈妥了就跟企业签字合作了。客服很热情，也有很高的专业水准。当然了，也能看得出贵平台也在发展阶段，有的分类还不算完善，覆盖面还可以再广一些的。企业出资源，我作为实干家出技术，各取所需，合作共赢。这种模式也是未来的趋势，让中国制造变成中国智造，我这也算先驱的一份子了吧哈哈。   大学仕：说的太好了，让中国制造变成中国智造，您的期盼正是咱们大学仕的初衷。相信这也是国内千千万万技术工作者共同的心声。 黄勇刚：是的，我个人的力量毕竟还是有限的，特别希望更多的技术人能够加入到技术众包的行业中来，最大化提升个人的价值的同时，也给咱们的中国智造吹响了集结号。也在这做个动员吧，民间的高手们，棋盘已经摆好，该轮到你们露一手了。   更多资讯请扫码关注大学仕：