時間：2023-05-30 10:36:25
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工業機器人，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一項來自弗里多尼亞題為：“世界機器人在2016”的全新調研表明：服務機器人的需求量已經超過了工業機器人。該研究還指出，全球對機器人的需求增長如此迅速，以至于機器人的需求量已經超過了世界總體制造業的活動性和機器人本身的經濟性。
雖然這項聲明讓人難以置信，但是據弗里多尼亞預計，從現在起，一直到2016年，全球對機器人的需求量將以平均每年11%的速度增長。無論是發達國家還是發展中國家，無論其勞動力是高是低，是用于工業還是應用程序，機器人保持此種速率增長的原因和哪種類型的機器人的需求量正在增加的原因都只取決于機器的類型。
由于勞動力成本上升，所以在許多發達國家現有的應用程序里，許多人類工人正在被機器人替代。但是，在發展中國家，機器人更常被用于執行那些人類無法完成的困難又危險的任務。據上述研究指出，在發展中國家里，工人的工資也在不斷上漲，這意味著，越來越多的人類工人可能會被機器人替代。
另一件令我驚訝的事情是，在這些發達國家中，韓國已經成為了機器人生產最廣泛的國家，而緊隨其后的是則日本、美國和德國。還有另一個并不算太震驚的消息是：世界上大部分復雜的、高附加值的工業機器人和醫學專業服務機器人都由這些已經具備了完全成熟的精密制造技術的高度發達國家生產，而那些相對較小、成本較低和那些針對消費者生產的機器人，則主要在那些電子消費產品制造業發展成熟的亞洲國家進行生產。
盡管從2005年起，服務機器人的產量有所增加，但是工業機器人仍占主導地位。人們不但用這些機器人生產電子/電器產品和包括橡膠、塑料、制藥和化妝品在內的化學產品，還用它來生產汽車，這是迄今為止所占比重最大的部分。除了上述之外，機器人也被應用到食品和飲料制造業、工業機械、金屬加工等領域。
工業機器人具有多種功能，人們可以利用它們來處理材料和焊接，這是機動車制造中的關鍵操作。除此之外，它們還可以用來組裝、拆卸、加工、分發和繪畫。
弗里多尼亞預言，隨著中國、泰國、馬來西亞和印度的工業越來越自動化，汽車制造業對工業機器人的需求量將穩步提高。同時，在發達國家中，工業機器人需求量也在持續增加。隨著亞太地區的工業變得越來越自動化，電子制造業將獲得最快的收益。
據研究預測，截止到2021年，工業機器人的需求量將超過服務機器人。之所以會造成這種現象，是因為更低的成本和更先進的機器人技術和軟件增加了機器人對消費者的吸引力。在2011年，專業機器人占服務機器人總量的73%，而大多數服務型機器人將繼續被用于專業的應用程序。醫療機器人是工業機器人中最大的一類，特別是在發達國家，其次則是擠奶機器人。在私人機器人中，最大的單一產品類別是機器人地板清潔工，據Roomba聲稱。
一些可支配收入比較高的發達國家和地區對于服務型機器人的需求量較大，美國是其中之最。當然，這些也是人口老齡化比較嚴重的國家，因此在許多家庭都需要醫療服務機器人來幫助他們照看老人。除了美國之外，對服務型機器人需求較大的國家和地區還包括西歐和日本。但是，如今中國正在快步趕上：到2016年時，服務型機器人的需求量可能會翻上兩番，據研究表明。
但在如此有誘惑力的市場中，掌握話語權的是“四大家族”：瑞士ABB、日本發那科公司、日本安川電機、德國庫卡。
目前，“四大家族”占據全球工業機器人60%以上的市場份額，在核心技術和關鍵零部件研發上處于絕對領先地位，而國內廠商還沒有叫陣“四大家族”的實力。
傳統關節機器人（即機械手臂機器人）需要三類核心零部件：高精密減速機、伺服電機和控制系統。
“在機器人的三大核心零部件中，國產控制系統能基本滿足目前需求。但如果要進入汽車領域，對控制器要求更高，還是需要進口。伺服電機跟控制器差不多，低端沒問題，中端產品也能滿足要求，減速機問題最大。”中國機械工業聯合會執行副會長、中國機器人產業聯盟執行理事長宋曉剛坦言，中外品牌減速機的原理設計基本一致，但在工藝精度和穩定性方面差距非常大。
在技術路線上另辟蹊徑是國產品牌突圍的一個現實路徑。常州金石機器人就是如此。從技術路線看，金石機器人主攻桁架機器人，這種機器人非常適用于金屬加工類的數控機床自動化和重載高速搬運行業，可以為“無人工廠”提供系統解決方案。在這種技術路線下，高精密減速機并非核心零部件，也不會受制于國外企業。桁架機器人的最大優勢就是超大負載，最大的能抓起4噸重的東西。
目前，在工業機器人這個行業里，中低端產品產能過剩、無序競爭局面開始出現，相當一部分企業以集成組裝生產為主，停留在模仿、跟隨和簡單集成階段。
在宋曉剛看來，機器人的傳統應用領域是汽車，但國外并沒有中國這么全面和細分的制造業門類，國外機器人品牌也不可能熟悉這么多工藝流程，“我們的優勢就在于，本土品牌應該對不同的制造業細分行業的工藝、流程、管理更加熟悉。”
對于未來，宋曉剛判斷，“我們需要一大批了解機器人性能、熟悉細分行業工藝的系統集成商，這是國產品牌可以發力的方向。”
在落地后的《中國制造2025》規劃中，明確將工業機器人列入大力推動突破發展的十大重點領域之一。而在宋曉剛看來，在政策利好的推動下，各地區都扎堆布局的現象已經開始顯現。
在這場機器人產業“競賽”中，地方政府的補貼政策也是一個重要籌碼。例如，安徽蕪湖在2014年出臺了《蕪湖市機器人產業集聚發展若干政策（試行）》，其中細致地規定了十多項政府支持和補貼措施。“政府的補貼政策取向沒錯，但一定要補助那些質量合格、真正在生產線上應用的機器人。”宋曉剛表示，現在一個最大問題是，相關政府部門，補貼政策不夠精準，大水漫灌，導致一些機器人生產企業靠補貼“過日子”，甚至頂著機器人概念套取地方政府補貼。
[關鍵詞]工業機器人 編程 示教
一、機器人編程語言系統的組成
機器人編程語言像一個計算機系統,包括硬件、軟件和被控設備。即機器人語言包括語言本身、運行語言的控制機、機器人、作業對象、周圍環境和設備接口等。機器人編程語言系統的組成如圖1所示。圖中的箭頭表示信息的流向,機器人語言的所有指令均通過控制機經過程序的編譯、解釋后發出控制信號。
控制機一方面向機器人發出運動控制信號,另一方面,向設備發控制信號,設備如機器人焊接系統中的電焊機以及機器人搬運系統中的空壓機等。周圍環境通過感知系統把環境信息通過控制機反饋給語言,而這里的環境是指機器人作業空間內的物置、姿態以及物體之間的相互關系。
01
二、工業機器人的語言功能
1.運算功能。運算功能是機器人最重要的功能之一。對于裝有傳感器的機器人所進行的主要是解析幾何運算,包括機器人的正解、逆解、坐標變換及矢量運算等。根據運算的結果,機器人能自行決定工具或手爪下一步應到達何處。
2.運動功能。運動功能是機器人最基本的功能。機器人的設計目的是用它來代替人的繁復勞動,因此機器人發展到今天,不管其功能多么復雜,動作控制仍然是其基本功能,也是機器人語言系統的基本功能。機器人的運動功能就是機器人語言用最簡單的方法向各關節伺服裝置提供一系列關節位置及姿態信息,由伺服系統實現運動。
3.決策功能。所謂決策的能就是指機器人根據作業空間范圍內的傳感信息不做任何運算而做出的判斷決策。這種決策功能一般用條件轉移指令由分支程序來實現。條件滿足則執行一個分支,不滿足則執行另一個分支。
三、機器人的坐標系統
要想操控機器人完全按照設定的軌跡運動,必須明確機器人的坐標系統,在什么情況下該用何種坐標系。當前的主流機器人都是采用6自由度,即6個能夠獨立活動的坐標軸,如圖2所示:
02
機器人可以建立的坐標系有“World坐標系”,“Base坐標系”,“Tool坐標系”,“Axis軸坐標系”四個。各個坐標系統的特點和用途均不一樣:Axis坐標一般用來操作機器人的各個軸的運動(如果是六個自由度的機器人會有A1-A6六個軸,每個軸都有自己的旋轉方向和角度),機器人在運行過程中需要各個軸之間配合運動,有旋轉也有直線等;World坐標系統主要是在編程的時候用來標定機器人的初始位置以及零點位置,該坐標系統類似于空間三維坐標系統;Tool坐標主要是機器人在進行實際工作時的一個參照坐標系,他的工具可以是夾具、焊鉗或者噴槍等;Base坐標主要是機器人相對于自身的坐標系統,其原點一般在機器人底座的中心點。
四、工業機器人的編程
所有的機器人編程主要是從定義機器人運行軌跡和運行方式入手的。當前主流的機器人都是采用定義三種軌跡方式:點到點,直線和圓弧。
1.點到點的移動:工作空間內機器人始終在兩點之間的定位,以最快的路徑進行,而且所有的軸的移動同時開始和結束,所有的軸必須同步;這時無法精確的預計機器人的軌跡。采用該語句進行程序設計在實際操作過程中容易出現無法預知的運動軌跡,如圖3,容易造成一定的安全事故,因此,在編程的時候盡量不用或者少用該語句。
03
關鍵詞：工業機器人；網絡通信；數字圖像處理
中圖分類號：TP242.6 文件標識碼：A
1概述
工業機器人抓取作業是工業生產中的一個重要應用。在傳統的應用中，工業機器人執行的抓取操作一般通過示教或者離線編程的方式來實現的，抓取作業的起始位姿和終止位姿是預先設定好的，在這種情況下，一旦工作對象與工作環境改變，既定抓取動作則會失效。利用計算機數字圖像處理技術對工業機器人抓取的環境及目標進行識別并進行定位，基于以太網將目標數據通信至工業機器人，工業機器人進行抓取。
通過以Kawasaki的FS03N工業機器人為基礎，研究并構建了一個基于單目視覺的機器人抓取試驗系統。該系統的工作原理和工作過程為：當目標對象存在于工業機器人抓取作業區時，在計算機的控制下，通過攝像頭獲取對象圖像數據，然后對采集到的圖像進行數字圖像處理并將目標物位置信息通信至工業機器人，最終控制工業機器人實現對指定目標物的抓取，并將其放到指定位置。
2 基于網絡通信的工業機器人的單目視覺系統
建立的基于網絡通信與數字圖像處理的工業機器人抓取系統硬件組成如圖1所示。系統以Kawasaki FS03N機器人為基礎，研究并建立了如圖2所示的系統平臺。系統平臺包含三個單元：圖像處理單元、網絡通信單元以及工業機器人單元。圖像處理單元采用的是三星SHC-730P攝像頭和大恒DH-CG400的圖像采集卡。工業機器人單元選配的控制柜為帶網絡適配器的D系列控制器。工業機器人為6軸關節型機器人，端部配氣動夾爪。系統側邊配皮帶輸送機，用來下料。
3 圖像處理及數據通信
設定工業機器人要抓取的目標為一立方體工件，要對其進行識別和定位，主要步驟為濾波、輪廓提取、目標定位以及數據通信。
3.1 濾波
圖像在采集、傳輸及處理過程中往往會存在一定程度的噪聲干擾，噪聲惡化了圖像質量，使圖像模糊，淹沒了特征，給圖像分析帶來了困難。考慮背景圖像中目標和背景一般都具有不同的統計特性，即不同的均值和方差，為保留一定的邊緣信息，采用了選擇式掩膜平滑方法，這種方法是以盡量不模糊邊緣輪廓為目的。
圖像的均值計算公式[2]：
3.2 輪廓提取
區域生長是根據目標物特點將像素或者子區域聚合成更大區域的方法。種子點的選取是根據工業機器人抓取的目標物的顏色、灰度特點設定的。區域生長后的圖像其背景為白色，目標為黑色，使用邊界跟蹤進行輪廓提取。
3.4 目標定位
圖像中的目標物位置表明著在工作臺面中的目標物相對于攝像頭的位置，使用目標物質心法來標記目標物相對于攝像頭的位置，這需要使用圖4（a）的處理結果標記目標物質心，計算公式：
A-目標物面積
x0,y0-區域相對于屏幕左上角圖像的中心坐標。
選擇整個目標區域的邊緣角落四點連接成對角線（圖5中藍色線），根據目標正方體的形狀特征，找到正方體中心線（圖5中紅色線）。根據中心線可計算出目標物相對于攝像頭的偏轉角度。
3.5 數據通信
受到工業機器人控制器底層不開放的影響，無法在物理層上進行改動。在工業機器人控制器之外使用計算機作為服務器，工業機器人控制器作為客戶端形成客戶機/服務器模式（Client/Server）。通過將任務合理分配到Client端和Server端來實現控制作業。
在進行網絡通訊時，有兩種通訊協議可供選擇，分別是TCP（Transmission Control Protocol 傳輸控制協議）協議與UDP（User Datagram Protocol 用戶數據報協議）協議，二者都是TCP/IP參考模型中傳輸層中的協議。其中，TCP協議是一種可靠的面向連接的協議，如圖6所示，在進行通訊時，首先通過三步握手以建立通信雙方的連接，然后進行通信。TCP協議中提供了數據確認和數據重傳的機制，以保證能夠將數據正確地傳輸。UDP協議是一種不可靠的無連接協議，通信時不需要建立連接，直接向一個IP地址發送數據，沒有數據確認與重傳機制，不保證能夠將數據正確地傳輸，但是實時性較高。本系統對實時性要求并不高，遂采用TCP協議來傳輸目標物的位置和角度信息。
結論
將數字圖像處理技術和網絡通信技術應用于工業機器人抓取技術研究中，給出了選擇式掩膜平滑的濾波方法及區域生長和邊界跟蹤的輪廓提取的方法，實現了基于以太網的通信，最終實現了工業機器人對目標物的抓取，算法基于Visual C++2010編程實現的。整個系統構成簡單，開發成本較低。試驗結果驗證了算法，能夠為機器人智能化提供一定的借鑒意義。
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且不談機器人會否統治世界，但是隨著科技的進步，機器人研發已經成為一股不可逆轉的潮流，在各個行業，尤其是工業、軍事等領域得到廣泛的應用。西班牙《世界報》日前報道，無人機戰爭時代已經到來，而機器人戰爭時代可能正快速靠近，X-47B無人機就是一個證明，這種外形酷似箭頭的美國戰機可以自行執行任務，無需地面飛行員的參與。
機器人戰士已漸行漸近，我們可以預想有這么一天，機器人像30年前的個人電腦一樣邁入家家戶戶，徹底改變人類的生活方式。它們不僅可以幫我們打掃衛生、煮飯等，還能跟我們談心、跳舞、做出栩栩如生的表情反應。
機器人成市場新亮點
回憶2012年，眾多與物聯網、智慧城市、工業控制自動化有關的展會上，機器人的身影隨處可見。
2012年11月6日，2012工業自動化展開創性地將國內外機器人品牌整合成一個專區，ABB、發那科、史陶比爾、安川電機、德國庫卡、雅馬哈、廣州數控、沈陽新松等國內外著名的機器人品牌悉數亮相。
10天后的11月16日，素有“中國科技第一展”之稱的第十四屆中國國際高新技術成果交易會也推出了“機器人專展”。以服務機器人、特種機器人、工業機器人為主題，展出可以代替人工勞動的機器手臂，能助人行走的外骨骼機器人、會跳江南style的機器人、具有語音識別功能的智能機器狗等。
專家表示，機器人技術是國內外廠商搶占工業自動化市場的必爭之地，外資品牌希望通過這一技術“搶回”流失的制造業，國內企業同樣需要機器人來武裝“中國制造”，以保在全球高科技市場的競爭力。
國家《智能制造裝備“十二五”發展規劃》就明確提出，將圍繞重大智能制造成套裝備研發以及智能制造技術的推廣應用，開發機器人、感知系統、智能儀表等典型的智能測控裝置和部件，并實現產業化。在充分利用現有技術和產品的基礎上，進一步實現智能化、網絡化，形成對智能制造裝備產業發展的強有力的支撐。
工業機器人是重要切入點
工業機器人技術成熟，現已形成了一條完整的產業鏈條。2008年后，全球的機器人裝機量超過一百萬臺，并于2011年達到頂峰，中、美、德等國家的工業機器人增速快于世界平均水平，中國2011年銷量比2010年提高51%。
目前，國內工業機器人主要被應用在工業生產領域，從傳統的汽車等重工業領域逐漸向更加廣闊的電子制造和其他領域進行拓展，搬運、點焊、弧焊、噴涂等是它們的主要工作。制造業升級轉型、企業越發看中生產率的提高、工人薪酬高漲、高水平技術工作稀缺等原因，也成為機器人需求量增大的溫床。
但由于國內過去對工業機器人的關注度不強，使用密度遠遠低于世界平均水平，離日、韓、德等國家更是有一段很長的差距要追趕。韓國是全球工業機器人使用密度最高的國家，每一萬名工人中擁有機器人數量為347臺；日本次之，339臺；德國位居第三，251臺；中國僅為21臺，不及國際平均水平的55臺的一半。
國際上的工業機器人公司主要分為日系和歐系，日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等，歐系主要有德國的KUKA、CLOOS，瑞典的ABB，意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。
隨著越來越多的國內廠商選擇自動化生產方式以獲取競爭優勢，從而催生了對工業機器人的大量需求。根據國際機器人聯合會（1FR）的數據，中國有望于2014年成為世界最大的機器人市場。工業和信息化裝備部工業司副司長王衛明日前也透露，未來幾年，中國還會保持30%的增速，將成為全球需求量最大市場。早在2011年，作為勞動密集型企業的代表富士康公司已率先試水，掌舵人郭臺銘宣布將投入“百萬機器人”到生產線上，從此，富士康踏上了一條與機器人緊密聯系的生產之道。
發展關鍵是拓寬產業鏈
機器人是終端產品，一般通過單機或多臺機器人組成工作站或生產線，以交互方式交付給客戶。未來，拓寬產業鏈是各家機器人廠商發展的關鍵。工業機器人的產業鏈主要包括研究與開發、核心零部件、非核心零部件、系統集成與維護和保養五個環節，前面三個部分是構成機器人的標準品，由于國際品牌產業鏈較為成熟，此三部分掌握了絕對的話語權。
以國內展會中身影頻現的機器人為例，盡管參與者不少，但無論是國外還是國內廠商，展會上似乎沒有太多令人驚喜的創新技術和創新產品。這不僅反映出國內市場青睞于一些能夠提高生產效率和提升性價比產品的機器人；也曝露出國內機器人制造商的短板，既無創新性產品，關鍵部位零件和核心技術又都掌握在國外廠商手中。
中國工控業務集團首席運營官徐勇曾在接受媒體采訪時分析國內廠商的生存模式：由于機器人通用性的關鍵零部件目前無法實現國產化，國內廠家只能高價從國外購買，使得國內機器人制造成本的居高不下。所以，國內廠商單靠買機器是賺不到錢的，他們的利潤空間更多在于后期服務、設備維修、零部件更換等。
而在標準品投放至市場經使用者考驗前，還需要一個系統集成的過程，即定制化。這個過程可根據行業用者的特性，配備不同的結構，本土品牌則在此過程具有相對的優勢。以沈陽新松為例，在整體經濟大環境不景氣，尤其是裝備制造行業業績整體下滑的背景下，沈陽新松機器人業績極其搶眼，中報顯示，公司上半年實現營業收入5.14億元，同比增長42.26%，工業機器人實現營業收入14052.23萬元，同比增長39.54%。據悉，在沈陽新松的機器人業務中，超過七成來自于系統集成。與新松類似，國內還有很多機器人系統集成商后勁強大，都是本土企業。
為什么會形成這么一個產業鏈格局？工控網市場研究部工廠自動化高級項目經理楠認為，營銷有四個層面，分別是產品、價格、渠道、促銷。其中渠道在很多情況下能起到至關重要的作用，本土集成商之所以能夠做大做強，與業主之間的良好關系密是不可分的。
未來無論是國際品牌還是本土企業，其發展還是體現在產業鏈上。外資品牌在研發機器人單體的基礎上，可以適當向集成業務拓展，同時也可以加強維修和保養業務的比重；而本土企業在積累足夠的系統集成基礎上，也應該向機器人單體領域延伸，并借助本土品牌的服務優勢，加強維護保養業務。
工業機器人作為人類最偉大的發明之一，經過四十余年的發展，已經取得長足的進步。而今，屬于中國人的工業機器人時代已經來臨，隨著各種資金政策的注入，企業擺脫產能不足的瓶頸，工業機器人及成套裝備生產能力進一步加強，核心產品外觀設計及技術模塊不斷成熟，人才結構逐漸穩固，機器人市場的星星之火在不遠的將來將呈現燎原之勢。
名詞解釋
關鍵詞：工業機器人；可靠性；測試
中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A
工業機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業機器人以來，機器人技術及其產品發展很快，已成為柔性制造系統（FMS）、自動化工廠（FA）、計算機集成制造系統（CIMS）的自動化工具。
由于工業機器人是元部件眾多，是一復雜系統，它以多自由度方式運動，因而發生的故障可能造成難以預計的后果，具有潛在的人機風險。為此對機器人必須嚴格按照可靠性測試標準進行測試，目的在于：（1）在機器人的設計和整個壽命周期中進行有效的可靠性運行，特別在樣機測試階段，必須將潛在的風險暴露出來加以改進；（2）出現故障后的及時修復性，減少客戶的停機損失；（3）工業機器人的安全性，避免出現人機事故，確保人員安裝調試、編程示教、操作、維護過程的安全。我們以EFORT的工業機器人可靠性指標：MTBF不低于6000H。我們需要從設計、采購、加工制造、裝配、 測試等環節降低產品失效的因素。
1元器件可靠性設計要求
1.1電子元器件可靠性設計
電子器件的選取，必須經過100%環境篩選測試，測試合格的產品才允許采用，按照可靠性分配原則，篩選與元器件失效分析相結合，一旦發現失效，必須對同一類產品進行原因分析，按照5W1H方法進行糾正預防措施分析與整改。
電子元器件的選取按照以下規則：
a.電子元器件決不允許超核運行，應按照降額設計，一般達到85%；
b.線路設計盡量進行動力、信號隔離處理，防止電磁干擾，進行干擾試驗；
c.功能部件進行熱分析，高溫拷機測試；
d.振動測試，一般按照5-200HZ，振幅2mm的掃頻振動測試。
1.2機電產品的可靠性設計
機電產品的設計與驗證，必須100%驗證，在斷路器、線纜、繼電器、接插件等必須進行電流、溫度、頻次等驗證分析，主要為：
a.線路的選取考慮電流、溫度等其它要求；
b.電氣元器件的參數除符合國家標準外，機器人的額外要求不許滿足，比如繼電器的動作次數要求等；
c.接插件的接觸電阻、電流、耐熱等，同時考慮其防錯、易維修性等。
1.3機加部件的可靠性設計
機械加工部件的設計，考慮其材質、加工難度、安全系數等，裝配前必須100%檢查，全部合格后才能安裝，主要包括：
a.設計時用機械專用軟件進行應力分析，確保安全系數在2以上；
b.設計時考慮加工工藝，確保機加的尺寸、行位公差以及粗糙度等；
c.對部分特殊要求的，要控制其材質與工藝，比如：發黑、耐腐蝕等特殊處理。
2關鍵部件可靠性驗證
機器人的關鍵部件測試必須嚴格按照測試大綱進行測試，詳細記錄測試數據并進行分析。
2.1運動控制器與伺服驅動器
運動控制器與伺服驅動器為機器人主要運動控制部件，除電子元器件的可靠性測試外，額外需要進行功能測試，包括：加減速測試、響應測試、正反向運轉電流沖擊測試、CPU負載率測試等。
2.2伺服電機
機器人伺服電機除一般的電機要求外，還要求電機具備高過載能力，同時由于其特殊的安裝與應用環境，需要對其電機油封、制動器都提出很高要求，表現為：
a.電機的油封本身動密封要求很高，盡量采用高質量的雙唇油封，一般測試3000H后進行拆解，分析密封情況；
b.制動器對于機器人為安全部件，其可靠次數必須達到萬級以上，測試為制動器扭力確認，不能出現跌失。
2.3 減速器
在選取減速器的時，考慮電機轉速、設計指標等來選取減速器的減速比、額定扭矩，并降額選取，同時考慮減速器的輸入齒輪配合、油路等，在重要關節考慮設計走線方式與裝配方便性。
2.4管線包
工業機器人本體管線包包括電機驅動線纜，IO線纜，總線線纜等組成，由于機器人的現場應用需求，線纜必須滿足耐扭拉、高揉要求，最少滿足：1000萬次以上的耐彎曲指標。
3 整機可靠性分析與驗證
3.1整機可靠性測試
各部件測試完成后，需要對樣機進行整機測試，按照國家與企業標準對機器人的功能測試外，必須要進行可靠性測試，其中包括控制柜的振動測試、溫控測試、本體振動監視等。
圖1與圖2是我們用加速度傳感器檢測的各軸電機在機器人高速運行時的XYZ三方向的振動情況。
由圖1的測試結果，可以分析原因，進行運動參數調整，減小機器人的本體振動，從圖2中可以看出振動從修改前的5G降到修改后的2G。
3.1.1整機120H功能測試
機器人的120H測試，包括機器人功能測試與拷機測試。功能測試包括：機器人3大坐標系的運動測試、零點復位、IO功能測試、各軸運動范圍與運動空間測試、各軸最大速度、重復精度測試，特殊要求的軌跡精度與D-H參數補償測試等。如圖3所示。
3.1.2整機1000H可靠性測試
在120H測試結束正常后，進入1000H滿載100%速度各空間可達程序運行測試，在測試過程中會監視各軸的運行情況，包括各軸電流、速度等曲線，測試結束后需要再次測試機器人的重復定位精度，分析機械本體與控制系統的精度偏移。同時對電柜整體的溫度、各電機部件溫度，機械傳動部件溫度以及本體噪聲均監控，規定噪聲不大于75分貝。
圖4與圖5表示測試過程中出現的異常與正常電流、速度曲線對比，從圖3中明顯可以看出機器人處于異常狀態，這時需要排查機械本體傳動與電機等原因。
3.1.3整機500H超載加速測試
在完成1000H測試后，還需要對機器人進行130%負載，100%速度下運行，主要進行加速超額檢測，測試過程中，同樣監視各軸的運行情況，包括各軸電流、速度等曲線，測試結束后需要再次測試機器人的重復定位精度，分析機械本體與控制系統的精度偏移。
4 結論
從可靠性工程角度分析，在工業機器人的設計、采購、生產制造、測試等階段都應進行相應的可靠性工作，在設計階段進行可靠性預計與設計；采購、加工階段對質量的薄弱環節進行過程控制與試驗；在樣機階段必須進行可靠性測試與加速，甚至破壞性測試；在應用現場進行故障記錄與搜集，這樣才能提高我們自主機器人的可靠性。
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關鍵詞：工業機器人；工業機器人技術專業；專業設置；課程體系
中圖分類號：G718 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2016）10-0033-04
工業機器人是指面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人，是技術發展最成熟、應用領域最多的一類機器人。高檔數控機床和機器人被列入《中國制造2025》十大領域之一，工信部《關于推進工業機器人產業發展的指導意見》提出，2020年我國將形成較為完善的工業機器人產業體系，機器人密度將達到100 以上，工業機器人裝機量將達到100萬臺。當前，我國工業機器人人才需求旺盛，全國很多高職院校均已開始工業機器人技術專業招生。
一、工業機器人發展狀況
工業機器人主要應用于焊接、搬運、裝配、噴涂和機床上下料等工業自動化領域。目前，國內使用的工業機器人主要分為日系和歐系兩種，具體可分為“四大（市場占比約50%）”和“四小”兩個陣營：“四大”即為瑞典ABB、日本FANUC及YASKAWA（安川）、德國KUKA，“四小”為日本OTC、PANASONIC、NACHI及KAWASAKI。國內工業機器人（市場占比約20%）生產廠商主要有沈陽新松、南京艾斯頓和廣州數控等。
全球工業機器人年裝機量如圖1所示，2014年全球工業機器人密度如圖2所示，國內工業機器人保有量如下頁圖3所示，我國工業機器人不同領域的需求情況如下頁圖4所示。
精密減速機、交流伺服電機和控制器是機器人的關鍵核心部件。我國工業機器人與世界水平相比，高精度機器人減速機基本依賴進口，伺服電機和驅動器大多需要進口，機器人控制器性能與國外差距較大。未來工業機器人總體應用趨勢為：重載、高速、高精度；智能化；信息化和網絡化。
二、工業機器人的人才需求
近年來，我國機器人產業發展迅猛，銷量以年均25%的速度增長，2014年以來，我國連續兩年成為全球第一大工業機器人市場，2015年國內工業機器人保有量更是達到23.5萬臺。我國已成為全球機器人產業最受矚目的市場之一，人才缺口巨大。
從2011年開始，我國已經超過美國成為全球制造業產出第一大國，但隨著我國人口老齡化趨勢加劇，工作年齡人口開始逐年下降。綜合多種因素，我國制造業的未來，急需發展工業機器人產業，急需大量的機器人專業人才。據機械工業信息研究院的統計數據，2013年我國數控機床和機器人專業畢業生為20.8萬人，年度缺口20萬人，到2020年大概需要20萬工業機器人應用人才。廣發證券發展研究中心對我國2015―2020年工業機器人應用專業人才需求情況的預測如圖5所示。
由于機器人及智能裝備產業迅猛發展，對機器人專業人才的需求越來越大，工業機器人的廣泛應用，將成為“中國制造”向“中國創造”轉變的關鍵。因此，緊跟技術進步和社會需求，為企業培養急需的工業機器人高端技術技能型人才，是高職院校當前的重要任務之一。
三、工業機器人技術專業設置情況
據教育部專業備案平臺統計，全國高職院校開設工業機器人技術專業的情況是：2013年有2所，2014年有9所，2015年有45所（其中江蘇省有10所），2016年可望達到100所，具體如圖6所示。
目前，在國內高職院校中，工業機器人技術專業人才培養剛剛起步，多數院校都是在2013年后開始該專業招生工作。由此可見，構建合理有效、適應企業崗位人才需求的工業機器人技術人才培養模式，加強該專業課程體系建設、實訓室建設和師資隊伍建設，成為高職院校工業機器人技術相關專業建設的當務之急。
四、工業機器人技術專業人才培養目標定位分析
（一）工業機器人產業鏈分析
由下頁圖7可知，在工業機器人產業鏈中，從事工程安裝調試、項目設計集成以及后續服務的下游產業是適應高職院校工業機器人技術專業人才培養目標需求的。
（二）在職人員、中職中專、高職高專及應用型本科工業機器人技術專業人才培養目標
工業機器人技術專業人才培養目標是：培養機器人研發（博士/碩士）、工程設計（本科）、機器人及生產線安裝、調試、維護、運行、系統集成與故障診斷（高職/技師）等高端技能型專門人才。
高職院校工業機器人技術專業應面向制造類、應用類等企業，培養從事工業機器人安裝、調試、運行、維修和維護保養等工作的技術技能型人才。該專業畢業生應掌握機械設計裝調、PLC、智能傳感、伺服變頻、機器人仿真與編程和自動化控制系統集成等知識和技能要求，需要具備電氣與機械方面的綜合應用能力。具體如圖8所示。
五、高職工業機器人技術專業課程設置范例
（一）工業機器人技術專業課程體系
某高職院校工業機器人技術專業課程體系如圖9所示。根據當地工業機器人技術人才需求市場調研，確定了該校工業機器人技術專業人才的目標定位，是面向制造類、應用類、集成類企業，培養工業機器人的編程、維護、集成能力，主要從事的工作是：工業機器人的現場編程、離線編程、系統維護及故障診斷維修；工業機器人集成系統的安裝與調試；工業機器人銷售和售后服務工作。該專業主要就業崗位為：中小型企業技術研發、產品升級設計與制造、系統集成應用及經營管理等工作的項目主管及工程師；在國家大中型企業自動化生產線機器人工位從事安裝、調試、運行、維修和維護保養等技術工作的機電維修工。
（二）實訓條件建設
工業機器人技術專業實訓條件建設投資巨大，可以充分利用現有實驗、實訓設備，逐步逐年進行規劃、完善，建設的基本原則是：總體規劃、分步實施。實訓室建設依次分為基礎、仿真、工作站、簡單系統和復雜系統等，具體由機器人技術基礎實訓室、機器人技術仿真實訓室、機器人編程與操作實訓室、機器人系統集成實訓室及機器人智能制造綜合實訓室等組成。
1.機器人技術基礎實訓室
配置全開放的教學機器人平臺，學習工業機器人技術基礎知識，掌握機器人典型機械結構、控制架構和軟件操作方法，設備注重開放性及可參與性，學生可親自動手對機器人進行拆裝組合，鍛煉學生的識圖能力、工具使用能力和裝配工藝能力。其承擔的主要實訓項目有：工業機器人基本認識，電機選型與性能測試，機電設備典型傳動與元器件選型，機器人機電系統拆裝與聯接，減速器減速原理與安裝，工業機器人構形與應用，機電設備安裝與調試，PLC與人機界面編程與通訊，氣動元器件選型與管路連接，典型傳感器安裝與應用及機電設備故障診斷與處理等。
2.機器人技術仿真實訓室
配置數字模型仿真、半實物仿真和實物驗證系統，學習機器人系統參數對性能的影響，模擬操作機器人、搭建典型機器人工作站和生產線等，可實現模擬仿真作業。通過實際機器人工作站驗證仿真效果，降低教學和實訓成本，提高安全性。其承擔的主要實訓項目有：機器人編程與操作，CAD建模與導入，仿真過程操作，機器人作業應用仿真和虛擬仿真操作機器人等。
3.機器人編程與操作實訓室
配置各種典型的工業機器人和簡單的作業工具，學習操作單獨的機器人，熟練掌握工業機器人的編程操作。其承擔的主要實訓項目有：工業機器人示教器編程操作，工業機器人示教指令和參數設定，機器人坐標系的建立，工業機器人I/O控制應用，工業機器人簡單外設，簡單軌跡運行編程與示教，工業機器人搬運、裝配、焊接、碼垛編程與示教及并聯機器人分揀作業編程等。
4.機器人系統集成實訓室
配置各種典型的工業機器人工作站，學習工業機器人的系統成站技術、各種典型的作業工藝、典型的外設和通信接口技術等。其承擔的主要實訓項目有：工業機器人初始化與參數設置，工業機器人I/O分配與接線，工業機器人與PLC的I/O通訊，工業機器人安裝與接線，工業機器人編程與調試，工業機器人上下料、焊接、打磨、噴涂工作站安裝與接線，工業機器人上下料、焊接、打磨、噴涂工作站編程與調試，工業機器人上下料、焊接、打磨、噴涂工作站夾具選擇與設計及工業機器人維修保養等。
5.機器人智能制造綜合實訓室
配置典型多工業機器人工作站及常用設備，學習工業機器人系統成線技術，掌握智能生產管理、PLC主控、總線與網絡通信、人機交互（HMI）、作業流程優化等核心技術，提高大系統掌控能力。其承擔的主要實訓項目有：生產線綜合維護，復雜自動化系統安裝，HMI編程，工業機器人安裝與調試，PLC編程與網絡通訊技術，系統故障診斷與維護等。
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【關鍵詞】工業機器人；產業化發展；現狀；對策
1引言
工業機器人不僅代表著智能與柔性的新型制造業模式，同時是我國制造業競爭力提升與產業升級的重要標志。發展機器人是先進國家應對金融危機推動產業改革的重要戰略手段，對我國的工業機器人產業化發展起到積極的參照作用。自2010年以來，自動化技術的創新發展，工業機器人技術的不斷革新，讓市場上對于工業機器人的需求量不斷增加，而在我國實施制造強國的戰略背景下，高端裝備自主可控已經成為工業機器人產業發展的重要趨勢。但受各種因素影響，我國自主品牌機器人產業的發展面臨一定的問題，而這也值得相關主體對現狀與產業對策進行深入分析。
2我國工業機器人產業發展的現狀
2.1我國工業機器人產業發展的成果
隨著我國制造業的持續發展，對工業機器人的需求不斷增加，而需求的增長自然拉動了工業機器人行業的迅猛發展。相關數據顯示，2020年我國工業機器人產量達23.71萬套，同比增長19.1%；2021年1～4月我國工業機器人產量達13.64萬套，同比增長73.2%。如此龐大的生產量，意味著工業機器人的應用領域十分廣闊，目前在我國的金屬加工、化工、食品制造等領域都能夠看到工業機器人的身影，而從市場銷售額的情況來看，工業機器人在生產中也頗受歡迎。數據顯示，2019年我國工業機器人市場規模達到57.3億美元，預測在未來銷售量會進一步增長。當然，隨著我國高水平對外開放的不斷推進，工業機器人的進口量也不斷增加，這豐富了市場選擇，也優化了工業機器人的供需格局，推動我國國產工業機器人的不斷發展。
2.2我國工業機器人產業發展的問題
2.2.1開拓本土品牌市場的難度大
外企逐漸壟斷了機器人市場，包括電子與汽車等制造領域，在我國市場的占有率高且競爭力強。發那科等國際龍頭機器人企業的生產力及銷售規模逐年提高。大企業的介入機制不成熟，我國企業的生產機械臂尚未形成龍頭品牌，生產工業機器人的規模小，與KUKA及發那科等外國綜合型集團比，我國從事生產機器人企業的抗風險能力明顯不足。由于外國企業生產工業機器人的成熟度更高，市場用戶的黏度更高，我國生產機器人的企業起步晚且生產裝備不高端，大眾對產品的認可度低，也是阻礙本土品牌市場拓展難度大的重要原因。
2.2.2企業技術不成熟
外國企業對工業機器人的機型比較成熟，主導了通用機器人的技術路線，我國企業仍處于被動學習與摸索性前進的階段，機器人由減速機與控制器等高端裝備集成，但這些設備仍依賴于進口，如減速機被日本企業壟斷，導致我國的品牌產品尚未成熟。隨著技術的滯后性特征逐步突出，技術對我國工業機器人產業發展的制約影響越發突出，加上企業的研發能力不足，雖然高校具備機器人專利，但高校不具備面向市場的穩定產品，缺乏市場成熟技術取代實驗室技術的轉化機制，導致我國工業機器人的發展難以實現產業化。
2.2.3起步困難
由于國內缺乏適用零部件，導致我國自主研發的機制不具備價格優勢，企業的發展規模小，不具備部件采購時的議價能力，零部件的成本高，促使企業單機價格的優勢不足，導致企業雖然想向發展工業機器人的生產進軍，但較高的采購價格使其望而卻步[1]。國內企業不具備零部件的生產與議價能力，小批量購買的價格更高，促使產業難以實現長效發展。產業發展不具規模，技術反饋數據相對缺乏，不利于形成大量投入的零部件研發企業，導致零部件尚未實現成熟過關。相對于機器人整機、零部件的進口反而收取關稅，也增大了國內整機制造企業的起步難度。
2.2.4地方政府重心偏移
在工業機器人發展熱潮的影響下，各地區分別建立了工業園區，但主要以引進外企或合資的推動方式為主。地方政府對外資設廠引進的目的，主要以提高新興產業的產值為主，忽視技術的獲取。大部分外企不想放棄行業壟斷的優勢，向中國遷移生產線，但與中國生產合資品牌產品的意向不足。地方政府默認了外資企業這種只出讓市場而不進行技術轉移的發展方式，同時對外企擠壓國內自主研發企業的行為起到了推動作用。雖然本土企業的數量不斷增多，但自主研發企業的規模相對較小，相互缺乏協調與錯位，小企業存在產品線路模糊與機型發展不成熟等問題，推動產業步入了低端無序競爭的局面。
3推動我國工業機器人產業發展的對策
日本工業機器人的產業發展相對成熟，對我國機器人的產業發展起到了啟發與借鑒等作用，其主要采取以下發展對策：一是綜合性企業集團主導。企業集團可自主研發生產部分零部件，具有較強的產業橫向整合與縱向配套的能力，可利用自身內部市場自主培育技術與產品，能夠維持機器人研發的持續投入。二是選擇適當的戰略路徑及技術路線。堅持立足自由品牌的研發，只引進技術，而不是成型產品，不走合資道路。三是產業鏈上下游共生。走用戶與整機制造商、整機制造商與零部件生產商的合作道路，尤其是RV減速機的生產與行業壟斷。除此之外，采取了利用規模效應整合核心部件與政策支持和研發投入、應用機器人的濃厚文化氛圍、保護本土市場等措施，實現了機器人產業的飛速發展。
3.1樹立正確的戰略邏輯
只有正確的戰略邏輯才能指導正確的實踐。首先，規模拓展與技術提升同步發展。在國內市場國際化發展的進程中，要想解決在國際巨頭企業中夾縫生存的現狀，需不斷提高市場的占有率。但面對整機成本高與核心技術不達標等問題，需制定科學合理的發展戰略，并付出更多的努力與投入，不斷提高產業發展速度，促使產業逐步成熟。在追趕的進程中，需綜合研究我國工業機器人產業的發展現狀與未來發展模式，加大整合技術能力與產業發展的力度，實現穩中求進。關鍵在于形成完整的技術能力，并實現快速的提升，而自主品牌整機是提升完整技術能力的重要前提，采取適當的發展戰略是加速技術能力快速提升的基本保障，還需從主導切入，加強完善技術優勢取代市場優勢的轉化機制。其次，通過量產應用加速技術成熟。工業機器人的典型機型已經定型。因此，生產出性價比高與性能穩定的產品，關鍵在于技術的成熟，而不是前沿技術的廣泛應用。規模化的產品應用利于企業及時發現存在與潛在的問題，根據反饋數據的分析，及時調整與改進產品，而只有實現量產應用，才能加速技術的成熟。改進研發模式是推動我國技術成熟化的關鍵保障，還需走推動產學研用協同創新的道路。我國大量的技術積累主要集中于實驗室技術，尚未實現市場化與產業化。科研院相對于低端的成熟技術，更注重前沿技術的研究，導致我國尚未具備規模化與產業化的成熟技術積累。產業化滯后與成熟技術的不足，也是阻礙科研院發展的重要影響因素，最終形成惡性循環。因此，政府應當加強對企業與科研院合作的引導，加強研究滿足實際需求與市場競爭趨勢的成熟技術。最后，充分利用國內市場，加快核心技術的研發。機器人產業發展的核心是核心技術，雖然目前核心技術很多受制于國外，但機器人產業的發展一方面要加強核心技術的研發，另一方面也要充分重視國內市場，生產適合國人需要的機器人產品，形成規模化發展，為核心技術研發奠定物質與市場基礎。只有兼顧技術研發和市場的擴大，才能發揮協同效應，最終實現技術提升與產業規模的同步發展[2]。機器人市場規模日益擴大，逐步形成了大量細分市場，為中國企業進入細分市場提供了機遇，可通過產業應用的渠道，推動核心技術的研發，再逐步邁向其他市場領域。建立以本土市場培育技術能力的戰略邏輯，是幫助我國企業打破以市場換技術發展瓶頸的關鍵，可加速本土市場向自主技術能力的培育基礎與環境轉化。尤其是自主研發的企業，走以市場培育技術能力的發展策略，有著突出的發展戰略內涵，即利于利用本土市場的機會拓展生存空間；通過本土市場的個性化打包服務，抵消零部件進口的高成本；圍繞本土市場的個性化需求，打造富有特色的產品設計與技術發展模式；通過本土市場的規模應用，帶動機器人技術逐步成熟[3]。但我國企業在細分市場中的發展，需加強關注尚未壟斷市場的新興外企與有話語權和決定權的市場。同時參照優秀企業的發展經驗，走綜合性企業集團模式與在內部推廣產品等發展道路，合理選擇市場切入口，實現各種優秀發展經驗的吸收內化。
3.2開拓發展路徑
依據正確的發展戰略邏輯，加強對整機與零部件、高低端機型、新興與傳統市場、技術能力與產業規模等方面關系的梳理，堅持走錯位發展與整機牽引等發展路徑。首先，走錯位發展與逆向擴散的道路。機器人產業的發展要重視國內市場，雖然諸多核心技術的控制權仍然在國外，但我們可以充分利用國內市場資源，大力發展生活型機器人產品，避其鋒芒，“田忌賽馬”的道理契合于此，錯位發展，擴大生存空間，如化工與飼料及工程機械等市場，促使規模效應快速成型。外企鎖定了機器人技術路徑，我國企業走模仿外企主導產品的道路，會陷入學習與落后的惡性循環中。我國企業需繞開外企鎖定的路徑，通過技術發展模式錯位，快速發展與提升技術能力。我國企業在發展中，需加強對市場情況的分析，摒棄邊緣需求，主打核心需求，制作專用的經濟型機器人，技術逐步成熟后，再向通用機器人的領域邁進。發達國家受現實需求與產業結構的影響，機器人技術應用的擴散路徑，主要以從高端精密產業到低端產業、從傳統市場向新興市場為主。但我國作為發展中國家，自主創新的工業機器人產品，可采取與其相反的擴散路徑，從新興到傳統市場、從低端向高端產業擴散的途徑為主，盡快推動機器人產業發展的跨越[4]。如吉利等本土汽車企業，先發展中低端產品，積累市場經驗與技術后，再逐步向高端產品擴散。其次，要充分發揮“拿來主義”，借鑒國外先進的設備生產經驗，雖然無法觸及核心技術，但國內具有龐大的市場，發揮國外先進技術優勢，同時，借助國內的市場環境，加之國家的扶持，不斷加快核心技術的研發，能夠有效推動機器人產業的發展，為我國該行業的發展走出一條中國特色的道路。我國應重視內外循環的共同發展，一方面，將擴大內需作為戰略基點，打通國民經濟的內在循環，從生產、分配到流通、消費等各個環節，支持工業機器人產業的發展，重點根據供給側改革，推動工業機器人高端設備的轉型升級，提高機器人的制造水平；另一方面，加強外循環，通過高水平的外貿交流，積極引入高端工業機器人，借鑒國外產業發展經驗，加強對外國先進技術的學習，探索“引入—內化—創新”的道路，提升我國工業機器人的生產制造水平。只有按照這樣的思路發展，才能加速低端向高端的擴散進程，自主產品的規模應用與持續研發，是產品技術平臺的核心內容，但我國在機器人的研發過程中，對特定商用機型進行開發與使用及完善同步進行的發展模式相對缺乏[5]。要想發揮整體制造的牽引作用，走零部件商與整機商協同發展及技術攻堅的發展道路，就需要制造商的加強合作，整機制造商從零部件制造商獲取定制的零部件，而整機制造商向零部件商提供需求參數，并反饋零部件的應用情況，以此作為零部件改進磨合的依據，在合作的過程中，逐步提升技術水平。最后，走打包競爭與智能服務的發展路徑。我國工業機器人的產業發展中，普遍存在不具備自主核心部件的問題。但實際上，影響我國機器人產業規模發展的因素較多。在機器人產業發展的初步階段，受本土技術水平的限制，為確保整體產品的性能，需從國外購買核心部件。但部件采購的成本高，同時本土機器人單機價格無競爭優勢。需采取集體采購的方式，降低零部件采購的成本，促使本土企業提供優勢的服務，為用戶提供整體解決方案，逐步滿足國內用戶的需求，不斷向市場靠攏，優質的服務可彌補技術等方面的不足，可作為國內企業業務拓展的戰略方法。隨著自主產品規模化的發展與國產零部件的日益成熟和替換，更利于加速實現整機國產化的發展進程[6]。在此過程中，需堅持研發自主品牌整機與部件的聯合公關。在國產整機市場規模的擴大進程中，會帶動議價能力的逐步提高，更利于降低部件的購置成本。政府應當加強對核心部件突破的支持與投入，推動我國工業機器人產業快速發展，充分發揮打包競爭戰略，在推動國內企業穩中求進發展的作用價值[7]。國內集成服務企業自不斷提高產業主體份額的同時，應當緊跟時展步伐，加強自主創新能力，改進商業模式，整合應用智能化的信息技術，加強對市場需求的分析，從滿足需求入手，積極發展有較高技術壁壘的技術工藝與服務模式，從而帶動企業市場競爭力與占有率的不斷提升[8]。
4結語
影響我國工業機器人產業發展的因素較多，包括外企擠壓與自身技術不成熟等原因。要想實現產業快速成長，還需樹立正確的戰略邏輯，即走發展產業規模占領整機市場與技術攻關并行、以本土市場培育技術能力。在基礎上，加強各辯證關系的分析，走錯位發展與整機牽引和打包競爭等路徑，力求縮小與先進國家在機器人產業發展方面的差距。
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關鍵詞：工業機器人 機電一體化 課程體系
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0221-02
工業機器人是機器人的一種，它由操作機，控制器，伺服驅動系統和檢測傳感器裝置構成，可反復編程，完成各種操作自動化，也可以生產生活中所需的機械設備。這種產品可以解放人的勞動力，也大大提高了生產業的效率，對于產品的質量也很高，所以說工業機器人對生產行業起到了相當大的作用。工業機器人是一種機器裝置，可以自動執行一些難度較高的生產，而且機器人自身的動力系統和控制系統是比較方便我們運用的，因為它能代替人類做一些不可能或者很難完成的事情，或者遵循事先的編程來運行，新型的工業機器人還會依據人工智能技術制定的原則需求行動。裝備制造業自動化水平的不斷提高，更多的生產廠家使用工業機器人進行產品加工制造。工業機器人是一種專門為工業領域設計的多關節機械手，在程序的控制下實現各種復雜運動和高難操作。工業機器人被廣泛應用于搬運物料、自動焊接、部件噴漆、表面拋光等工業領域。
1 專業人才培養目標的定位
近年來，工業機器人不斷普及在企業生產中，所以企業迫切需要相關的技術人才。高校培養的是研發型人才、高職高專培養的是具備一定理論的技能型人才，相比之下技校則主要是培養實際應用、熟悉基本操作與保養維護的技術工人及操作人員。技校以培養應用技術型人才為主，學生的知識水平、技能實力、就業導向應與高校、高職有所不同，因此必須探索適合技校的工業機器人課程教學方案。企業要求相應的專業人才需具備全面的職業能力，從而要求技校走工學結合的人才培養模式道路，其中校企合作有利于工學結合的人才培養模式順利推進。工業機器人課程應定位于為企業培養能夠完成工業機器人編程、操作維護的技術型人才。工業機器人最先應用于汽車制造工業，主要用于焊接，噴漆，上、下物料和搬運。如今工業機器人深化和提高了人的手、足和大腦功能，替代人完成繁重、單調的重復勞動，提高勞動生產率，保證產品質量。工業機器人生產企業需要大批人才氖祿器人生產、安裝、調試、營銷和售后技術服務，工業機器人的應用企業則需要大量人才從事機器人的維護保養和編程操作。為滿足機器人關聯市場對技能型人才的需求，技校在機電一體化專業的主要課程中加入“工業機器人應用”課程，開設機器人的專業方向。
2 專業課程開設的方向
在課程開設的思路上，機電一體化專業緊貼機器人崗位需求、課程內容和教學的過程適應工作崗位要求。按需求開設專業課程，依據企業的用人標準和崗位技術要求，培養從事機器人生產、調試、安裝、維護、保養和營銷等多方面應用技能型人才。在理論教學和技能培養上，全方位提高學生的知識、技能、素養，建立“以工業機器人應用為核心”的課程體系結構。在教學過程中，除了基礎知識學習和綜合訓練，再通過“機械基礎知識模塊、電氣自動化專業知識模塊、嵌入式系統知識模塊”、以及“機器人編程訓練模塊”為重心的專業技能訓練模式。
2.1 基礎知識學習與綜合訓練
該模塊側重強化基礎知識的學習，培養學生機電專業崗位的基本素質。引導學生形成遵紀守法的思想觀念和健康的心理素質，形成積極向上的人生價值觀和樂觀的職業心態，從而適應以后的工作。開展相關的職業規劃教育，引導學生規劃職業生涯。鼓勵學生提高數學能力、英語水平和計算機基礎技能，為以后的專業課程學習做好鋪墊和適應各類企業的機電技術工作崗位。
2.2 機械技術知識的學習
機械技術知識的學習重點在傳授機械原理、機械制圖、液壓與氣動、AUTOCAD、機制工藝方面的相關知識，培養學生機械方面的基本技能和職業素質。從機械手臂開始學習，從而了解機器人的基本機械結構和組成原理，并進一步分解與裝配。與此同時學習機械圖紙的閱讀與繪制，掌握公差與配合的基礎原理知識。最后學習機器人液壓與氣動系統的基本組成和原理，了解其復雜結構與運動方式，剖析各機械零件與其典型機構，掌握機械加工工藝的流程與編制方法。通過理論與實踐教學的協作，為學生打下扎實的機械基礎知識。
2.3 電氣自動化知識的學習
工業機器人應用牽涉到電工技術、PLC、電氣自動化控制、變頻器應用、交流伺服、步進驅動、觸摸屏應用與組態開發等多門自動化類課程的知識和技能。根據工業機器人的組成，分解成多個模塊結構，進行理論與實訓一體教學，掌握以電氣控制為核心的自動化知識。為了保證學生的知識水平和操作技能緊貼企業的要求，學生需要考取維修電工中級證書、電工上崗證書等相關專業證書。
2.4 嵌入式系統的學習
嵌入式系統的學習以工業機器人為方向進行教學，包括電子技術基礎、電子測量、C語言、傳感器應用、FPGA應用、單片機應用等課程。教學過程可以先讓學生動手裝配調試機器人的電路，學習嵌入式系統的硬件電路結構原理和調試方法。同時使用C語言完成機器人的軟件開發和升級調試，從而掌握嵌入式軟件系統開發的過程和規范。在教學活動過程中，緊密圍繞機器人，融合機械基礎、電工電子、傳感器、C語言、單片機、FPGA應用等課程的知識和技能，完成以電路控制為核心的嵌入式系統學習。通過教學實踐表明培養學生的嵌入式系統應用能力，更利于他們適應機器人裝調與維護工作崗位。
2.5 專業技術能力的訓練
工業機器人專業作為機電一體化學科的拓展，涉及知識范圍廣、內容全新抽象，在實施教學過程中我們要采取與之相適應的教學模式和方法。在教學實踐中適當增加理論與實踐一體化的教學的比例，要把總課時至少一半的時間分配給技能實戰訓練，并且建立足夠的訓練機構，能專業的指導技能訓練。這些具體的技能訓練內容包含：工程制圖測繪實訓、零部件拆裝、電工基本技能實訓、電子裝配實訓、電氣繪圖訓練、維修電工實訓、小型智能產品裝調實訓和機器人編程集訓。培養工業機器人是很重要的環節，應該以培養學員對機器人編程的技能為主，因為這個崗位的操作技能要求很重要。其實訓內容以機器人工業搬運、工業弧焊為操作實例，采用多媒體仿真操作與實物操作相組成，培養學生工業機器人的操作維護技能和開發應用技術。
3 專業教學的具體措施
（1）針對工業機器人專業的特點，我們要不斷深入了解行業發展的趨勢，密切關注企業需求。師資力量是培養人才的重要部分，教師的能力高教學的能力相對就高，培養的學生也會比普通教師要高一些，所以加強師資力量是非常重要的。同時，加強人才引進的力度，引進高層次型、實踐型人才，聘請企業專家作為學校的專、兼職教師，不斷提高教師團隊的整體實力。
（2）在教學過程中，教師要做到言傳身教，為了提高學生的安全意識，創建分組活動，相互交流促進學生之間的互動熱情，這樣能更好的加強學生操作能力，提高安全意識。改革以往通過用試卷來簡單的考核學生，考核就是檢查學生們對任務的完成情況，個人的變現以及團隊的表現都能決定最后的評比，而且可以通過小組之間的評比，來進行公正合理的考察，以及完成該任務的個人和團隊表現來綜合考核學生。
（3）根據工業機器人專業人才培養目標的要求，以突出培養學生職業能力和職業綜合素質為目標，遵循學生認知規律和技能成長規律，構建以“生產性實訓”為特征的“基本技能訓練、專項技能訓練、綜合技能訓練”的實踐教學條件體系，滿足本專業課程教學的需要。從生產實際出發，對學生進行真刀實槍訓練。加強對學生技能的訓練，讓學生更能勝任一個崗位，而且還要培養學生的職業道德以及素養，這兩個因素決定著學生工作水平的高低，讓學生們在用人單位競爭時更有優勢。
（4）課后要引導學生自主創新與相互合作。在課堂上，老師要主動鼓勵學生，因為機器人的學習和設計有不同的方法，所以學生之間最重要的就是交流，老師加入到學生之中，鼓勵帶動學生，相互討論自己的設計方法，最后可以進行意見總結。這樣的學習過程，可以鍛煉學生自主解決問題的能力，學生提出問題的同時也在思考問題，這也大大提高了學生們的思考能力。在實踐中，學生不僅掌握了相關知識技能，又鍛煉了個人的實踐與創新能力。除了課堂常規教學外，老師可以適當布置一些課外的機器人設計任務，提高學生的學習興趣，激發他們的學習熱情，老師們也應當加入學生的學習過程中，給予學生更多交流的機會，這樣更容易了解學生在學習設計過程中會遇到的各種各樣的問題。
4 結語
工業機器人是一個有深度發展潛力的學科，并且衍生出許多與之相對應各行業，因而技校學生在其中有巨大的發展空間。技校機電一體化專業要開設工業機器人方向的課程w系，必須緊密聯系機器人應用的崗位需求。我們采用培養學生就職能力方面為主的教學方式，讓學生更能適應技能職業崗位的技術應用水平，能在以后的工作中面對各種挑戰，提高了學生的崗位適應能力，開拓不同領域資源為他們創造更多優質的就業機會。
參考文獻
[1] 陳偉華.獨立學院《機器人技術及其應用》教學探討[J].中國科技信息，2012（7）：196.
關鍵詞：工業機器人；結構庫；關節；模塊化
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A
0.引言
隨著電子技術、通信技術、機械制造技術的快速發展和改進，有力地促進了機器人的應用。機器人能夠模擬人體操作，在工作空間中實現生產活動。工業機器人是一種特殊的機器人，其是現代工業革命和發展的重要組成部分，具有很強的靈活性、適應性，能夠在復雜的、惡劣的、常人不能的環境中進行工作，目前已經在多個國家被列為高新技術發展計劃。工業機器人按照不同的原則可以實現不同的分類，非常復雜，工業機器人應用領域多，功能強大，已經在多種場合取代了人力勞動，具有重要的作用。工業機器人設計過程中，傳統的機器人開發模式是根據機器人的工作環境和實際需求，設計機器人的連桿和關節，設置機器人運動參數。如果機器人工作空間發生改變，就需要進行再設計工作，傳統機器人開發模式不具備可移植性、可重用性，開發周期長，工作量復雜且大，改進工業機器人設計模式已經成為人們研究的重點。
1.工業機器人結構型分析
自20世紀第一臺機器人誕生以來，機器人顯示了非常強大的生命力，已經廣泛地應用于工業生產領域，可以大大地提高工業產品生產質量和產量，并且能夠降低人力勞動強度，成為智能制造時代最為熱門的研究項目。機器人的手臂部分決定其工作空間和形式，因此工業機器人的分類也多依賴于手臂部分的結構坐標形式，主要包括5種類別：
（1）直角坐標式。該類型的機器人3個移動關節按照X、Y和Z互相垂直的模式確定模板執行器的空間位置，其具有結構剛度高、控制無耦合、構型位置精度高等優勢，但是密封叉，工作范圍小并且占地面積大。
（2）圓柱坐標式。該類型的機器人可以基于一個轉動關節和兩個移動關節確定末端執行器的空間位置，其操作精確度較高，工作范圍大，操作空間易于計算，但容易與工作空間中的其他物體產生碰撞，移動關節不易于密封防塵。
（3）球（極）坐標式。該類型的機器人可以基于一個移動關節和兩個轉動關節確定末端執行器所處的空間位置，其占地面積小，精度一般，工作空間大，但是存在避障性和平衡性等問題，不易于操作穩定和可靠。
（4）SCARA。該類型的機器人基于一個移動關節和兩個轉動關節確定其操作空間位置，機器人的垂直運動通過移動關節完成，水平運動通過兩個并聯的轉動關節完成，其體積較小，工作空間非常大，運動速度快，已經在自動裝配、搬運等工業生產中獲取較多的應用。
（5）關節式。該類機器人使用的關節全部為轉動關節，這些關節與人的手臂類似，分別是一個大臂和一個小臂，同時增加了垂直回轉關節，可以模擬人體腰、肩、肘的運動功能，因此關節式機器人工作空間大，占地面積小，避障性好，靈活性強，已經是應用最為廣泛的工業機器人，但是其計算控制較為復雜，存在嚴重的平衡問題，位置精度較低。
2.工業機器人結構庫建立
工業機器人設計可以采用結構模塊原則，在滿足工業生產使用功能的前提下，需要最大程度地減少機器人制造使用的關節數量，降低結構的復雜度，同時模塊之間的接口也需要盡可能的簡單和一致，便于連接、拆卸機器人模塊。模塊劃分還需要充分考慮管理便捷性，提高工業機器人組合靈活性。工業機器人的運動性能取決于連接桿參數，結構模塊劃分非常有利于連桿參數自適應配置，因此工業機器人機構庫建設過程中，基于工業生產功能分解機器人單元模塊，可以將工業機器人劃分為多個模塊，因此工業機器人機構庫主要由基座、末端執行器和關節構成，工業機器人可以使用連桿依次連接，基座是機器人的支撐，關節可以為機器人提供運動功能，末端執行器可以為工業機器人工作提供抓取和細微操作支撐，然后可以使用連桿將這些功能單元連接起來，具體的工業機器人接口卡包括6個類別，分別是基座庫、連桿庫、關節庫、末端庫、手腕庫、連接庫，如圖1所示。
工業機器人結構庫中的組件根據需求設計了不同的尺寸，比如連桿庫中包含3種連桿，連桿1可以連接垂直軸線的組件，連桿2可以連接平行軸線的組件，連桿3可以連接共線軸線的組件，這些組件可以根據不同的應用環境和需求進行選擇，提高了機器人研制的靈活性，滿足多樣性需求。工業機器人結構庫的關鍵組成子庫是關節模塊庫、手腕模塊庫和連接模塊庫。
關節子庫只有一個自由度，其組件分別是移動關節、回轉關節和旋轉關節。回轉關節連接的軸線是共線型，回轉關節1可以應用于機器人腰部，回轉關節2可以實現其他轉動動作；旋轉關節1可以連接的組件軸線是共面垂直型，旋轉關節2連接的組件軸線是異面垂直型，適用于旋轉動作難以實現的連桿模塊。關節子庫設計的目的是靈活調整機器人尺寸，保持接口尺寸一致，按比例協調機器人模型。
手腕子庫可以劃分為3類自由度組件，分別是三自由度手腕、二自由度手腕和單自由度手腕。三自由度手腕可以實現工作空間任意方向移動，應用得最為廣泛，常見的類型包括RBR型和BBR型，R表示旋轉關節，B表示俯仰關節；兩自由度手腕包括RB型、BR型、BB型；單自由度手腕包括R型和B型，手腕使用R型時旋轉角度非常大，可以滿足較多的應用需求。
連接子庫是一種方形結構組件，其包括6個平面，沒有自由度。連接子庫的組件設計目的是為了能夠將任意兩個連桿組件連接起來，這樣就可以形成一個長度加大的連桿，其可以在按比例縮放、調整機器人尺寸時得到廣泛使用；連接模塊也可以應用與機器人轉向，這樣就可以增加其他組件的靈活性、自適應性。連接子庫的設計可以增加機器人的多樣化需求，能夠更好地滿足不同工業生產環境的需求，進一步提高機器人的應用普適性。
結語
隨著電子電路技術、自動化控制技術、通信傳輸技術的快速發展，工業機器人將會在鋼鐵制造、汽車生產、電氣產品生產、國防科工等多個軍民應用領域得到廣泛普及和使用。工業機器人的制造和設計模式也將會得到迅速地提升，以便能夠適應現代工業機器人的大規模需求。論文提出了一種可重用性強、靈活性高的機器人生產結構庫，可以采用模塊化設計原則提高機器人設計、制造的效率，縮短研制周期，增強機器人自適應性，具有重要的作用和意義。
參考文獻
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【關鍵詞】OPC技術 多工業機器人 應用 聯動控制
在過去，對于工業控制而言，應用軟件之間如果想要進行通信，只能夠通過開發自定義接口的方式來完成。這種情況之下，如果應用軟件進行升級，這就必然會導致數據通信方面的不協調，更有甚者還會引起通信系統崩潰的現象。OPC技術就是在這樣的大背景之下誕生的，應用OPC技術之后工業控制中的數據通信，相關的開發人員要做的只是提供統一的接口程序并且遵照OPC技術方面相關的數據通信協議就能夠完成數據通信的過程。可以說正是有了這項技術，自動化系統以及現場設備之間的操作性才有了很大程度上的提高。
1 工業機器人的基本概述
近半個世紀以來，與工業機器人有關的技術得到了顯著的發展，其發展的起點還是科技發達的西方國家。隨著這方面的技術不斷被完善，工業機器人不斷被應用在工業生產的各個環節之中，這為發達國家工業產值了增加做出了不可磨滅的貢獻。隨著國內經濟產業結構的轉型和調整，我們也在不斷通過各種實踐來推動工業機器人在國內工業生產過程中的應用，可以說這在很大程度上推動了國內工業生產力的發展。所以說我們有理由認為工業機器人是現代工業生產中一項不可替代的裝備，因此通過OPC技術，革新其聯動控制部分的工作原理是有非常重要的意義的。
國內開始嘗試將工業機器人運用到工業生產中的原因很大一部分是因為近幾年國內的勞動成本一直在增加，我國原有的勞動力成本的競爭優勢正在漸漸喪失。所以從經濟發展的長遠角度來說通過高科技產業來推動工業生產自動化水平的提高有非常重要的意義。這也是我們國家真正完成經濟轉型的任務所必須要面對的一個難題。現階段很多國內的企業都在嘗試進行工業機器人的設計以及生產業務，在這個過程中涌現出的廣數以及青島軟控等本土企業都在這方面已經生產出了比較完善的產品。但是從總體水平上來說，在這一方面我國與發達國家還存在較大的差距，國外企業生產的工業機器人應用面更廣，而且技術更為成熟。所以說眼下我們要做的就是完善OPC技術在多工業機器人聯動控制之中的應用，真正攻克國內在這方面存在的技術難題，這才是促進這一行業發展的關鍵，這樣也就能夠推動國內的工業生產水平不斷提高。
2 OPC數據存取技術
現如今，OPC技術已經被廣泛應用到了工業制造的相關領域，對于OPC規范來說，OPC數據存取規范是其中的一個非常重要的內容，這部分的功能主要就是對現場設備的相關數據進行存取。OPC數據存取規范中指出，一個OPC客戶端可以連接到一個或者多個OPC服務器上，所以說客戶端與服務器之間的連接是通過定制端口來實現的。而定制接口的開發任務，其實服務器廠商所必須要面對的一個問題。
常見的OPC數據存取服務器主要包括，‘OPC Server、OPC Group、OPC Item’這幾個部分。OPC Server起到的主要是維護服務器信息的作用，同樣可以作為‘OPC Group’的包容器，即可以動態的創建‘OPC Group’。而‘OPC Group’起到的主要是維護自身信息的作用。只有這三部分都在穩定的狀態之下才能夠其發揮預定的作用。
在這里筆者參考的樣本是德國西門子公司生產的SMAT―IC NET OPC服務器，該服務器與客戶端進行溝通的時候是基于定制接口來完成的。
3 OPC技術在多工業機器人聯動控制中的應用
本文假定客戶端從OPC服務器中讀取數據源項的對象值，借此來判斷機器人的狀態，然后通過OPC服務器對其進行寫操作，將啟動命令值傳回相應的對象值之后就可以同時控制三臺工業機器人正常工作。
3.1 工業機器人之間的聯動控制
三臺工業機器人聯動控制過程中，動作編程部分的工作可以由各自的示教盒來進行示教，但是為了保證機器人之間的動作不會相互影響，真正實現聯動控制的效果，應該為每臺機器人設施一定的輸入輸出字節變量。
具體來說，當一臺機器人在進行動作示教時，客戶端應該為其余兩臺機器人下達指令，讓其停止運動，直到接收到繼續運動的信號之后才能夠恢復到運動狀態。當這臺機器人完成動作示教之后，會將一個變量值傳回至OPC服務器，當客戶端讀取這一變量值之后就會向OPC服務器對應的項對象輸入寫入值。這一寫入值就是其余工業機器人繼續運動的信號，示教過程結束。
如果其中一臺工業機器人出現故障，會在停止運動之后向OPC服務器發送相應的信號，而當客戶端讀取到故障信號之后，就會向OPC服務器中寫入一直暫停運動的信號。這樣三臺機器人就會全部停止工作，也就防止了他們相互之間碰撞而發生事故，這時候要想讓其恢復到運動狀態，只能由員工對系統進行重啟。
3.2 數控回轉臺與機器人之間的聯動控制
不同的生產過程，對于工業機器人的運動要求各有不同，而工業機器人的有些動作是需要數控回轉臺來聯動的。具體來說在這個過程中機器人會將對應的變量值輸出到OPC服務器的項對象之中，客戶端讀取到這一信號之后會對數控回轉臺進行調用，這時候數控回轉臺就能夠按照即定的程序來做出規定的運動。這樣數控回轉臺與機器人之間的聯合控制就實現了，但是為了保證這整個控制過程的準確度，我們需要對數控回轉臺的操作系統進行嚴格的論證，保證其不會出現影響聯動控制的問題。
4 總結
OPC技術在多工業機器人的聯動控制之中具有重要的意義，它能夠根據實際的生產需要來機器人的運動過程進行精準的控制。完善這方面的技術，對于推進國內的工業進步是非常有幫助的。但是其中涉及到的一些問題，也需要我們去認真對待，上文是根據筆者的經驗對工業機器人的發展過程以及OPC技術在多工業機器人聯動控制中應用的相關問題進行的總結，希望能夠對推進OPC技術的應用有所幫助。
參考文獻
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作者簡介
沈治國（1977-），男，湖南省長沙市人。碩士學歷。現為湖南現代物流職業技術學院講師，主要從事應用電子技術教育研究。
關鍵詞：工業機器人；V法鑄造；拔澆冒口
0前言
工業機器人動作靈活、定位準確、不知疲倦，在各行業中不斷被開發應用，特別是在高溫、污染、高強度、高危險的勞動場合，越來越得到廣泛應用，在降低工人勞動強度，減少安全事故的同時，提高了企業的經濟效益。在鑄造行業，由于產品利潤率低、環境惡劣（主要是粉塵太多），再加上投資較大，使用后保養、維修費用也高，鑄造企業很少采用工業機器人來參與工作。除上述原因外，鑄造產品還存在產品種類多、批量小、外形不一致、尺寸偏差大等因素，使得機器人應用于鑄造生產線也存在一定難度。但作為工業新秀的機器人，其使用優勢是人類無法比擬的，特別是一些高端鑄造生產線，有些惡劣的工作崗位不使用機器人代替人工確實可惜。青島鑫科機械科技有限公司研發了一條自動化的V法鑄造生產線，根據用戶澆冒口的特點，推薦使用了一款專用的拔澆口和冒口的機器人。
1現有的拔除澆冒口方式
該用戶鑄件達30種類型，澆口和冒口數量以及位置不統一，有的鑄件一個澆口兩個冒口，有的鑄件一個澆口一個冒口；但澆口和冒口有一個共同特點是又扁又長，對稱有兩個鉤取的橫桿，如圖1所示。該用戶當前是用人工拔除澆冒口，方法是做了兩個小撓鉤，雙手手持撓鉤，將撓鉤插入澆冒口橫桿處的凹窩中，轉90°，使撓鉤正好鉤到橫桿下方，雙手同時用力提起，拔出后放置到旁邊。經測試，用力在30kg～90kg之間。有時一次不能提起，需要加大力氣再次使勁提，再提不起來就需要將澆冒口水平晃動一下，使澆冒口發生松動，再。該用戶原生產線生產效率為8型/h，每型多的有3個澆口和冒口，一小時共拔24個澆冒口，其勞動強度之大，可想而知。
2機器人拔除澆冒口
為了降低工人的勞動強度，提高生產線效率，向用戶推薦使用工業機器人進行拔澆冒口。首先機器人需完成的工作：（1）由于是V法造型工藝，澆冒口是埋在砂子里面，上平面與砂平面相平，被2層薄膜蓋住，拔澆冒口前必須先將薄膜沿澆冒口邊沿切開；（2）拿走切下的薄膜；（3）用專門夾具模擬人工勾住澆冒口橫桿；（4）用足夠大的力量將澆冒口提起來，放置到指定的位置。其次機器人拔澆冒口存在的難點：（1）用戶有近30種制品，即30種不同的澆冒口位置；（2）澆冒口插入后再加砂埋起來會有水平位置的偏差，最大偏移量達30mm；（3）由于是木制澆冒口，周圍是石英砂，必須選擇合適的刀具進行切割；（4）切下的薄膜采用什么方式拿到指定地點。
2.1設計方案
通過走訪用戶，調研機器人生產廠家，確立了以下設計方案。
2.1.1機器人的選擇
根據所需要完成的動作，選用6軸垂直多關節型機器人；在拔澆冒口測試中得知最大拔起力為90kg，為防止試驗的片面性，經與用戶確認，機器人選擇載荷180kg的。
2.1.2機器人夾具的設計
機器人廠家專門設計了一款夾具，該夾具有兩個小鉤，使用伺服電機帶動兩個小鉤，使小鉤間距可以按設定的程序調整間距；每個小鉤的軸可以使用90°旋轉汽缸推動旋轉。
2.1.3難題解決
（1）澆冒口位置偏差的解決策略：使用對位視覺相機，直接定位當前澆冒口位置。（2）30多種制品的解決策略：使用30套程序，每套程序對應一種制品澆冒口。用戶在更換模具時，在控制柜中選擇更換的模具型號。如更換前生產線使用的是A、B、C三種模具，系統便按A、B、C三種的程序工作，如果將A換成D，在總控程序中將A換成D，機器人也同樣會執行D程序。
2.1.4切膜
經過一系列試驗，發現使用超聲波切刀能夠很好的將兩層薄膜切開。切下薄膜之后，使用一臺小型吸風機，將切下的薄膜吸附在吸盤上，轉移到指定位置，關閉風機，薄膜掉落。通過以上設計，實現了機器人取代人工拔澆冒口的工作，使該處高強度的人工勞動得以解放，而且工作效率更高。
參考文獻：
[1]閆登坤.機器人打磨和協同作業在管件行業的應用[J].中國鑄造裝備與技術,2020(3):20-22.
