高速高精度工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)及其應(yīng)用

[摘 要]介紹了高速高精度的工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)及其應(yīng)用。在微米級(jí)的高精度、機(jī)器視覺、全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)等方面取得創(chuàng)新。研制了高速高精度智能多軸機(jī)械手、高精度三維自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)、高速非接觸式自動(dòng)噴膠機(jī)等工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品。在精密機(jī)器人研究方面取得了突破性進(jìn)展，打破國(guó)外技術(shù)壁壘，成為iPad、iPhone的生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備，推動(dòng)了我國(guó)制造業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械制造及其自動(dòng)化，工業(yè)機(jī)器人，智能制造

中圖分類號(hào)：TP242.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）23-0388-01

制造業(yè)是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，在一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占60%左右。我國(guó)已成為世界第一制造大國(guó)，卻不是制造強(qiáng)國(guó)。而世界上各個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)，主要是制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。使得制造技術(shù)的重要性日益彰顯。

隨著現(xiàn)代制造技術(shù)浪潮的襲來，自動(dòng)化生產(chǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)工廠成為新一輪制造革命。發(fā)明創(chuàng)新也要圍繞著現(xiàn)代制造技術(shù)的高效化和精密化開展研究?，F(xiàn)在以課題組的研究成果為例說明進(jìn)行說明：

一、高速高精度工業(yè)機(jī)器人系列成果

項(xiàng)目在科技部科、福建省科技廳、廈門市科技局等項(xiàng)目支持下，研發(fā)出國(guó)家發(fā)明專利、軟件著作權(quán)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)12項(xiàng)。研制了基于智能制造的高精度檢測(cè)機(jī)器人、高速高精度智能多軸機(jī)械手、飛行噴射機(jī)器人、光學(xué)檢測(cè)機(jī)械手、高速高精度電子封裝機(jī)器人等工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品。在精密機(jī)器人國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和研究方面取得了突破性進(jìn)展，打破國(guó)外技術(shù)壁壘，成為iPad、iPhone的生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備，推動(dòng)了我國(guó)制造業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。產(chǎn)品被富士康、松下、ABB、索尼、日立等世界500強(qiáng)企業(yè)采用。先后獲國(guó)際發(fā)明展金獎(jiǎng)、福建省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)、福建省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)。

工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）高精度：經(jīng)教育部科技查新工作站查新，目前只有美國(guó)兩家企業(yè)研發(fā)出10微米精度的同類機(jī)器人。而我們的產(chǎn)品經(jīng)廈門市質(zhì)檢院檢測(cè)，定位精度達(dá)1微米（0.0001mm），回轉(zhuǎn)精度達(dá)0.001度，解決了高速運(yùn)動(dòng)中的穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)精度問題。

（2）機(jī)器視覺：通過機(jī)器視覺定位，可以準(zhǔn)確夾取細(xì)微元器件，誤差值小于0.01mm。

（3）控制系統(tǒng)：開發(fā)全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，控制機(jī)器人精確運(yùn)動(dòng)。在作業(yè)過程中實(shí)現(xiàn)“作業(yè)-計(jì)算-反饋-補(bǔ)償”的循環(huán)自動(dòng)補(bǔ)償功能。

二、工業(yè)機(jī)器人的系列應(yīng)用

1、基于飛行噴射機(jī)器人的古籍修復(fù)方法

將飛行噴射系統(tǒng)、CCD機(jī)器視覺系統(tǒng)、激光測(cè)量校準(zhǔn)系統(tǒng)、數(shù)字化自動(dòng)控制系統(tǒng)和高速高精度機(jī)器人相結(jié)合的技術(shù)在古籍修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用，可以對(duì)古籍進(jìn)行數(shù)字化高精度定位修復(fù)。取得了國(guó)家發(fā)明專利。

2、基于智能制造的高精度檢測(cè)機(jī)器人

為了滿足生產(chǎn)進(jìn)度，檢測(cè)裝備也應(yīng)該相應(yīng)提高，形成與智能制造相配合的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備。在非接觸式的基礎(chǔ)上，研發(fā)了基于智能產(chǎn)品制造的1微米級(jí)高精度檢測(cè)機(jī)器人。經(jīng)廈門市質(zhì)檢院檢測(cè)，機(jī)械設(shè)備重復(fù)定位精度達(dá)1微米（0.001mm），產(chǎn)品光學(xué)檢測(cè)時(shí)的解析度達(dá)到1微米/像素。開發(fā)了針對(duì)不同需求的柔性化混合算法系統(tǒng)。綜合應(yīng)用模板匹配法、連接表檢測(cè)方法和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)檢測(cè)方法。同時(shí)采取參數(shù)化矢量檢測(cè)，提高檢測(cè)精度。獲得了福建省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

3、智能制造控制系統(tǒng)

研發(fā)了現(xiàn)代制造工程系統(tǒng)、現(xiàn)代光學(xué)工程虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)、現(xiàn)代工程項(xiàng)目可行性分析系統(tǒng)、工程咨詢決策支持系統(tǒng)等智能制造控制系統(tǒng)。取得了教育部科技成果登記和軟件著作權(quán)。獲得了科技部發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)？項(xiàng)目獎(jiǎng)銀獎(jiǎng)、教育部全國(guó)多媒體課件大賽二等獎(jiǎng)、福建省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

三、現(xiàn)代制造理論研究

主編了教育部國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《數(shù)控加工軟件MasterCAM訓(xùn)練教程》高等教育出版社2016年出版，“十二五”國(guó)家規(guī)劃教材，經(jīng)教育部全國(guó)教材審定委員會(huì)審定。高等教育出版社撰寫出版說明。曾位居高等教育出版社機(jī)械制造類國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材銷量第二名，被二百多所學(xué)校采用?！稊?shù)控機(jī)床應(yīng)用技術(shù)》高等教育出版社2015年出版，教育部“十二五”國(guó)家規(guī)劃教材，經(jīng)教育部全國(guó)教材審定委員會(huì)審定。高等教育出版社撰寫出版說明，高等教育出版社重點(diǎn)推薦教材。《數(shù)控機(jī)床應(yīng)用與編程》高等教育出版社2009年出版，全國(guó)“十一五”規(guī)劃教材。此外，還在中央人民廣播電臺(tái)、Scientific Research Publishing、IEEE、Automatic Manufacturing Systems等國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表論文數(shù)十種。

綜上所述，高速高精度是現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展方向，科技工作者以此為突破口，深入探索、不懈努力，就能發(fā)掘出新的發(fā)明和成果。

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作者簡(jiǎn)介

周迪，男，福建廈門人，主要研究方向：機(jī)械電子工程技術(shù)?？萍疾?、福建省、廈門市各政府部門評(píng)審專家。先后獲得國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)（科技部登記），福建省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)等政府部門認(rèn)定的科技獎(jiǎng)20項(xiàng)。獲得國(guó)家發(fā)明專利、軟件著作權(quán)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)12項(xiàng)。作為項(xiàng)目經(jīng)理主持了豐田、上汽、銀鷺、連天紅、華福等工程技術(shù)咨詢工作，主持編撰了超過200萬字的咨詢報(bào)告。endprint