淺談工業自動化設備、自動生產線、智能設備、智能機器人、工業機器人與智能工業機器人

工業自動化設備

工業自動化設備是眾多自動化產品的統稱，自動化設備是在無人干預的情況下，根據已經設定的指令或者程序，自動完成工作流程與任務的機器設備。自動化設備在制造業、食品生產線、電子電器包裝生產線上有廣泛應用，同時在農業、物流等行業都有重要作用。工業自動化設備主要包括流水線設備和自動化專機兩大類。機械制造自動化是機械化、電氣化與自動控制相結合的結果，處理的對象是離散工件。早期的機械制造自動化是采用機械或電氣部件的單機自動化或是簡單的自動生產線。20世紀60年代以后，由于電子計算機的應用，出現了數控機床、加工中心、機器人、計算機輔助設計、計算機輔助制造、自動化倉庫等。研制出適應多品種、小批量生產型式的柔性制造系統（FMS）。以柔性制造系統為基礎的自動化車間，加上信息管理、生產管理自動化，出現了采用計算機集成制造系統（CIMS）的工廠自動化。

自動生產線

自動生產線是由工件傳送系統和控制系統，將一組自動機床和輔助設備按照工藝順序聯結起來，自動完成產品全部或部分制造過程的生產系統，簡稱自動線。自動線中設備的聯結方式有剛性聯接和柔性聯接兩種，由傳送系統與控制系統組成。數字控制機床、工業機器人和電子計算機等技術的發展，以及成組技術的應用，將使自動線的靈活性更大，可實現多品種、中小批量生產的自動化。多品種可調自動線，降低了自動線生產的經濟批量，因而在機械制造業中的應用越來越廣泛，并向更高度自動化的柔性制造系統發展。

智能設備

智能設備（intelligent device）是指任何一種具有計算處理能力的設備、器械或者機器。功能完備的智能設備必須具備靈敏準確的感知功能、正確的思維與判斷功能以及行之有效的執行功能。

智能設備是傳統電氣設備與計算機技術、數據處理技術、控制理論、傳感器技術、網絡通信技術、電力電子技術等相結合的產物。智能設備主要包括兩方面的關鍵內容：自我檢測是智能設備的基礎；自我診斷是智能設備的核心。智能設備是一種高度自動化的機電一體化設備，由于其結構復雜，在系統中的作用十分重要，因此對智能設備的可靠性有很高的要求。元器件的可靠性、技術設計、工藝水平和技術管理等共同決定了電子產品的可靠性指標。提高產品的可靠性，必須掌握產品的失效規律，只有對產品的失效規律進行全面的了解，才能采取有效的措施來提高產品的可靠性。

工業機器人

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。工業機器人主要分六大類：移動機器人、點焊機器人、弧焊機器人、激光加工機器人、真空機器人、潔凈機器人。

工業機器人最顯著的特點有以下幾個：

一、可編程

生產自動化的進一步發展是柔性啟動化。工業機器人可隨其工作環境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發揮很好的功用，是柔性制造系統中的一個重要組成部分。

二、擬人化

    工業機器人在機械結構上有類似人的行走、腰轉、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業機器人對周圍環境的自適應能力。

三、通用性

除了專門設計的專用的工業機器人外，一般工業機器人在執行不同的作業任務時具有較好的通用性。比如，更換工業機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執行不同的作業任務。

四、科學性

工業機器技術涉及的學科相當廣泛，歸納起來是機械學、微電子學與機電一體化技術的結合。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術的應用，特別是計算機技術的應用密切相關。

當今工業機器人技術正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業環境的自適應能力的方向發展。

工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度；驅動系統包括動力裝置和傳動機構，用以使執行機構產生相應的動作；控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。

工業機器人按臂部的運動形式分為四種。直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動；圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉和伸縮動作；球坐標型的臂部能回轉、俯仰和伸縮；關節型的臂部有多個轉動關節。

工業機器人按執行機構運動的控制機能，又可分點位型和連續軌跡型。點位型只控制執行機構由一點到另一點的準確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業；連續軌跡型可控制執行機構按給定軌跡運動，適用于連續焊接和涂裝等作業。

智能機器人

到目前為止，在世界范圍內還沒有一個統一的智能機器人定義。大多數專家認為智能機器人至少要具備以下三個要素：一是感覺要素，用來認識周圍環境狀態；二是運動要素，對外界做出反應性動作；三是思考要素，根據感覺要素所得到的信息，思考出采用什么樣的動作。感覺要素包括能感知視覺、接近、距離等的非接觸型傳感器和能感知力、壓覺、觸覺等的接觸型傳感器。這些要素實質上就是相當于人的眼、鼻、耳等五官，它們的功能可以利用諸如攝像機、圖像傳感器、超聲波傳成器、激光器、導電橡膠、壓電元件、氣動元件、行程開關等機電元器件來實現。對運動要素來說，智能機器人需要有一個無軌道型的移動機構，以適應諸如平地、臺階、墻壁、樓梯、坡道等不同的地理環境。它們的功能可以借助輪子、履帶、支腳、吸盤、氣墊等移動機構來完成。

在運動過程中要對移動機構進行實時控制，這種控制不僅要包括有位置控制，而且還要有力度控制、位置與力度混合控制、伸縮率控制等。智能機器人的思考要素是三個要素中的關鍵，也是人們要賦予機器人必備的要素。思考要素包括有判斷、邏輯分析、理解等方面的智力活動。這些智力活動實質上是一個信息處理過程，而計算機則是完成這個處理過程的主要手段。智能機器人根據其智能程度的不同，又可分為三種：傳感型機器人、交互型機器人、自主型機器人。

智能工業機器人

具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業機器人，能在較為復雜的環境下工作；如具有識別功能或更進一步增加自適應、自學習功能，稱為智能工業機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應環境，并自動完成更為復雜的工作。