高速高精度工業機器人的研發及其應用

[摘 要]介紹了高速高精度的工業機器人的研發及其應用。在微米級的高精度、機器視覺、全閉環伺服控制系統等方面取得創新。研制了高速高精度智能多軸機械手、高精度三維自動點膠機、高速非接觸式自動噴膠機等工業機器人產品。在精密機器人研究方面取得了突破性進展，打破國外技術壁壘，成為iPad、iPhone的生產自動化設備，推動了我國制造業自動化的發展。

[關鍵詞]機械制造及其自動化，工業機器人，智能制造

中圖分類號：TP242.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）23-0388-01

制造業是現代國民經濟的重要支柱，在一個國家的生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。我國已成為世界第一制造大國，卻不是制造強國。而世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。使得制造技術的重要性日益彰顯。

隨著現代制造技術浪潮的襲來，自動化生產代替傳統工廠成為新一輪制造革命。發明創新也要圍繞著現代制造技術的高效化和精密化開展研究。現在以課題組的研究成果為例說明進行說明：

一、高速高精度工業機器人系列成果

項目在科技部科、福建省科技廳、廈門市科技局等項目支持下，研發出國家發明專利、軟件著作權等知識產權12項。研制了基于智能制造的高精度檢測機器人、高速高精度智能多軸機械手、飛行噴射機器人、光學檢測機械手、高速高精度電子封裝機器人等工業機器人產品。在精密機器人國家標準和研究方面取得了突破性進展，打破國外技術壁壘，成為iPad、iPhone的生產自動化設備，推動了我國制造業自動化的發展。產品被富士康、松下、ABB、索尼、日立等世界500強企業采用。先后獲國際發明展金獎、福建省科學技術進步二等獎、福建省科學技術進步三等獎等科技獎。

工業機器人產品創新點：

（1）高精度：經教育部科技查新工作站查新，目前只有美國兩家企業研發出10微米精度的同類機器人。而我們的產品經廈門市質檢院檢測，定位精度達1微米（0.0001mm），回轉精度達0.001度，解決了高速運動中的穩定性和運動精度問題。

（2）機器視覺：通過機器視覺定位，可以準確夾取細微元器件，誤差值小于0.01mm。

（3）控制系統：開發全閉環伺服控制系統，控制機器人精確運動。在作業過程中實現“作業-計算-反饋-補償”的循環自動補償功能。

二、工業機器人的系列應用

1、基于飛行噴射機器人的古籍修復方法

將飛行噴射系統、CCD機器視覺系統、激光測量校準系統、數字化自動控制系統和高速高精度機器人相結合的技術在古籍修復領域的應用，可以對古籍進行數字化高精度定位修復。取得了國家發明專利。

2、基于智能制造的高精度檢測機器人

為了滿足生產進度，檢測裝備也應該相應提高，形成與智能制造相配合的光學檢測設備。在非接觸式的基礎上，研發了基于智能產品制造的1微米級高精度檢測機器人。經廈門市質檢院檢測，機械設備重復定位精度達1微米（0.001mm），產品光學檢測時的解析度達到1微米/像素。開發了針對不同需求的柔性化混合算法系統。綜合應用模板匹配法、連接表檢測方法和數學形態學檢測方法。同時采取參數化矢量檢測，提高檢測精度。獲得了福建省科學技術進步三等獎。

3、智能制造控制系統

研發了現代制造工程系統、現代光學工程虛擬實驗室系統、現代工程項目可行性分析系統、工程咨詢決策支持系統等智能制造控制系統。取得了教育部科技成果登記和軟件著作權。獲得了科技部發明創業獎？項目獎銀獎、教育部全國多媒體課件大賽二等獎、福建省科學技術進步三等獎。

三、現代制造理論研究

主編了教育部國家級規劃教材《數控加工軟件MasterCAM訓練教程》高等教育出版社2016年出版，“十二五”國家規劃教材，經教育部全國教材審定委員會審定。高等教育出版社撰寫出版說明。曾位居高等教育出版社機械制造類國家級規劃教材銷量第二名，被二百多所學校采用。《數控機床應用技術》高等教育出版社2015年出版，教育部“十二五”國家規劃教材，經教育部全國教材審定委員會審定。高等教育出版社撰寫出版說明，高等教育出版社重點推薦教材。《數控機床應用與編程》高等教育出版社2009年出版，全國“十一五”規劃教材。此外，還在中央人民廣播電臺、Scientific Research Publishing、IEEE、Automatic Manufacturing Systems等國內外期刊發表論文數十種。

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

參考文獻

[1] 周迪.基于飛行噴射機器人的古籍修復方法：201510095897.5[P].2016-07-13.

[2] 周迪.基于光學檢測機械手的古籍修復方法：201510085782.8[P].2017-05-03.

[3] 周迪.基于機器視覺與激光檢測的高速高精度電子封裝機器人：201520085500.X[P].2015-07-29.

[4] 周迪.一種安裝有機械手自動取放式裝置：201520115682.0[P].2016-09-07.

[5] 周迪.現代制造工程系統：2015SR077851[P].2015-05-08.

[6] 周迪.現代光學工程虛擬實驗室系統：2014SR010793[P].2014-01-24.

[7] 周迪.現代化加工中心三維設計圖：2015-F-00191065[P].2015-04-16.

[8] 周迪.智能化立體車庫工程設計作品：2015Z11S014624[P].2015-06-02.

作者簡介

周迪，男，福建廈門人，主要研究方向：機械電子工程技術。科技部、福建省、廈門市各政府部門評審專家。先后獲得國際發明展覽會金獎（科技部登記），福建省科學技術進步獎等政府部門認定的科技獎20項。獲得國家發明專利、軟件著作權等知識產權12項。作為項目經理主持了豐田、上汽、銀鷺、連天紅、華福等工程技術咨詢工作，主持編撰了超過200萬字的咨詢報告。endprint