第一篇：工業(yè)窯爐論文

工業(yè)爐窯節(jié)能

姓名：

班級：熱能

XXX

學號：XXXXXXXX

一、工業(yè)爐窯歷史、現(xiàn)狀、分類

作為將物料或工件進行冶煉、焙燒、燒結、熔化、加熱等工序的熱工設備，工業(yè)爐窯中國早在商代就已經(jīng)出現(xiàn)了較為完善的煉銅爐，其爐溫可達1200℃。在春秋時期，伴隨著提高爐溫技術的發(fā)展，在當時出現(xiàn)了鑄鐵。

1794年，世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。之后，在1864年，在西門子（英）的蓄熱式爐原理基礎之上，馬?。ǚǎ┙ㄔ炝说谝慌_用氣體燃料加熱的煉鋼平爐。通過使空氣和煤氣在蓄熱室所進行的高溫預熱，他使爐溫達到了煉鋼所要求的1600℃以上的溫度。

到20世紀20年代，電能供應逐漸充足，開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應爐在工業(yè)上達到了廣泛的應用。與此同時機械化和自動化爐型的出現(xiàn)，在一定程度上提高了爐子生產(chǎn)率并改善了勞動條件。二十世紀50年代，無芯感應爐得到迅速發(fā)展。后來又出現(xiàn)了電子束爐，利用電子束來沖擊固態(tài)燃料，能強化表面加熱和熔化高熔點的材料。

目前，我國約有13萬臺工業(yè)爐窯，其中主要分布在冶金、建材、機械和化工等四個部分，約占爐窯總數(shù)的85%以上。年總能耗量為全國總能耗量的25%，燃料爐與電爐比例相當。燃燒方式較為原始，勞動強度大，環(huán)境污染，重燃耗高，爐子熱效率低，自動監(jiān)測與控制手段差為我國工業(yè)爐窯現(xiàn)階段主要問題。

工業(yè)爐的分類主要可根據(jù)、工藝特點、工作溫度、熱工操作特點、工作制度進行分類。在工業(yè)中常用爐窯主要有一下幾大類：熔煉爐、熔化爐、加熱爐、石化用爐、熱處理爐、燒結爐、化工作爐、燒成爐、燒成窯、干燥爐（窯）、熔煅燒爐（窯）、電弧爐、感應爐（高溫冶煉）、煉焦爐、焚燒爐、其他工業(yè)爐窯。

二、工業(yè)爐窯節(jié)能現(xiàn)狀

工業(yè)爐的能耗受許多方面因素的影響，但在目前節(jié)能主要措施一般都離不開優(yōu)化設計、改進設備、回收余熱利用、加強檢測控制和生產(chǎn)管理等幾個方面。

1、熱源改造，燃燒系統(tǒng)改造

在我國，部分工業(yè)爐窯所采用技術與世界先機技術相比，存在許多不足。同時加之

更換成本高等方面因素，在很大程度上增加了能源消耗。因此，科學技改就十分重要。

進行節(jié)能技術改造，全面地了解工業(yè)爐的熱工過程，分析、診斷加熱爐的“病情”，找出其“病因”便離不開科學的測試方法。目前所采用的熱工測試方法中，熱平衡測試是受到公認的測試方法。

通過對工業(yè)爐的熱工測定，使加熱爐的熱效率進一步提高，單耗下降，并獲得加熱爐運行經(jīng)濟技術性能指標的各項參數(shù)，分析加熱爐運行情況，及時調整加熱爐工況，使其達到運行的最佳狀態(tài)，從而找出節(jié)約能源的有效途徑和方向。這便是熱工測試的主要目標。

但是，熱工測試方法在使用過程中存在一些問題，例如測試繁雜、模擬生產(chǎn)穩(wěn)定工況易失實，這使測試在一定程度上與實際產(chǎn)生了不小的差距。因此，在測試技術方面在未來的發(fā)展中將會成為部分專家、學者等研究的方向。

2、窯爐結構改造

通過測試后，對爐窯便有了初步了解，也為技術改造提供了改進的依據(jù)。在設計爐窯時，首先應盡量采用符合生產(chǎn)工藝要求的新型節(jié)能爐窯。在實踐中通?？紤]的通常有爐型、材料、密封、熱傳遞（燃燒）過程、溫度分布等。根據(jù)相關資料，主要有以下幾種節(jié)能措施:（1）采用圓形爐膛替代箱形爐膛，可強化爐膛對工件均勻傳熱的效果，減少爐壁散熱量，使爐膛形成一個熱交換系統(tǒng)，在加熱元件，爐襯和工件3者之間進行熱交換。通過采用合理的爐膛空間和在不增大爐膛空間容積的前提下，加大爐內壁面積，以增大熱交換面積的方式提高爐膛熱交換從而提高熱效率。

（2）在爐膛內安設風扇，加強爐內對流傳熱。特別是小型加熱爐，高速氣流可破壞停滯在工件表面阻礙傳熱和界面反應爐氣邊界底層，起到縮短加熱時間和加快提高工件溫度的作用。

（3）爐體密封，包括爐膛內各引出構件，爐殼，爐門等處的密封。爐體密封不嚴，將會造成到處跑火、漏火，造成能源大量浪費、設備燒壞、環(huán)境惡劣等狀況，因此爐體密封直接影響工件品質和能耗，同時密封也是爐內氣氛控制的關鍵。而耐火纖維制品的出現(xiàn)，為解決爐體密封創(chuàng)造了條件，實現(xiàn)了軟密封。

（4）采用耐火澆注料整體澆注的加熱爐具有強度高、整體性、氣密性好、壽命長

等優(yōu)點。

（5）采用新型爐用材料，優(yōu)化爐襯結構。爐襯在保證爐子的結構強度和耐熱度的前提下，應盡量提高保溫能力和減少儲蓄熱。單純依靠增加爐襯厚度來降低爐外壁溫度不僅會增加爐襯儲蓄熱和成本，而且相應地減少了爐底面積的有效利用率。選用耐火纖維、巖棉等作為保溫層，用輕質磚作為爐體的內襯，減少爐體的蓄熱損失，增強爐子的隔熱保溫，減少爐墻的散熱損失。

（6）在爐圍內壁涂高溫高輻射涂料，強化爐內的輻射傳熱，有助于熱能的充分利用，其節(jié)能效果為3％～5％，是近期較先進的節(jié)能方法。

（7）根據(jù)不同工況，采用不同燒嘴。例如，調焰燒嘴、平焰燒嘴、高速噴嘴、自身預熱燒嘴、低氧化氮燒嘴以及近來研制成的蓄熱式燒嘴，為適應煤氣和柴油的使用提供了多種先進的燃燒器。正確地使用高效先進燃燒器一般可以節(jié)能5％以上。平焰燒嘴最適合在加熱爐上使用，高速燒嘴適用于各類熱處理爐和加熱爐，自身預熱燒嘴是一種把燃燒器、換熱器、排煙裝置組合為一體的燃燒裝置，適用于加熱熔化、熱處理等各類工業(yè)爐。

（8）根據(jù)燃料種類，選擇性能良好的節(jié)能型燃燒裝置和與之相配套的風機、油泵、閥件以及熱工檢測與自動控制系統(tǒng)，保證良好的燃燒條件和控制調節(jié)功能也是行之有效的節(jié)能措施。

在燃燒技術方面，常規(guī)的節(jié)能燃燒技術有：高溫空氣燃燒技術，富氧燃燒技術，重油摻水乳化技術、高爐富氧噴粉煤技術、普通爐窯燃料入爐前的磁化處理技術等。其中應用廣泛的有：高溫空氣燃燒技術和富氧燃燒技術。

高溫空氣燃燒技術是90年代發(fā)展起來的一項燃燒技術。高溫空氣燃燒技術通過蓄熱式煙氣回收，可使空氣預熱溫度達煙氣溫度的95％，爐溫均勻性≤±5℃，其燃燒熱效率可高達80％。該技術具有高效節(jié)能、環(huán)保、低污染、燃燒穩(wěn)定性好、燃燒區(qū)域大、燃料適應性廣、便于燃燒控制、設備投資降低、爐子壽命延長、操作方便等諸多優(yōu)點。但高溫空氣燃燒還存在諸如各熱工參數(shù)間和設計結構間的定量關系，控制系統(tǒng)和調節(jié)系統(tǒng)的最優(yōu)化，燃氣質量和蓄熱體之間的關系，蓄熱體的壽命和蓄熱式加熱爐的壽命的提高等一些問題，有待進一步去探索。

采用氧氣濃度高于21％的氣體參與燃燒的技術，叫富氧燃燒技術。富氧燃燒的技術

主要是研制適合工業(yè)爐窯實用的燃燒器。富氧助燃技術具有減少爐子排煙的熱損失、提高火焰溫度、延長爐窯壽命、提高爐子產(chǎn)量、縮小設備尺寸、清清生產(chǎn)、利于CO2和SO2的回收綜合利用和封存等優(yōu)點。但富氧燃燒含氧量的增加導致溫度的急劇升高，使NOx增加，這是嚴重制約富氧燃燒技術進入更多領域的因素之一。另外在工業(yè)爐窯上設計采用富氧空氣助燃時，應該避免爐內溫度場不均勻。

3、余熱回收與利用

余熱包括高溫廢氣余熱、冷卻介質余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學反應余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調查，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17％～67％，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60％。

煙氣帶走的熱量占燃料爐總供熱量的30％～70％，因此，將煙氣中的余熱回收利用將會是節(jié)約能源的又重點。通常煙氣余熱利用途徑有：

（1）裝設預熱器，利用煙氣預熱助燃空氣和燃料。

（2）裝設余熱鍋爐，產(chǎn)生熱水或蒸汽，以供生產(chǎn)或生活用。（3）利用煙氣作為低溫爐的熱源或用來預熱冷的工件或爐料。

我國從五十年代開始在工業(yè)爐窯上采用預熱空氣的預熱器，其中主要形式為管式、圓筒輻射式和鑄鐵塊狀等形式換熱器，但交換效率較低。八十年代，國內先后研制了噴流式，噴流輻射式，復臺式等換熱器，主要解決中低溫的余熱回收。在100度以下煙氣余熱回收中取得了顯著的效果，提高了換熱效率。但在高溫下仍因換熱器的材質所限，使用壽命低，維修工作量大或固造價昂貴而影響推廣使用。

21世紀初國內研制出了陶瓷換熱器。其生產(chǎn)工藝與窯具的生產(chǎn)工藝基本相同，導熱性與抗氧化性能是材料的主要應用性能。它的原理是把陶瓷換熱器放置在煙道出口較近，溫度較高的地方，不需要摻冷風及高溫保護，當窯爐溫度1250-1450℃時，煙道出口的溫度應是1000-1300℃，陶瓷換熱器回收余熱可達到450-750℃，將回收到的的熱空氣送進窯爐與燃氣形成混合氣進行燃燒，可節(jié)約能源35%－55%，這樣直接降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟效益。

陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發(fā)展，因為它較好地解決了耐腐蝕，耐高溫等課題，成為了回收高溫余熱的最佳換熱器。經(jīng)過多年生產(chǎn)實踐，表明陶

瓷換熱器效果很好。它的主要優(yōu)點是：導熱性能好，高溫強度高，抗氧化、抗熱震性能好。壽命長，維修量小，性能可靠穩(wěn)定，操作簡便。是目前回收高溫煙氣余熱的最佳裝置。目前，陶瓷換熱器可以用于冶金、有色、耐材、化工、建材等行業(yè)主要熱工窯爐。

回收煙氣余熱的最有效和應用最廣的是換熱器。我國近年來開發(fā)和推廣應用的高效換熱器有片狀換熱器，各種噴流換熱器，各種插入件管式換熱器，旋流管式換熱器，麻花管式換熱器，各種組合式換熱器，煤氣管狀換熱器和蓄熱式換熱器等。蓄熱式換熱器是今后技術發(fā)展趨勢，其余熱利用后的廢氣排放溫度在200℃以下，節(jié)能效益可達30％以上。

超導熱管是余熱回收裝置的主要熱傳導元件，與普通的熱交換器有著本質的不同。熱管余熱回收裝置的換熱效率可達98％以上，這是任何一種普通熱交換器無法達到的。熱管余熱回收裝置體積小，只是普通熱交換器的1／3。

4、控制系統(tǒng)節(jié)能改造

目前我國工業(yè)爐的能源消耗大，浪費嚴重，普遍存在空氣過剩系數(shù)過大的問題，這主要是由于調節(jié)手段的落后，工人的勞動強度較大，難以保證理想的燃燒工況。因此提高熱工檢測與控制水平，具有很大的節(jié)能潛力。

采用先進的自動控制技術，特別是采用微機控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為工業(yè)爐自動控制的發(fā)展方向。通過設置自動控制系統(tǒng)，以各相關系統(tǒng)的及時精確配合和控制來實現(xiàn)節(jié)能。諸如加熱爐各主要過程變量的定量控制，爐溫與燃料流量的串級控制，燃料與助燃空氣的比值控制以及煙道廢氣的含氧量控制等。

第二篇：窯爐崗位職責

窯爐崗位職責

一、認真學習窯爐熱工技術知識，全面了解爐窯結構，性能和工作原理，熟練掌握窯爐操作。

二、當班應保質保量的完成車間規(guī)定的各項指標任務。

三、嚴格按照燒成制度和操作規(guī)程進行作業(yè)。

四、隨時檢查產(chǎn)品質量，對在燒成過程中產(chǎn)生的產(chǎn)品缺陷要及時查找原因。

五、負責對窯爐突發(fā)事件予以正確，熟練、快速的方法排除，將損失降低至最低限度。

六、愛護窯爐上的各種設備，嚴格執(zhí)行《設備維修保養(yǎng)計劃》的相關規(guī)定。

七、嚴格交接班制度，如實填寫窯爐記錄、設備保養(yǎng)記錄及事故處理記錄等，做好崗位衛(wèi)生工作。

八、嚴格執(zhí)行廠紀廠規(guī)，完成車間或廠部領導臨時交辦的任務。

第三篇：窯爐班長職責

窯爐班長職責

班長全面負責本班日常生產(chǎn)工作、并提前30分鐘上班、了解上一班設備運行、生產(chǎn)狀況、產(chǎn)品質量、以及注意事項

提前15分鐘召開班前會、安排協(xié)調好員工、管理盡量做到公平公正、并做好員工指導培訓工作、達到操作手法合理統(tǒng)一

確保生產(chǎn)操作人員人身安全，加強日常操作的規(guī)范化，杜絕違章事件的發(fā)生、要認真學習和掌握各機械設備運行的性能，并在工作中嚴格執(zhí)行設備的操作規(guī)程與有關注意事項 認真貫徹落實好、生產(chǎn)部車間下達的各項任務指標、協(xié)助上司按質保量完成工作任務、做到承上啟下的重要作用 5 與員工同事溝通勿用過激的言語、以免發(fā)生不必要的沖突、遇事冷靜處理、不煩躁、并做好與其他相關部門的溝通、保障和諧氣氛、不斷提升自身的管理水平素質 6 熟悉并掌握生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)、和各設備的運行參數(shù)、做到心中有數(shù)、便于調整調節(jié)管理 7 熱愛本職、對待工作熱情積極主動、有主人翁精神、有團隊精神、出現(xiàn)問題不推諉、不退縮、處理問題要及時、對待工作不得有怠慢消極之心態(tài) 8 不蠻干、出現(xiàn)問題在規(guī)定時間內【10分鐘】不能處理的須立即上報車間和相關部門、處理后的作好記錄、并口頭上報車間、做好各項工作問題的反饋信息 9 巡檢整線設備、督促監(jiān)督好設備相關責任人對設備的維護保養(yǎng)、達到以、預防為主、修理為輔、減少設備運行的故障率、做好現(xiàn)場管理和場地的衛(wèi)生清潔、保障和提高生產(chǎn)的順利運行 10 做好車間的降能節(jié)耗工作、水電和機物件的管理、嚴禁浪費公司的任何財物 11 注意自身形象、嚴格執(zhí)行廠部和車間的各項規(guī)章制度管理 12 以上認真貫徹落實好、如有未能落實造成嚴重影響將會受到廠部或車間的處罰

第四篇：工業(yè)機器人論文

走進科技論文

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顏衛(wèi)勤

工業(yè)機器人論文

在科技界，科學家會給每一個科技術語一個明確的定義，但機器人問世已有幾十年，機器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個統(tǒng)一的意見。原因之一是機器人還在發(fā)展，新的機型，新的功能不斷涌現(xiàn)。根本原因主要是因為機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學問題。就像機器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對機器人充滿了幻想。也許正是由于機器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。其實并不是人們不想給機器人一個完整的定義，自機器人誕生之日起人們就不斷地嘗試著說明到底什么是機器人。但隨著機器人技術的飛速發(fā)展和信息時代的到來，機器人所涵蓋的內容越來越豐富，機器人的定義也不斷充實和創(chuàng)新。

在此，我僅根據(jù)自己的所學及課本給出的定義概述一下有關機器人的定義。機器人（Robot）是1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》的劇本中，塑造的一個具有人的外表、特征和功能，愿意為人服務的機器奴仆“Robota”一詞衍生出來的。根據(jù)這個定義，我們可以這樣說：機器人是一個在三維空間中具有多自由度的，并能實現(xiàn)諸多擬人動作和功能的機器；而工業(yè)機器人（Industrial Robot）則是在工業(yè)生產(chǎn)上應用的機器人。

而美國機器人工業(yè)協(xié)會（U.S.RIA）提出的工業(yè)機器人定義為機器人是“一種用于移動各種材料、零件、工具或專用裝置的，通過可編程序動作來執(zhí)行種種任務的，并具有編程能力的多功能機械手(manipulator)或者通過不同程序的調用來完成各種工作任務的特種裝置”。日本機器人協(xié)會(JIRA)的定義則是：工業(yè)機器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器(end effector)的，能夠轉動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機器”?？梢娒绹鴻C器人協(xié)會和日本機器人協(xié)會給出了相類似的定義。國際標準化組織(ISO)的定義：“機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務”。而我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。在我國，在工業(yè)領域內應用的機器人我們稱為工業(yè)機器人。通常人們對工業(yè)機器人的定義是：工業(yè)機器人是一種能模擬人的手、臂的部分動作, 按照預定的程序、軌跡及其它要求, 實現(xiàn)抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置。

工業(yè)機器人的最顯著的特點簡單概述為可編程、擬人化、通用性、機電一體化。

工業(yè)機器人由主體、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機座和執(zhí)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(shù)工業(yè)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(tǒng)包括動力裝置和傳動機構，用以使執(zhí)行機構產(chǎn)生相應的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序對驅動系統(tǒng)和執(zhí)行機構發(fā)出指令信號，并進行控制。工業(yè)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(jié)型的臂部有多個轉動關節(jié)。

工業(yè)機器人按執(zhí)行機構運動的控制機能，又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)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(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機構按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。工業(yè)機器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機上已編好的作業(yè)程序文件，通過RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機器人控制柜。

示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒)，將指令信號傳給驅動系統(tǒng)，使執(zhí)行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領動執(zhí)行機構，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應信息，將指令信號傳給驅動機構，使執(zhí)行機構再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人。

具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機器人，能在較為復雜的環(huán)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，即成為智能型工業(yè)機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應環(huán)境，并自動完成更為復雜的工作。

清潔機器人的涵蓋范圍廣泛，依照IFR World Robotic的分類，可分為產(chǎn)業(yè)型與家用型兩大類，在產(chǎn)業(yè)型方面例如地板清潔（吸塵與洗地）、風管空調系統(tǒng)清潔、除草、大樓窗戶清洗、水箱清潔等。目前為止應用最成功的仍屬地板清潔型機器人，包括機場、大賣場、工廠、飯店大廳等大范圍面積的場所，原因在于地板屬于2-D幾何平面，技術相對較為單純。而家用型的地板清潔機器人（吸塵器）在近年來則快速竄起，成為市場主流產(chǎn)品，根據(jù)IFR World Robotics 2005的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，服務型機器人中，清潔機器人仍是主要應用。其中家用清潔機器人更占整體服務型機器人的95%以上，其中2005-2008年更可高達447萬臺。

家用型清潔機器人受到熱烈歡迎的主要原因在于已開發(fā)與開發(fā)中國家多以雙薪家庭為主，并逐漸走向少子化與高齡化的趨勢，在家庭人口結構變少的情況下，清潔工作的替代便成為新興市場發(fā)展的重要需求，遂使的清潔機器人成為各國爭相投入的技術研發(fā)重點。

隨著自動化技術與人工智能的快速發(fā)展，機器人在人類的環(huán)境中扮演越來越重要的腳色。傳統(tǒng)上機器人的應用層面多集中于工業(yè)化的生產(chǎn)系統(tǒng)與制造流程上，專門應付長時間作業(yè)、大量重復性動作、系統(tǒng)復雜且需要精密控制、高危險性等工作上。而近年來的演進則漸漸朝向服務型機器人的方向快速蓬勃發(fā)展。那么在我們身邊有什么樣的機器人呢？ 生活中常見的工業(yè)機器人有如下幾種：

點焊機器人，這主要是針對汽車生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率，提高汽車焊接的質量，降低工人的勞動強度的一種機器人。它的特點是通過機器人對兩個鋼板進行點焊的時候，需要承載一個很大的焊鉗，一般在幾十公斤以上，那么它的速度要求在每秒鐘一米五到兩米這樣的高速運動，所以它一般來說有五到六個自由度，負載三十到一百二十公斤，工作的空間很大，大概有兩米，這樣一個球形的工作空間，運動速度也很高，那么自由度的概念，就是說，是相對獨立運動的部件的個數(shù)，就相當于我們人體，腰是一個回轉的自由度，我們大臂可以抬起來，小臂可以彎曲，那么這就三個自由度，同時腕部還有一個調整姿態(tài)來使用的三個自由度，所以一般的機器人有六個自由度，就能把空間的三個位置，三個姿態(tài)，機器人完全實現(xiàn)，當然也有小于六個自由度的，也有多于六個自由度的機器人，只是在不同的需要場合來配置。

弧焊機器人也是工業(yè)機器人中一個最重要的方面，像我們汽車的后橋，進行焊接的時候，它連續(xù)焊接，所以它的特點是連續(xù)軌跡控制，所以它要求的軌跡精度要求非常高，一般來說也是五到六個自由度，由于它焊槍比較小，所以在五到十公斤就可以了，這個方面是在國際和國內應用非常大的一類機器人，在另一方面像搬運和鉚接，這些工作場合下，像搬運，主要是要求機器人有很高的速度，承載能力很多、很強，像日本的大庫機器人，它可以承載三百公斤，抓取、來進行搬運和碼垛。

醫(yī)療機器人，是近五年來發(fā)展比較迅速的一個新的應用領域，那么這個也可以看到幾個方面，包括人是一個非常珍貴的生物，那么包括人的眼球、神經(jīng)、血管都很精細，那么如果人手術的時候，醫(yī)生來手術，一個是疲勞，另一個人手操作的精度還是有限的，那么這是在德國，一些大學里面，面向人的脊椎，如腰間盤突出這種病，進行識別以后，能夠自動地用機器人來輔助進行定位，進行操作和手術。還有一類叫康復機器人，康復機器人像比方說，現(xiàn)在發(fā)病量比較大的是偏癱和半身不遂這種病患，當他恢復治療完以后，需要對他的肢體進行鍛煉和恢復，那么如果醫(yī)生是有限的，不可能一個醫(yī)生，天天給一個病人進行按摩或牽引這樣的工作，那么家庭的人員都上班，沒有時間照顧，那么用一個機器人，可以對他的手進行牽動，天天強迫他進行鍛煉，使人的肌肉的恢復達到最好，更為精細的工作像很多大學和一些醫(yī)院在開發(fā)像人的腦手術，這個是很危險的事情，但是，已經(jīng)得到了很好的例證，包括北航開發(fā)出了對人腦的定位和鉆孔這樣的工作，還包括像美國已經(jīng)有一千多例機器人對人眼球進行手術，這樣的機器人，還包括通過遙控操作的辦法，實現(xiàn)對人的胃腸這種手術，大家在電視里邊看到，一個機械手，大概有手指這樣粗細的一個機械手，通過插入腹臟以后，人在屏幕上操作這個機器手，同時對它用激光的方法對病灶進行激光的治療，這樣的話，人就不用很大幅度地破壞人的身體，這實際對人的一種解放，是非常好一種機器人，醫(yī)療機器人它也很復雜，一方面它完全自動去完成各種工作，是有困難的，一般來說都是人來參與，這是美國開發(fā)的一個林白手術這樣一個例子，人通過在屏幕上，通過一個遙控操作手來控制另一個機械手，實現(xiàn)通過對人的腹腔進行手術，前幾年我們國家展覽會上，美國已經(jīng)成功的實現(xiàn)了對人的心臟瓣膜的手術和搭橋手術，這已經(jīng)在機器人領域中，引起了很大的轟動，還包括，AESOP的這種外科手術機器人，它實際上通過一些儀器能夠對人的一些病變進行檢查，通過一個機械手就能夠實現(xiàn)對人的某些部位進行手術，還包括遙操作機械手，以及多個醫(yī)生可以在機器人共同參與下進行手術，包括機器人給大夫醫(yī)生拿鉗子、鑷子或刀子來代替護士的工作，同時把照明能夠自動的給醫(yī)生的動作聯(lián)系起來，醫(yī)生的手到哪兒，照明就去哪兒，這樣非常好的，一個醫(yī)生的助手。

由此可見，工業(yè)機器人是人類的得力助手，隨著社會的發(fā)展，大量的工業(yè)機器人把人們從繁重的體力和危險的環(huán)境中解放出來，使人們有更好的崗位去工作，去創(chuàng)造更好的精神財富和文化財富，機器人來做這些危險環(huán)境的工作，展望21世紀工業(yè)機器人將是一個與20世紀計算機的普及一樣，會深入地應用到各個領域，有人說在21世紀的前20年是機器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個重要時期，也是智能機器人發(fā)展的一個關鍵時期，目前國際上很多國家，也對機器人對人類社會的影響的估計提出了新的認識，同時，我們也可以看到機器人技術，涉及到多個學科，機械、電工、自動控制、計算機測量、人工智能、傳感技術等等，它是一個國家高技術實力的一個重要標準。所以，作為當代大學生，作為一名機械專業(yè)的學生，我們的使命任重而道遠。

第五篇：工業(yè)機器人--論文

材料：工業(yè)機器人論文

摘要：工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)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(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術制定的原則綱領行動。機器人技術是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術領域。國際電氣電子工程師協(xié)會IEEE的科學家在對未來科技發(fā)展方向進行預測中提出了4個重點發(fā)展方向，機器人技術就是其中之一。

關鍵詞：工業(yè)機器人；構造；中國工業(yè)機器人；發(fā)展前景；

由來

1920年捷克作家卡雷爾·查培克在其劇本《羅薩姆的萬能機器人》中最早使用機器人一詞，劇中機器人“Robot”這個詞的本意是苦力，即劇作家筆下的一個具有人的外表，特征和功能的機器，是一種人造的勞力。它是最早的工業(yè)機器人設想。

20世紀40年代中后期，機器人的研究與發(fā)明得到了更多人的關心與關注。50年代以后，美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手。

所示，這是一種主從型控制系統(tǒng)，主機械手的運動。系統(tǒng)中加入力反饋，可使操作者獲知施加力的大小，主從機械手之間有防護墻隔開，操作者可通過觀察窗或閉路電視對從機械手操作機進行有效的監(jiān)視，主從機械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機器人的產(chǎn)生為近代機器人的設計與制造作了鋪墊。

1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人?，F(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。1959年第一臺工業(yè)機器人在美國誕生，開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀元

特點

戴沃爾提出的工業(yè)機器人有以下特點:將數(shù)控機床的伺服軸與遙控操縱器的連桿機構聯(lián)接在一起，預先設定的機械手動作經(jīng)編程輸入后，系統(tǒng)就可以離開人的輔助而獨立運行。這種機器人還可以接受示教而完成各種簡單的重復動作，示教過程中，機械手可依次通過工作任務的各個位置，這些位置序列全部記錄在存儲器內，任務的執(zhí)行過程中，機器人的各個關節(jié)在伺服驅動下依次再現(xiàn)上述位置，故這種機器人的主要技術功能被稱為“可編程”和“示教再現(xiàn)”。

1962年美國推出的一些工業(yè)機器人的控制方式與數(shù)控機床大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。后來，出現(xiàn)了具有視覺傳感器的、能識別與定位的工業(yè)機器人系統(tǒng)。當今工業(yè)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(yè)環(huán)境的自適應能力的方向發(fā)展。目前，對全球機器人技術的發(fā)展最有影響的國家是美國和日本。美國在工業(yè)機器人技術的綜合研究水平上仍處于領先地位，而日本生產(chǎn)的工業(yè)機器人在數(shù)量、種類方面則居世界首位。

構造與分類

工業(yè)機器人由主體、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機座和執(zhí)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(shù)工業(yè)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(tǒng)包括動力裝置和傳動機構，用以使執(zhí)行機構產(chǎn)生相應的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序對驅動系統(tǒng)和執(zhí)行機構發(fā)出指令信號，并進行控制。

工業(yè)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(jié)型的臂部有多個轉動關節(jié)。

工業(yè)機器人按執(zhí)行機構運動的控制機能，又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)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(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機構按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。

工業(yè)機器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機上已編好的作業(yè)程序文件，通過RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機器人控制柜。

示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒)，將指令信號傳給驅動系統(tǒng)，使執(zhí)行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領動執(zhí)行機構，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應信息，將指令信號傳給驅動機構，使執(zhí)行機構再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人。

具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機器人，能在較為復雜的環(huán)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，即成為智能型工業(yè)機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應環(huán)境，并自動完成更為復雜的工作。

應用

所謂工業(yè)機器人，就是具有簡單記憶和可變控制程序的自動機械。它是在機械手的基礎上發(fā)展起來的，國外稱為industrial robot。工業(yè)機器人的出現(xiàn)將人類從繁重單一的勞動中解放出來，而且它還能夠從事一些不適合人類甚至超越人類的勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，避免工傷事故和提高生產(chǎn)效率。，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。隨著世界生產(chǎn)力的發(fā)展，必然促進相應科學技術的發(fā)展。工業(yè)機器人能夠極大地提高生產(chǎn)效率，已經(jīng)廣泛地進入人們的生活生產(chǎn)領域。

20世紀50年代末，美國在機械手和操作機的基礎上，采用伺服機構和自動控制等技術，研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置，并將其稱為工業(yè)機器人；60年代初，美國研制成功兩種工業(yè)機器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應用；1969年，美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。此后，各工業(yè)發(fā)達國家都很重視研制和應用工業(yè)機器人。

由于工業(yè)機器人具有一定的通用性和適應性，能適應多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機床結合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。中國的工業(yè)機器人

我國工業(yè)機器人起步于70年代初期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。

70年代是世界科技發(fā)展的一個里程碑：人類登上了月球，實現(xiàn)了金星、火星的軟著陸。我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星。世界上工業(yè)機器人應用掀起一個高潮，尤其在日本發(fā)展更為迅猛，它補充了日益短缺的勞動力。在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機器人。

進入80年代后，在高技術浪潮的沖擊下，隨著改革開放的不斷深入，我國機器人技術的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持?！捌呶濉逼陂g，國家投入資金，對工業(yè)機器人及其零部件進行攻關，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運機器人。1986年國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）開始實施，智能機器人主題跟蹤世界機器人技術的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一

批特種機器人。

從90年代初期起，我國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉變時期，掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術進步熱潮，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進一大步，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎。

雖然中國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進步中，但和國際同行相比，差距依舊明顯。從市場占有率來說，更無法相提并論。工業(yè)機器人很多核心技術，目前我們尚未掌握，這是影響我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要瓶頸。

工業(yè)機器人在世界其他主要國家的發(fā)展：

美國是工業(yè)機器人的誕生地，基礎雄厚，技術先進?，F(xiàn)今美國有著一批具有國際影響力的工業(yè)機器人供應商，像Adept Technologe、American Robot、Emersom Industrial Automation 等。

德國工業(yè)機器人的數(shù)量占世界第三，僅次于 日本和美國，其智能機器人的研究和應用在世界上處于領先地位。目前在普及第一代工業(yè)機器人的基礎上，第二代工業(yè)機器人經(jīng)推廣應用成為主流安裝機型，而第三代智能機器人已占有一定比重并成為發(fā)展的方向。世界上的機器人供應商分為日系和歐系。瑞典的ABB公司是世界上最大機器人制造公司之一。1974年研發(fā)了世界上第一臺全電控式工業(yè)機器人IRB6，主要應用于工件的取放和物料搬運。1975年生產(chǎn)出第一臺焊接機器人。到1980年兼并Trallfa噴漆機器人公司后

工業(yè)機器人的發(fā)展前景

在發(fā)達國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

機器人技術是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術領域。國際電氣電子工程師協(xié)會IEEE的科學家在對未來科技發(fā)展方向進行預測中提出了4個重點發(fā)展方向，機器人技術就是其中之一。1990年10月，國際機器人工業(yè)人士在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業(yè)機器人國際標準大會，并在這次大會上通過了一個文件，把工業(yè)機器人分為四類：⑴順序型。這類機器人擁有規(guī)定的程序動作控制系統(tǒng)；⑵沿軌跡作業(yè)型。這類機器人執(zhí)行某種移動作業(yè)，如焊接。噴漆等；⑶遠距作業(yè)型。比如在月球上自動工作的機器人；⑷智能型。這類機器人具有感知、適應及思維和人機通信機能。

日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)早在上世紀90年代就已經(jīng)普及了第一和第二類工業(yè)機器人，并達到了其工業(yè)機器人發(fā)展史的鼎盛時期。而今已在第發(fā)展三、四類工業(yè)機器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本下一代機器人發(fā)展重點有：低成本技術、高速化技術、小型和輕量化技術、提高可靠性技術、計算機控制技術、網(wǎng)絡化技術、高精度化技術、視覺和觸覺等傳感器技術等。

根據(jù)日本政府2007年指定的一份計劃，日本2050年工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到1.4兆日元，擁有百萬工業(yè)機器人。按照一個工業(yè)機器人等價于10個勞動力的標準，百萬工業(yè)機器人相當于千萬勞動力，是目前日本全部勞動人口的15%。

我國工業(yè)機器人起步于70年代初，其發(fā)展過程大致可分為三個階段：70年代的萌芽期；80年代的開發(fā)期；90年代的實用化期。而今經(jīng)過20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。目前我國已生產(chǎn)出部分機器人關鍵元器件，開發(fā)出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機器人已服務于國內諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上；一批機器人技術的研究人才也涌現(xiàn)出來。一些相關科研機構和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化設計制

造技術；工業(yè)機器人控制、驅動系統(tǒng)的硬件設計技術；機器人軟件的設計和編程技術；運動學和軌跡規(guī)劃技術；弧焊、點焊及大型機器人自動生產(chǎn)線與周邊配套設備的開發(fā)和制備技術等。某些關鍵技術已達到或接近世界水平。

一個國家要引入高技術并將其轉移為產(chǎn)業(yè)技術（產(chǎn)業(yè)化），必須具備5個要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有著“機器人王國”之稱的日本相比，我國有著截然不同的基本國情，那就是人口多，勞動力過剩。刺激日本發(fā)展工業(yè)機器人的根本動力就在于要解決勞動力嚴重短缺的問題。所以，我國工業(yè)機器人起步晚發(fā)展緩。但是正如前所述，廣泛使用機器人是實現(xiàn)工業(yè)自動化，提高社會生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)，引進國外技術和設備，培養(yǎng)人才，打開市場。日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的輝煌得益于本國政府的鼓勵政策，我國在十一五綱要中也體現(xiàn)出了對發(fā)展工業(yè)機器人的大力支持。

總結

1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。1959年第一臺工業(yè)機器人在美國誕生，開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀元。