第一篇:談鋼鐵工業(yè)使用的工業(yè)交換機的比較論文
摘要:現(xiàn)代鋼鐵制造的全流程中,分成了許多工序,建立了許多自動化系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)和信息化系統(tǒng),配置了大量的計算機網(wǎng)絡,需要使用很多交換機。工業(yè)交換機和辦公自動化使用的交換機在性能要求方面有許多不同。作者根據(jù)工作中的實際情況,給出了幾種適合鋼鐵工業(yè)使用的工業(yè)交換機。
關(guān)鍵詞:工業(yè)交換機,鋼鐵工業(yè),赫斯曼,西門子,菲尼克斯
工業(yè)交換機是鋼鐵工業(yè)信息化系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)必不可或缺的網(wǎng)絡設備。作者在工作中,對國外幾種適合鋼鐵工業(yè)的工業(yè)交換機進行了比較,供國內(nèi)技術(shù)人員在網(wǎng)絡設備選型時參考。
1冶金工業(yè)是使用工業(yè)交換機的大用戶
鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)流程是連續(xù)的,分成許多工序。每個工序都有相應的基礎自動化系統(tǒng)(BasicAutomation)、過程控制系統(tǒng)(PCS)。每個工序或者幾個工序有制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。MES上級有ERP、能源管理系統(tǒng)(EMS)及產(chǎn)銷一體化管理系統(tǒng)等。所以鋼鐵工業(yè)全流程需要很多工業(yè)交換機,用于計算機之間或者系統(tǒng)之間的通信。圖1給出了一個鋼鐵企業(yè)使用工業(yè)交換機的網(wǎng)絡拓撲圖。
2鋼鐵工業(yè)對交換機的特殊要求
2.1通用要求
鋼鐵工業(yè)中使用的網(wǎng)絡交換機必須是工業(yè)級產(chǎn)品,對實時性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性以及環(huán)境適應性有更高的要求,工業(yè)交換機能夠能在高溫、強電磁干擾等惡劣環(huán)境條件下正常工作。
2.2其他要求
有的鋼鐵企業(yè)還對工業(yè)交換機提出如下要求:1)交換機支持模塊化配置方式。端口模塊支持帶電熱插拔,可在線更換設備部件,端口支持自適應、自動交叉、自動極性轉(zhuǎn)換功能。支持模塊化配置100M或1000M光口,不得使用光電轉(zhuǎn)換裝置;2)交換機支持多種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和多重冗余方式。網(wǎng)絡自愈時間小于500ms;3)支持端口安全策略,防止未經(jīng)授權(quán)的訪問威脅網(wǎng)絡安全。對交換機的管理也要能夠支持密碼保護機制,4)支持工業(yè)網(wǎng)絡時鐘同步協(xié)議,能夠支持SNTP(簡單網(wǎng)絡時鐘協(xié)議)功能,SNTP可以通過Web或SNMP兩種方式激活,時間分辨率達到100ns;5)可以采用網(wǎng)管軟件(以SNMP簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議為基礎)、IE瀏覽器、超級終端等方式進行網(wǎng)絡管理、診斷、監(jiān)視和報警。支持OPC功能以將網(wǎng)絡設備的監(jiān)控集成到集中監(jiān)控系統(tǒng)中。
2.3赫斯曼工業(yè)交換機與一般OA交換機的比較
下面以德國赫斯曼公司的工業(yè)交換機為例,與一般OA交換機進行對比,3德國赫思曼公司的工業(yè)交換機
3.1赫斯曼工業(yè)交換機的技術(shù)參數(shù)
3.2應用業(yè)績
赫斯曼工業(yè)交換機在國內(nèi)許多鋼鐵公司都有應用,例如:寶鋼梅山鋼鐵EMS(能源管理系統(tǒng)),馬鋼廠EMS,濟鋼EMS,唐山建龍EMS,鞍鋼鲅魚圈燒結(jié)控制系統(tǒng),首鋼遷安煉鋼轉(zhuǎn)爐及連鑄控制系統(tǒng)、2160熱連軋控制系統(tǒng),包鋼鐵集團CSP控制系統(tǒng),本鋼轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)、爐外精煉控制系統(tǒng)、加熱爐區(qū)網(wǎng)絡系統(tǒng),濟鋼焦化控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng),攀鋼1450熱連軋控制系統(tǒng),日照1580熱軋控制系統(tǒng),寧波建龍1780熱軋控制系統(tǒng),天鐵轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)、2160冷軋控制系統(tǒng),酒鋼料場、高爐、轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng),華菱湘鋼高爐、轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng),安陽鋼鐵120T轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng),唐山港陸中厚板軋機控制系統(tǒng),河北鋼鐵舞陽中厚板冷卻控制系統(tǒng),唐山中厚板廠剪切線控制系統(tǒng),新疆八一鋼鐵軋鋼控制系統(tǒng)等等。可見赫斯曼工業(yè)交換機幾乎涵蓋了鋼鐵生產(chǎn)的各個工序。
4西門子公司的工業(yè)交換機
西門子交換機環(huán)網(wǎng)技術(shù)采用西門子獨有的HSR環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù),與傳統(tǒng)利用生成樹協(xié)議或快速生成樹協(xié)議搭建的環(huán)網(wǎng)相比,HSR協(xié)議占用網(wǎng)絡資源很少,并且切換過程可在300ms內(nèi)完成。
4.1西門子工業(yè)交換機的技術(shù)參數(shù)
給出了西門子公司工業(yè)交換機的技術(shù)參數(shù)。西門子工業(yè)交換機技術(shù)參數(shù)表(型號SCALANCEX414-3E)
4.2應用業(yè)績
西門子工業(yè)交換機在國內(nèi)許多鋼鐵公司都有應用,例如:鞍鋼重軌生產(chǎn)線,寶鋼轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)、三熱軋煤氣加壓站EIC系統(tǒng)、鋼管生產(chǎn)線,太鋼高爐控制系統(tǒng)、煉鋼連鑄控制系統(tǒng)。首鋼4300中厚板加熱爐控制系統(tǒng)、2160熱軋加熱爐控制系統(tǒng),中國一重EMS,本溪鋼廠LF精煉爐控制系統(tǒng),安陽鋼鐵110萬噸焦化項目,萊鋼1500熱軋控制系統(tǒng)、冷軋控制系統(tǒng)、120T轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)、大H型鋼生產(chǎn)線,唐鋼不銹鋼550BF&120噸轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)、唐鋼3500中厚板控制系統(tǒng),舞陽中厚板生產(chǎn)線,遼寧凌源鋼鐵中厚板生產(chǎn)線等。
5菲尼克斯公司的工業(yè)交換機
5.1菲尼克斯工業(yè)交換機的技術(shù)參數(shù)
菲尼克斯電氣有限公司的工業(yè)交換機技術(shù)參數(shù),菲尼克斯電氣有限公司的工業(yè)交換機技術(shù)參數(shù)表
5.2應用業(yè)績
菲尼克斯工業(yè)交換機在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)中部分應用業(yè)績?nèi)缦拢菏卒撨w安軋鋼系統(tǒng),濟鋼原料、燒結(jié)、煉鋼網(wǎng)絡,萊鋼煉鋼網(wǎng)絡等。菲尼克斯工業(yè)交換機在石油、石化企業(yè)使用得更多一些。
6結(jié)束語
本文對赫斯曼、西門子、菲尼克斯生產(chǎn)的工業(yè)交換機進行了比較,這三家的工業(yè)交換機都適合鋼鐵工業(yè)中使用。除此以外,思科、美國卓越通訊(TranscendCommunication,Inc.)、魏德米勒等公司的工業(yè)交換機在國內(nèi)鋼廠也有使用業(yè)績。國內(nèi)品牌的工業(yè)交換機在鋼鐵行業(yè)也有應用,但是占市場的份額較少.
第二篇:工業(yè)以太網(wǎng)交換機市場發(fā)展現(xiàn)狀分析
工業(yè)以太網(wǎng)交換機市場發(fā)展現(xiàn)狀分析
現(xiàn)在工業(yè)中,通常會采用專用的工業(yè)交換機,定義不同的太網(wǎng)幀優(yōu)先等級,讓用戶所希望的信息能夠以最快的速度傳遞出去。目前,我國工業(yè)以太網(wǎng)交換機行業(yè)整體上仍處于導入階段,下游客戶主要集中于電力、軌道交通等行業(yè)。預計整個“十二五”期間,工業(yè)以太網(wǎng)交換機平均每年的市場容量在30億元左右,未來3年的復合增速將達25%。
工業(yè)以太網(wǎng)交換機市面狀況
國內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)交換機市場中,電力和軌道交通是工業(yè)交換機的重點應用領域,占到市場的70%。中國工業(yè)以太網(wǎng)交換機市場活躍著大約50家廠商。中國工業(yè)以太網(wǎng)交換機市場的外資廠商在15家左右,臺資廠商3-4家,本土廠商30家左右。本土廠商中以地方品牌居多。目前參與國內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)交換機市場競爭的企業(yè)可分為兩類:第一類是專業(yè)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機生產(chǎn)廠商。以赫思曼、摩莎、東土科技、羅杰康、卓越信通等為代表的專業(yè)廠商是國內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)交換機市場的主要企業(yè)。這類企業(yè)由于搶占了市場先機,發(fā)展速度較快,涉及行業(yè)較廣,市場份額較高。赫思曼由于在電力等行業(yè)擁有優(yōu)勢資源,其國內(nèi)市場占有率排名第一的地位短時期內(nèi)不會出現(xiàn)變化。但是赫思曼產(chǎn)品價格偏高,未來將面臨摩莎、東土科技、羅杰康等企業(yè)的挑戰(zhàn)。
第二類是以西門子、施耐德為代表的大型系統(tǒng)集成商。西門子、施耐德等系統(tǒng)集成商既是工業(yè)以太網(wǎng)交換機生產(chǎn)企業(yè),又是工業(yè)以太網(wǎng)交換機使用企業(yè)。然目前該類企業(yè)沒有對交換機產(chǎn)品做重點推廣,但依然在國內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)交換機市場上有較大影響。
第三篇:實驗4-使用交換機的trunk實驗
實驗四 交換機Trunk配置
一、實驗課時:2學時
二、實驗目的
? 鞏固虛擬局域網(wǎng)的原理。
? 鞏固交換機劃分虛擬局域網(wǎng)的方法。? 掌握思科交換機trunk配置的相關(guān)命令。? 鞏固使用ping方法測試實驗的正確與否。
三、實驗環(huán)境
? 四臺用于測試的計算機 ? 二層交換機、三層交換機 ? 網(wǎng)線若干
四、實驗過程
? 用網(wǎng)線連接兩臺交換機與四臺計算機。
? 在計算機上配置交換機的命令,劃分虛擬局域網(wǎng),設置trunk口。? 使用ping命令測試用于實驗的四臺計算機的連通性。
五、實驗內(nèi)容
? 配置交換機的主機名。
? 劃分VLAN,VLAN的配置與拓撲圖相同。? 配置交換機的trunk口。
? 在主機上ping,相同VLAN的主機能通,不同VLAN之間的主機不能通。? 撰寫實驗報告。
六、實驗步驟:
1、用網(wǎng)線連接兩臺交換機與四臺計算機
2、交換機的配置:
SW1的配置
Switch> Switch>en Switch#conf t Switch(config)#host SW1 SW1(config)#vlan 2
(創(chuàng)建vlan2)SW1(config-vlan)#exit SW1(config)#vlan(創(chuàng)建vlan 3)SW1(config-vlan)#exit SW1(config)#int f0/2 SW1(config-if)#switchport access vlan 2 SW1(config-if)#exit
(將端口f0/2添加到vlan 2中)SW1(config)#int f0/3 SW1(config-if)#switchport access vlan 3(將端口f0/3添加到vlan3中)SW1(config-if)#exit SW1(config)#int f0/10 SW1(config-if)#switchport mode trunk
(將端口f0/10指定為trunk口)SW1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q(將端口f0/10封裝為802.1q,此命令為可選,對于某些交換機需要配置此命令,對于某些交換機不適用,如2960型號的交換機就不需要這個命令)驗證:
SW1#sh vlan brief
(查看交換機vlan的配置情況)
VLAN Name
Status
Ports-------------1
default
active
Fa0/1, Fa0/4, Fa0/5, Fa0/6
Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9, Fa0/10
Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13, Fa0/14 2
VLAN0002
active
Fa0/2
VLAN0003
active
Fa0/3 1002 fddi-default
active 1003 token-ring-default
active 1004 fddinet-default
active 1005 trnet-default
active SW2#show int trunk(查看交換機trunk的配置情況)Port
Mode
Encapsulation Status
Native vlan Fa0/10
on
802.1q
trunking
Port
Vlans allowed on trunk Fa0/10
1-4094 Port
Vlans allowed and active in management domain Fa0/10
2,3 Port
Vlans in spanning tree forwarding state and not pruned Fa0/10
2,3
3、在主機上使用ping命令測試計算機的連通性
相同VLAN的主機能通,不同VLAN之間的主機不能通。
4、最后一定要用此命令清除交換機配置
S3560#erase startup-config
七、思考與練習無。
第四篇:路由器 交換機 小型網(wǎng)吧網(wǎng)絡產(chǎn)品使用案例
路由器+交換機 小型網(wǎng)吧網(wǎng)絡產(chǎn)品使用案例
據(jù)調(diào)查,2005年6月以前,中國已經(jīng)有10多萬家網(wǎng)吧,而且每年會以5%的增幅繼續(xù)擴張。在這么龐大的網(wǎng)吧群體中,100臺計算機以下小規(guī)模網(wǎng)吧約占全部網(wǎng)吧總數(shù)的一半以上。這些小型網(wǎng)吧的形成主要是由于網(wǎng)吧老板資金的不足,無法購買到更多的計算機和更好的網(wǎng)絡產(chǎn)品。在現(xiàn)今這個競爭激烈的市場上,資金匱乏肯定會使自己在市場競爭中處于劣勢,為了彌補這一劣勢,小型網(wǎng)吧只能通過現(xiàn)有的資源,為網(wǎng)民提供更多更好的服務,才能使自己在市場上立于不敗之地。網(wǎng)吧中更多更好的服務指的是多方面的服務,其中最重要的一點就是為網(wǎng)民提供一個穩(wěn)定的上網(wǎng)環(huán)境,這也是網(wǎng)吧立足于市場的關(guān)鍵。穩(wěn)定的上網(wǎng)環(huán)境主要由網(wǎng)吧中的網(wǎng)絡設備提供,所以,網(wǎng)吧在選擇網(wǎng)絡設備時一定要慎之又慎。
網(wǎng)吧網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)比較簡單,組網(wǎng)的設備由路由器和交換機組成。但大中型網(wǎng)吧與小型網(wǎng)吧在選擇交換機上有所不同,一個大型網(wǎng)吧計算機節(jié)點通常在250臺以上,組網(wǎng)時需要在路由器后連接一個三層交換機,才能滿足于大規(guī)模計算機數(shù)據(jù)交換的需要。一個中型網(wǎng)吧的計算機節(jié)點數(shù)在100臺到200臺之間,由于這一規(guī)模的網(wǎng)吧比大型網(wǎng)吧的計算機節(jié)點數(shù)少,在數(shù)據(jù)交換量上沒有那么大,可以在路由器后連接一款高性能二層交換機,就能讓中型網(wǎng)吧網(wǎng)絡正常運行。小規(guī)模網(wǎng)吧的計算機節(jié)點數(shù)在100臺以下,由于路由器一般都提供了4個交換接口,可直接連接4臺交換機,基本上能夠保證100節(jié)點計算機穩(wěn)定運行,所以,小規(guī)模網(wǎng)吧組網(wǎng)可以不在路由器后面連接三層交換機或高性能二層交換機。
前面我們已經(jīng)確定小型網(wǎng)吧組網(wǎng)設備,就需要開始考慮網(wǎng)絡設備的穩(wěn)定性。一款網(wǎng)絡設備的穩(wěn)定性是不可能在短時間內(nèi)確定出來,它需要我們長期了解,聽取別人的意見才能確定。但有一點肯定不會變,如果網(wǎng)吧采用不同廠家的網(wǎng)絡設備組網(wǎng),肯定會出現(xiàn)一定的兼容性問題,從而影響網(wǎng)吧網(wǎng)絡正常運行。所以,網(wǎng)吧網(wǎng)絡設備通常選擇一個廠家的產(chǎn)品。下面我們以路由器加交換機的形式,為小型網(wǎng)吧推薦幾套組網(wǎng)設備。
磊科(磊科2505+NR,磊科3824DNS)
磊科2505+NR(參考價格:560元)
磊科針對小型企業(yè)用戶推出的2505+NR路由器同樣適合在小規(guī)模網(wǎng)吧中使用,該路由器提供4個以太網(wǎng)端口和1個廣域網(wǎng)端口,支持xDSL多種寬帶連接,支持虛擬撥號(PPPoE)、動態(tài)IP和靜態(tài)IP,基于Web的用戶界面讓管理員更加輕松的管理路由器,最大200臺的帶機數(shù)量讓小規(guī)模網(wǎng)吧在將來擴展時不需更換路由器。
此路由器內(nèi)置防火墻,提供對URL的過濾能力,支持虛擬服務器和DMZ(非軍事化區(qū)域),提供內(nèi)部網(wǎng)絡高速通訊能力,讓網(wǎng)絡游戲運行更加快速?;诙丝诘奶摂M局域網(wǎng)功能(基于端口VLAN)讓小型網(wǎng)吧管理更加方便,同時可防止廣播風暴發(fā)生。
推薦理由:該款路由器在網(wǎng)吧中應用,實際帶機數(shù)在50臺到120臺之間,具有極高的性價比,建議60節(jié)點以內(nèi)的網(wǎng)吧使用這款路由器。
磊科3824DNS(參考價格:420元)
3824DNS是磊科推出的一款桌面型交換機,3824DNS 提供的24個10/100兆端口不但能直接連接計算機,也可用來連接其他交換機進行集聯(lián),每個端口都支持IEEE802.3x全雙工流量控制和Back Pressure半雙工流量控制,支持AUTO-MDIX(自動線序交叉),提供4.8Gbps交換容量,包轉(zhuǎn)發(fā)率達到快速以態(tài)網(wǎng)線速值。
該交換機提供2K MAC地址空間,通過CRC校驗可削減錯誤幀,13英寸設計使這款交換機在網(wǎng)吧中使用占有極少的空間。
推薦理由:經(jīng)濟實惠是這款交換機最大的特點,提供流量控制為網(wǎng)吧運營提供方便,與2505+NR路由器搭配能為網(wǎng)吧提供穩(wěn)定的上網(wǎng)環(huán)境。
第五篇:工業(yè)機器人論文
走進科技論文
0903030409
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(shù)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(shù)的飛速發(fā)展和信息時代的到來,機器人所涵蓋的內(nèi)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(guān)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?qū)S醚b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(diào)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(zhuǎn)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(nèi)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(qū)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(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機器人還有行走機構(gòu)。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(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機構(gòu),用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應的動作;控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)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(zhuǎn)和伸縮動作;球坐標型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮;關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。
工業(yè)機器人按執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(qū)動系統(tǒng),使執(zhí)行機構(gòu)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(gòu),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(qū)動機構(gòu),使執(zhí)行機構(gòu)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(diào)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(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)研發(fā)重點。
隨著自動化技術(shù)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(zhì)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?nèi)梭w,腰是一個回轉(zhuǎn)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(diào)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(nèi)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(shù)的時候,醫(yī)生來手術(shù),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(shù)。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(shù),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(shù),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(shù),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(shù)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(shù),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(shù)和搭橋手術(shù),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(shù)機器人,它實際上通過一些儀器能夠?qū)θ说囊恍┎∽冞M行檢查,通過一個機械手就能夠?qū)崿F(xiàn)對人的某些部位進行手術(shù),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(shù),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(guān)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(shù),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(shù)等等,它是一個國家高技術(shù)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。