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机器人系统实施:制造业中的机器人、自动化和系统集成


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[英] 麦克·威尔逊(Mike Wilson)著
978-7-111-54937-6
49.00
175
2016年10月17日
王伟 贠超 等译
计算机 > 人工智能 > 智能机器人
Elsevier (Singapore) Pte Ltd
270
简体中文
16
Implementation of Robot Systems:An Introduction to Robotics,Automation,and Successful Systems Integration in Manufacturing
教材
机器人学译丛








由英国自动化与及机器人协会(BARA)现任主席、国际机器人联合会(IFR)前主席编著。采用实用、问题求解的方法来讲解机器人系统的实现方法和技术,让读者理解如何使用机器人来解决制造过程中的问题。
本书的主要意图并不是讲授机器人的原理和编程等技术细节,而是帮助意欲实施机器人系统的企业构建成功的解决方案。作者将多年的教学研究和项目咨询经验融汇其中,用自动化战略助力制造行业的转型和升级。全书内容可分为两部分:前半部分介绍必备的入门知识,包括工业机器人的构型、性能及典型应用等;后半部分专注于机器人应用项目的实施,将技术问题融入经济性分析和项目管理中,提供了一套按部就班的流程。

为什么要使用机器人——10大好处。无论是对于供应商还是终端用户,无论是对于当下还是未来,机器人所展现的能力和潜力都是制造业必须把握的机会,而国际机器人联盟所定义的“10大好处”也将不断得到更新和扩展。
如何实施机器人系统——解决方案。应用机器人系统不是科幻畅想,而是要面对现实的技术和资金条件,本书提供了不同行业普适的实施流程,包括说明书准备、经济性评价、供应商合作等要素,是机器人项目成功落地的有益指南。
如何避免和解决问题——实践经验。面对供应商选择、系统安装和调试等纷繁的环节,犯错是不可避免的,本书通过一些成功案例为企业提供参考,涵盖自动化项目生命周期的全过程,汲取经验并找到最适合制造企业的方案。

作者简介
麦克·威尔逊(Mike Wilson) 现任英国自动化和机器人协会(BARA)主席,工艺和包装机械协会(PPMA)理事;曾任国际机器人联盟(IFR)主席,并且是该联盟唯一一位连任两届的主席。在过去的30多年中,麦克一直活跃在工业机器人领域,为整个欧洲、北美和亚洲的不同行业提供解决方案和技术支持,还在ABB机器人公司负责英国和爱尔兰的工业市场营销。

译者简介
王伟 博士毕业于北京航空航天大学机器人研究所,2011年起任教于北京航空航天大学。负责国家自然基金项目(1项)、“十二五”科技支撑计划项目(1项)和省部级科技项目(4项),2012年荣获北京航空航天大学“蓝天新星”和中国机械工业联合会科学技术奖二等奖。主要研究方向为机器人加工和物流机器人。
译者序
致谢
作者简介
第1章简介1
11本书范围2
12自动化引论3
13机器人演变4
14机器人应用的发展9
141汽车工业9
142汽车零部件11
143其他领域12
144未来的增长点12
15机器人与就业13
第2章工业机器人15
21机器人的结构16
211关节臂型17
212SCARA型19
213直角坐标型20
214并联型21
215圆柱坐标型21
22机器人的性能22
23机器人的选型24
24机器人的好处25
241对系统集成商的好处26
242对终端用户的好处27
第3章自动化系统组件30
31搬运设备31
311输送机31
312离散输送车32
313工件喂料设备32
32视觉系统35
33工艺设备37
331焊接37
332喷涂41
333粘接和密封41
334切削和材料去除42
34抓手和工具转换器43
35工装与夹具45
36装配自动化组件47
37系统控制48
38安全与防护50
39小结52
第4章典型应用54
41焊接54
411弧焊54
412点焊56
413激光焊接57
42调配58
421喷涂58
422涂胶和密封60
43加工61
431机械切割61
432水切割61
433激光切割63
434磨削与去毛刺63
435抛光64
44搬运与机床上下料65
441铸造65
442注塑66
443冲压与锻造67
444机床上下料68
445测量、检验与测试70
446码垛71
447包装与拣选72
45装配73
第5章机器人方案设计75
51确定应用参数75
52初步方案设计77
521弧焊77
522机床上下料81
523码垛82
524包装84
525装配87
526其他应用88
53控制与安全89
54测试与仿真90
55方案细化92
第6章说明书的准备95
61说明书的功能要素96
611概述96
612自动化方案96
613需求96
62供货范围97
621需方提供98
622安全98
623周边配套服务98
624项目管理98
625设计98
626制造和装配99
627出厂测试99
628运输99
629安装和调试100
6210最终测试和验收100
6211守护人员101
6212培训101
6213文档101
6214保修102
6215其他条款102
63验收标准102
64附信103
65小结103
第7章经济性评价105
71机器人的好处106
711减少操作成本106
712提高产品质量和一致性107
713提高员工的工作质量107
714提高生产量107
715提高产品制造的柔性107
716减少原料浪费并增产108
717遵守安全规则,提高工作场所的卫生和安全程度108
718减少劳动力流动和招聘工人的困难108
719减少资金成本108
7110为高价值的制造业节省空间109
72快速经济分析109
721计算应该多保守110
722什么是技术风险110
723方案是否具有柔性110
724谁是投资的驱动者110
725解决方案过时了吗110
726竞争能力111
727公司对自动化的态度111
728项目实施还是不实施111
73明确成本节省111
731质量成本节省112
732减少劳动力周转和旷工113
733卫生和安全113
734占地面积节省113
735其他节省113
74经济性评价113
75合理预算115
第8章成功实施116
81项目计划116
82供应商的选择118
83系统的构建和验收121
84安装和调试122
85操作和维护123
86员工和供应商的参与124
861供应商125
862生产人员125
863维护人员126
87避免问题126
871项目方案127
872项目启动127
873系统设计和制造129
874实施129
875操作129
88小结130
第9章结论132
91自动化战略134
92展望136
参考文献138
缩写词139
参考网站140
附录A询价信141
附录B用户需求说明书143
索引155
机器人这一概念源自约100年前的科幻剧本《Rossums Universal Robots》(罗素姆万能机器人)。它是人类创造出来模拟人类自身的、具有高度自动化和智能化的复杂机械电子设备,广泛应用在工业生产、日常生活和不适宜人类亲临的特殊环境中。随着机械、控制和软件等技术的进步,各种机器人的性能指标均得到了大幅提升。受到科幻电影的影响,机器人在人们心目中越来越具备拟人化的特征,甚至具备人类的情感。但是,现有的机器人还不具备人类的复杂感知和高度智能,因此可实现的机器人技术与艺术塑造的机器人角色存在相当大的差距。正是这种差距,一方面激发了学术界和产业界投身机器人研究的热情,另一方面也告诉我们成功应用机器人系统需要考虑当前技术水平和经济条件等限制因素。
本书的研究范围是工业机器人。工业机器人的广泛使用对现代工业产生了极其重要的影响,工业机器人的使用密度甚至成为衡量一个国家工业水平的标志之一。工业机器人一方面可以提高生产效率和产品质量,降低制造成本,另一方面可以适应柔性生产需求。正是因为工业机器人具有的这些优势,才使得越来越多的企业开始使用机器人,并把机器人集成到更大的制造系统中。现有的工业机器人还不能直接替代工人的智能化,在技术和经济可行的条件下,如何成功实施工业机器人应用?回答这一问题是本书写作的主要目的。特别是在劳动成本上升、企业面临转型升级压力的现实环境下,成功应用工业机器人将产生重要的社会效益。
本书采用平实的语言讨论机器人应用中应该注意的主要问题,力求避免论述某项具体的机器人技术。第1章讲述机器人和自动化技术发展史;第2章总结机器人类型和使用机器人的好处;第3章介绍机器人的周边配套设备;第4章列举机器人的典型应用领域;第5章概括如何设计机器人应用方案;第6章告诉我们如何制作机器人项目的用户需求说明书;第7章讨论如何对机器人应用做经济性分析;第8章指出如何成功实施机器人应用项目;第9章提出自动化战略。前4章主要涉及机器人和周边设备的总体技术问题,接下来的4章则专注于机器人应用项目的管理和实施,为应用工业机器人提供了详细的实际指导。
本书的翻译工作凝聚了翻译团队每位成员高昂的工作热情与细致的工作态度。翻译工作由北京航空航天大学王伟博士统一负责和最终统稿,贠超教授和魏洪兴教授为本书的翻译提供了大量技术指导工作,研究生付小月和刘仲夏翻译了部分章节内容。其他参与翻译的人员还有北京航空航天大学的陈丹阳、祖天培、何丽鸿和王梓卓等同学。机械工业出版社的编辑在本书的出版过程中给予我们大力的支持、关心和理解,没有他们的无私奉献,也不可能有本书的面世。
本书适合高等院校机械、自动化、电子和计算机等专业的高年级本科生阅读,也适合正在研究工业机器人的教师和研究生作为参考书目,还值得正在从事工业机器人产品研发的工程师和企业管理人员借鉴。
尽管译者认真严谨,但受限于自身水平,特别是工业机器人应用范围非常广泛,难免有把握不准的地方,恳请各位读者批评指正,并将您的宝贵意见反馈给我们。最后,真诚期望本书对读者有益,为制造型企业转型升级提供帮助。

王伟
2016年8月
人工智能/机器人
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