1、25 机器人Industrial robots became a reality in the early 1960s.工业机器人是在上个世纪六十年代早期变成现实的，那时，英盖尔伯格和德沃尔联合创立了一个机器人公司，他们称为万能自动化。A robot is not simply another automated machine.机器人不简单的是另外一种自动机器，自动化始于工业革命期间，用机器来完成以前由人完成的作业，不过，这种机器只能做那些给他设计好的专业的工作，然而，机器人却能完成多种工作。A robot must have an arm.机器人必须有一只手臂，这只手臂能够做类似一个工人做
2、的运动，如装卸其他的自动机器，喷漆，焊接，并能执行数百种其他工作，这些工作是利用传统自动机不能轻易完成的。机器人定义美国机器人工业协会出版了一个机器人定义，试图分清哪类机器是简单的自动机，哪类机器是真正的机器人，这个定义如下。机器人是一种可重复编程的，多功能的机械手，为实现各种任务设计成通过可变的程序动作来移动材料，零部件，工具和专用装置。This definition, which is more extensive than .这个定义比这本书后面的RIA 术语表提到的定义内涵要广泛些，它是机器人日前最好的一个定义，我们下面要仔考察这个定义，一个词一个词的看，以助于我们理解哪类机器人是真正
3、的机器人，哪类机器只是比专业化机器多点功能而已。First, a robot is a “reprogrammable multifunctional manipulator”.首先，机器人是一种可重复编程的，多功能的操作机，这句话 RIA 告诉我们机器人能被人教（可重复编程）而通过改变存储器上存储的信息来做更多的工作，机器人能够重复编程来装卸机器、焊接，并做其它的工作（多功能） 。机器人是一种操作机，操作机是一种机械手臂（或机械手） ，它能拾起或移动物品，正是如此，我们知道机器人是一种能够通过人教来做不同工作的机械手臂。这个定义接着说，机器人是设计来搬运材料，零件，工具或者专业化设备，材料包
4、括木头，钢材，塑料，纸板等，都是用于产品制造的。机器人也能处理制造出来的零部件，例如，机器人能把一块钢材装到自动车床上，并且也能把一个加工完的零件从车床上卸下来。除了处理材料和零部件外，机器人还能安装上一些工具，如磨削工具，缓冲装置，螺丝刀，以及焊枪等，以完成合适的工作任务。Robots can also be fitted with specialized in struments or.机器人也能安装上一些专业化仪器设备来完成一些加工车间中的专业化工作，机器人能够安装上电视摄像机来检查零部件或产品，也能安装上激光器，以精确地测量所制造零部件的尺寸。The RIA definition cl
5、oses with the phrase.RIA 的定义以这样的话来结束，为完成各种不同的任务，通过可变的程序运动来这段话强调了机器人能够做许多制造车间中的各种不同的工作任务，机器人所做的工作的种类仅仅受限于开发工程师的创造性。机器人的工作机器人所做的工作可以分为两大类，一是危险性工作，另一类是重复性工作。危险性工作Many applications of robots are in jobs that.许多机器人都应用在对人身体有危险有害的工作中，这些工作由于一些有毒的烟气、所处理的材料的重量和温度、在旋转或压力机附近工作的危险性，或者含有高强度辐射的环境而被认为是危险和有害的。重复性工作I
6、n addition of robots are in jobs that are hazardous to humans.除了执行一些危险和有害的工作外，机器人也很适于做一些在制造厂里必须做的完全重复的工作，制造厂里的许多工作需要人来像机器而不像人一样来工作，这种工作可能是简单地从这里拿起来，到那里放下，每天要数百次地重复同样的工作，这类工作仅需要一点点判断能力或者一点也不需要，同时这样工作也仅仅需要一点技术或者一点也不需要，这并不是对做这种工作的人的批评，而是仅仅打算指出来许多在工厂里存在并且必须去完成产品制造的工作。机器人可以放置在这个环境中，它可以很好的完成这个工作，没有抱怨，也不会因
7、为这种工作而产生疲劳和厌倦。26 计算机辅助制造A computer-aided manufacturing(CAM) system.一个计算机辅助制造系统通过引进一种分级计算机结构监控制造过程的不同状态来监管制造的各个方面，传统的与自适应的 NC 系统就是大型 CAM 系统的原型，在数控考虑了与离散工艺过程相关的信息反馈环节的地方，CAM 形成了集成信息网络，以监视更大范围的相互联系的任务，并控制以完全管理策略为基础的每一项任务。Ideally, a CAM system should have tree attributes applicable.理论上，CAM 系统应用有三个适用于制造过
8、程中每一状态属性：虽然说过程中各项任务都有监控，但对于个别的过程任务也有或多或少的人工干预；系统应该是柔性的，允许一些过程个别的加以编程；CAM 系统应该利用 CAD 系统将工程设计与工程分析集成起来，这样的理想的系统的不同方面已成功得以实现，但还有更多的开发工作继续在进行。CAM 分级结构A large scale CAM system encompasses three major areas.一种大型 CAM 系统含有一种具有两级或三计算的分级结构，以用于监控个别的过程任务，小型或微型计算机负责管理单一的处理任务，这种 CAM 分级结构的一般形式如图所示。一个大型 CAM 系统包含有与制
9、造过程相关的三大模块：产品管理与控制；工程分析与设计；财务与营销。每一个模块又包括一些子任务，这些子任务或者是直接受控于一台大型计算机（比如，存货控制） ，或者受控于一台小型计算机，如在检查或质量控制方面。无论这些控制方法如何，CAM 的重要性在于它能产生两种信息流。Because the CAM system oversees many aspects of .因为 CAM 系统监控着制造过程的许多方面，由一具子任务检测到的信息所指示的变化，能转换为其他子任务的控制数据。例如，进行制造任务时，加工，检测，装配都受到计算机控制，当计算机检测到一个零部件不断地超差（根据来源于自动测试的反馈信息）
10、 ，他就能通过编程来实现实际加工过程的改变，以补偿误差，由于这两种子任务都是同一信息环的一部分，于是就建立了一种包含加工和检测的反馈控制系统。CAM 中的 NCAlthough numerically controlled machine tools are .虽然，对于开发可操作的CAM 系统来说，数控机床是基本的部分，单本文中所说的那些机床并不能用在 CAM 系统中，传统的 NC 和 AC 机床必须改造，以便在 MCU 和计算机系统之间传递信息。这种改造就导致了由 NC 概念所衍生的三大发展：计算机管理的数字控制，群集概念，新型自适应控制。Computer managed numerica
11、l control is a .计算机管理的数字控制是一个一般性的概念，它包含 DNC和 CNC，DNC 和 CNC 都是在控制计算机和 NC 机床之间分配可编程序的计算任务的方法，那种系统都不能改变 NC 机床的功能特性，但每一系统都提供了在数控机床控制回路之外的工艺过程数据与命令的通讯方法。The cluster concept is essentially an.集群概念实质上是对多种机床的计算机管理的扩展，一系列机床（如，铣床，钻孔床，磨床）通过一条输送系统联系起来，这条输送系统能在需要的时间将零部件提供给个别的机床。这就需要两级监控了，单台机床以计算机管理的 NC 来控制，集群本身由
12、一台中心计算机来管理，这台计算机负责调整许多集群的产品生产，一种分级管理就又变的明显了。Adaptive NC systems are part of the CAM environment.自适应 NC 系统是 CAM 环境中的一部分，过程信息由此处理成为中心计算机可以利用的信息，以便于一些意外的情况（如，刀具破损）可以检测和纠正，除此之外，自适应反馈也可以记录下来，并加以分析，以便确定一种给定操作的生产效率。The use of NC machines in a computer based.在计算机制造系统中应用 NC机床，可以视为自动化和集成，参考图，可以定义制造自动化的四个层次，单独
13、的 NC 机床表示一套自动化造作过程；NC 加工中心使整个加工过程成为自动化；一群和一组外部控制的NC 机床表示一个完全自动化的制造任务，最后，CAM 本身集成了所有处在自动化制造过程中较低层次的方法。27 柔性制造系统柔性制造系统的定义The evolution of manufacturing can .制造的发展可以表示为如图所示的连续过程，正如这张图所示的那样，制造过程及其系统正在由人工操作向实现完全的集成制造的转变，计算机集成制造的前一阶段就是所谓的柔性制造。Flexibility is an important characteristic in .柔性是现在制造设备中非常重要的特
14、性，它意味着一个制造系统应该是多功能的和具有适应性的，同时也能够处理高端产品的生产。一个柔性制造系统是多功能的就在于，它能生产不同种类的零部件，具有适应性在于它能很快地通过调整来生产完全不同系列的另外一种规格的零部件。然而，在竞争激烈的国际市场中，在成功与失败之间这种柔性体现的是不同的。It is matter of balance. 柔性也是使得制造得以平衡的重要因素。单台的 CNC 机床具有较高的柔性，但它只能处理小批量的生产。相反，自动流水线能处理大批量的生产，但它就不具有较高的柔性。柔性制造就是试图利用这样一种技术，以取得灵活性和流水线之间的最佳平衡，这些技术包括自动送料处理，成组技术
15、，以及计算机和分布式数字控制。A FMS is an individual machine machine or.柔性制造系统是具有自动送料系统的单台机器或机组，自动送料系统由计算机控制，并具有操作工具的能力，由于它们的工具操作能力和计算机控制。这样的系统就能连续地调整来生产更多种类的零部件，这就是成为柔性制造系统的原因。确定一个制造系统是不是柔性制造系统的，其关键因素有以下几个方面：计算机控制；具有自动送料能力；具有操作工具能力Flexible manufacturing represents a major step toward.柔性制造系统代表了向完全的集成制造目标发展的最为重要的一步
16、，这在于它涉及到了自动生产过程的集成。在柔性制造中，自动化机床（如，车床，铣床，钻床）和自动送料系统通过一个计算机网络进行实时通讯，这就是小规模的集成。柔性制造系统概述Flexible manufacturing takes a major step toward.柔性制造成为向完全集成制造目标发展的重要一步，这由于它集成了好几个自动化制造概念：单台机床的计算机控制；制造系统的分布式控制；自动送料系统；成组技术When these automated processes, machines, and.当这些自动化过程，自动化机床以及这些概念都放到一个集成系统之上时，一个柔性制造系统就诞生了。在
17、柔性制造系统中，人和计算机都发挥着重要作用。当然，人工劳动量要比人工操作制造系统中小得多。然而，在 FMS 的运行中，人仍然要起到至关重要的作用，人的工作包括如下：设备故障排除，维护和修理；工具更换和安装；安装和卸载系统；数据输入；零件程序的更换；程序开发。Flexible manufacturing system equipment, like all.像所有的制造设备一样，也要对柔性制造系统的程序缺陷，故障以及破坏进行监控。在发现问题时，故障排除操作者必须找到问题的根源，采取纠正措施。而操作工人也要负责这些采取措施和修理故障设备的任务。甚至，所有的系统都能正确无误的工作的时候，定期维护也是
18、少不了的。Human operators also set up machines.操作工人也要启动机床，更换工具，而且必要时还要重新配置系统，一个 FMS 操作工具的能力可以减少在工具更换和安装中人工参与，但不能完全消除这种人为参与，安装和卸载系统也是如此，一旦原材料装到自动送料系统上，它就会按所规定的方式运行过整个系统。然而，最初的原材料装到自动送料系统上的工作，通常仍是由操作工人来完成的，最终成品的卸下也是人工操作。Humans are also needed for .人也需要同计算机相互作用，人是通过计算机来开发控制 FMS的零件程序的，当为了生产另外一种型号的零件或一些零件而重新配
19、置 FMS 时，操作工人就有必要更改程序。在进行制造期间，人也要输入 FMS 所需的数据。人们在 FMS 中所起到的大劳动量的作用相对少了，但这种作用仍是至关重要的。Control at all levels in an FMS 在 FMS 中，所有层面上的控制都是由计算机来提供的。在FMS 中的单台机床是通过 CNC 来控制的，而整个系统是通过 DNC来控制的。自动送料系统是计算机控制的，其他包括数据采集，系统监控，工具控制，以及交通控制也是计算机控制的，人与计算机的相互作用对于 FMS的柔性来说是非常关键的。28 计算机集成制造International competition has i
20、ntensified 国际竞争加剧了可以在全球市场竞争的高质量产品的需求。这一日益激烈的竞争的结果是人们已经加快了对产品和系统改进的步伐，从而使得制造商进入这样一个时代，在这个时代持续不断改善产品的质量，不再单纯是竞争的优势，而只是生存的手段，随着时间尺度产品生命周期的降低和质量需求的增加，注意力集中于改善产品质量和促进企业的竞争能力，通过更好的设计、制造管理和营销，很明显增加制造率和提高产品质量将成为分享国际市场的最重要因素。Information-intensive industry.信息密集产业：这刺激了柔性制造系统的发展，在这个阶段成组自动化机器的自动化是以数据处理的标准实现的，计算机
21、辅助设计和计算机辅助制造技术是一个典型的例子，代表了这一阶段的特征，计算机以数学模型为基础，辅助专家们进行数值分析，合成仿真和图解，还能提供信息给他们作决策，故障诊断和设备维护不仅取决于来之传感器的信息更取决于来至人类专家的经验。With the rapid growth of .随着制造工艺的复杂化，和对更高效率更具灵活性，更好的产品质量，更低成本的需要的迅速增长，工业实践已经达到更先进的自动化水平，如今已经引起了工业界和学术界对计算机集成制造系统的广泛关注，计算机集成系统要的是：将产品寿命周期的所有阶段包括从顾客处接受订单、生产计划、产品设计、工艺进度编制、数控编码、产品测试、销售使用和产
22、品管理纳入一个完整（或集成）的及对操作者操作过程的干预，最少的信息处理系统。Knowledge-intensive industry.知识密集型产业：在这一阶段计算机不仅帮助人类专家进行数据处理，还帮助他们作决策，人类大脑被计算机所取代的趋势正发展成为决策自动化，这是基于技术知识的过程，在未来的工业公司中智能计算机辅助设计将在人类专家的帮助下自动生成分析产品模型，CIMS 技术奖用来实现整个工厂的集成，而智能维护系统将对计算机化的自动生产工艺和设备进行维护，这种高性能自动化代表了下一代的制造系统，到目前为止已经做出了很多努力，去调查计算机集成制造系统的体系结构的集成环境，因为他被公认为是这个非常全面和复杂系统的关键问题
