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本帖最后由 滾刀魚(yú) 于 2017-5-26 13:05 編輯 . v4 V* B* ~3 s3 a
. N* P# s: S/ Q5 } J( J+ _' z) Q 明年又到評(píng)職稱的年限了，為了迎合那些評(píng)審人員只看論文發(fā)表和專利的篇數(shù)的愛(ài)好,，臨時(shí)抱佛腳,，抄了一篇，已發(fā)表,。話說(shuō)這些年版面費(fèi)是水漲船高呀,！ 7 c! J, T( Z! G) g3 M2 }
工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
3 f3 z4 r0 W& f: ?- J u" l摘要：對(duì)國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人及其故障診斷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要的總結(jié)，明確了國(guó)內(nèi)外存在的差距,，并對(duì)工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析和展望,。
1 i2 {0 x% t7 X( G* y/ D0 H關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；故障診斷,；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)
/ `: _4 U! R# @+ Q. d, R0引言
5 ?' y6 E# [" ?, `5 Z 工業(yè)機(jī)器人是一種集機(jī)械,、電子,、控制、計(jì)算機(jī),、傳感器,、人工智能等跨學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)于一體的智能裝備, 對(duì)提高制造業(yè)的智能制造水平具有非常重要的意義，工業(yè)機(jī)器人作為現(xiàn)代制造業(yè)的主要自動(dòng)化裝備在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛,。目前,，各個(gè)國(guó)家都非常重視工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)研究，工業(yè)機(jī)器人的擁有量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一[1],。
* {& ?' u# u4 Y8 h- [: e' w9 F 盡管工業(yè)機(jī)器人在現(xiàn)代制造業(yè)中起到越來(lái)越重要的作用,，并在世界范圍內(nèi)，尤其在中國(guó)迅速普及,，但是由于集多種高新技術(shù)于一體的工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)精密復(fù)雜,，對(duì)維修技術(shù)人員的專業(yè)技能提出了極高的要求。目前工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用企業(yè)普遍不具備自主維修的能力,，當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí),，往往需要通知外部服務(wù)商到企業(yè)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行診斷和維修，這個(gè)過(guò)程需要大量的等待時(shí)間,，并且由于維修技術(shù)人員到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)前不能全面詳盡的獲取故障機(jī)器人的日常運(yùn)行狀況,、故障現(xiàn)象和故障發(fā)生前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，因此維修技術(shù)人員往往到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)后也不能迅速地對(duì)故障做出準(zhǔn)確的診斷和處理，從而拖慢了恢復(fù)正常生產(chǎn)的時(shí)間,，嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍,，加劇了停工企業(yè)的損失。因此,，先進(jìn)的故障診斷技術(shù)對(duì)保證工業(yè)機(jī)器人高效穩(wěn)定的運(yùn)行是非常必要的,。
7 G4 G5 e* c: g% K, _1 工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀: l& p: w- U" F, V6 W0 M
1.1工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀
Y5 V5 }. S4 {6 C( W 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：第一代是示教再現(xiàn)型機(jī)器人，主要由控制器和示教器控制機(jī)器人按預(yù)先引導(dǎo)動(dòng)作記錄下的信息重復(fù)再現(xiàn)執(zhí)行,，目前制造業(yè)正大量的應(yīng)用,；第二代是感知型機(jī)器人，帶有視覺(jué),、力覺(jué)等功能,，可以對(duì)外界信息進(jìn)行反饋調(diào)整，目前已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段,；第三代是智能型機(jī)器人,，它具有感知和理解外部環(huán)境的能力，可以適應(yīng)外部環(huán)境的變化,，目前尚處于試驗(yàn)研究階段,。所以，當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用的主要是第一代和第二代工業(yè)機(jī)器人[2],。; B* O" S% J: ]) U8 R) d. s
目前,，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先者主要是歐美國(guó)家和日本，歐美國(guó)家主要包括美國(guó)的Adept,、艾默生和American Robot,、德國(guó)的KUKA、瑞典的ABB和意大利的COMAU等公司的產(chǎn)品,，日本主要包括安川,、川崎、發(fā)那科,、那智不二越,、三協(xié)和愛(ài)普生等公司的產(chǎn)品。$ M( r/ O- a$ X5 u
美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展起步比較早,，早在1962年就研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,，經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和發(fā)展，美國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)成為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)強(qiáng)國(guó)之一,。日本開(kāi)始工業(yè)機(jī)器人的研究和應(yīng)用比歐美國(guó)家要晚幾年,，通過(guò)不斷的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，日本在微電子技術(shù),、機(jī)械電子一體化技術(shù)等工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)上的研究始終保持世界領(lǐng)先地位,，并且是當(dāng)今世界上名副其實(shí)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)頂尖強(qiáng)國(guó),。
! e4 Y. Y" \4 M# r 近幾年國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人行業(yè)正在迅速崛起，目前國(guó)內(nèi)主要包括沈陽(yáng)新松,、北京配天,、北京時(shí)代、安徽埃夫特,、廣州數(shù)控和上海新時(shí)達(dá)等公司的產(chǎn)品,。雖然當(dāng)前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的保有量已經(jīng)占全球的四分之一，并在工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)研究上也取得了一定的進(jìn)步,，但是國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的三大關(guān)鍵部件：高精度減速機(jī),、高精度伺服馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)器和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)還依然受制于國(guó)外企業(yè)[3]。因此,，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)的研究還有很長(zhǎng)一段路要走,。
) g9 `9 v6 v9 o( C" }) Q$ j. l5 J5 K& P* `1.2工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀+ h( x& T7 J% {9 E
工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)的發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段，第一階段是維修技術(shù)人員通過(guò)觀察故障機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài),，測(cè)試噪聲,、運(yùn)行軌跡、溫度,、振動(dòng)等參數(shù)的異常變化,，再與正常狀態(tài)進(jìn)行比較，憑借以往維修經(jīng)驗(yàn)做出故障診斷,。第二階段是工業(yè)機(jī)器人的本地狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷模式,，通過(guò)錯(cuò)誤代碼提示機(jī)器人的故障信息，維修技術(shù)人員依據(jù)故障信息進(jìn)行故障診斷,，目前此種故障處理方式比較普遍,。第三階段是基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷模式,，目前還處于試驗(yàn)研究階段,。
$ P# M: F$ V) i" e2 A3 A% k& I 目前，瑞典的ABB公司開(kāi)發(fā)了一款“遠(yuǎn)程服務(wù)”平臺(tái),，ABB利用該平臺(tái)可以為客戶企業(yè)的工業(yè)機(jī)器人提供遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷服務(wù),，通過(guò)安裝在客戶企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的專用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)箱接收機(jī)器人的故障信息，可以預(yù)判機(jī)器人可能出現(xiàn)的故障問(wèn)題,，并為客戶提供故障維修技術(shù)支持,。與ABB的方案不同，日本發(fā)那科的工業(yè)機(jī)器人本身都支持遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷,，其遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)不需要外加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,，利用現(xiàn)有的TCP/IP有限網(wǎng)絡(luò)與客戶現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程溝通，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷,，并協(xié)助故障現(xiàn)場(chǎng)的維修技術(shù)人員實(shí)施故障診斷和處理工作,。
2 C5 u( ~8 B4 d1 U8 o, ~) F4 A. m目前,，國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)商還沒(méi)有推出遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷的應(yīng)用系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷還是依靠機(jī)器人單機(jī)自主報(bào)警,，通過(guò)示教器顯示錯(cuò)誤代碼,，提醒維修技術(shù)人員完成相應(yīng)的故障診斷和處理，但是在大多數(shù)情況下錯(cuò)誤代碼并不能全面準(zhǔn)確的反映故障問(wèn)題根源,，仍需要專業(yè)工程師在故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析和維修[4],。因此，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)還存在很大的提升空間,。: D- t1 X1 \; d5 [* t
2 工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
7 M5 ~* q' j |% ~5 |- W 工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)經(jīng)歷了從現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)判斷到遠(yuǎn)程診斷,、從簡(jiǎn)單到精密、從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程,。從近幾年工業(yè)機(jī)器人行業(yè)不斷推出的新產(chǎn)品來(lái)看,，工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)正在向著遠(yuǎn)程化、網(wǎng)絡(luò)化,、集成化和智能化的方向發(fā)展,。3 x; B& H0 o) _6 |6 f, U
2.1 故障診斷技術(shù)遠(yuǎn)程化和網(wǎng)絡(luò)化
# U9 z6 G: @ g0 C0 w* M. L9 q 工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)是將現(xiàn)代故障診斷技術(shù)、傳感器技術(shù),、視覺(jué)技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù)和專家系統(tǒng)等，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合,，通過(guò)對(duì)機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化跟蹤,，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人故障的早期診斷和及時(shí)維修，并且能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù),、故障信息,、分析方法和故障診斷知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)共享。
6 E1 M# P* h2 c$ v4 f 基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)在降低機(jī)器人的平均故障間隔時(shí)間,、提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和降低企業(yè)的生產(chǎn)成本等方面具有很大的優(yōu)勢(shì),，是工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。
! {2 E" `9 p9 c- `2.2 故障診斷技術(shù)多源信息融合化8 A8 L& W6 M- v) e
隨著電子技術(shù),、信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及控制技術(shù)的快速發(fā)展,，使得利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)獲得的多個(gè)傳感器信息在一定準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析,、優(yōu)化綜合處理，并完成預(yù)期決策成為可能,�,；诙嘣葱畔⑷诤霞夹g(shù)的故障診斷方法是通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)信息，比如機(jī)械的振動(dòng),、異常聲音,、溫度,、壓力、轉(zhuǎn)數(shù),、輸出扭矩和輸出功率等,，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)融合這些數(shù)據(jù)信息，消除多個(gè)傳感器信息之間存在的冗余和矛盾[5],，降低不確定因素的影響,，準(zhǔn)確的完成故障問(wèn)題根源的判定，是今后工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)重點(diǎn)研究的方向,。+ y# u0 t- l/ s' b8 \
2.3多種故障診斷方法集成化 q$ n% m# s% w) q
目前,，工業(yè)機(jī)器人的故障診斷方法主要包括基于信號(hào)處理的診斷方法、基于故障模型的診斷方法,、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法,、基于粗糙集的診斷方法、基于遺傳算法的診斷方法,、基于故障樹(shù)的診斷方法,、基于專家系統(tǒng)的診斷方法和基于模糊集的診斷方法等，由于每種方法都有其固有的優(yōu)點(diǎn),、缺點(diǎn)和不足,，或者針對(duì)某些特定的情況有效，而對(duì)其他情況效果則不明顯,。因此,，利用各種故障診斷方法的優(yōu)點(diǎn)，將多種診斷方法有機(jī)結(jié)合起來(lái),，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),，提高故障診斷的準(zhǔn)確性，使其能更好地滿足應(yīng)用企業(yè)的需求,，是今后工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)需要繼續(xù)研究的方向,。0 R9 W! @- b4 G3 L6 i
3結(jié) 語(yǔ)! ]$ N3 T) `6 m
研究工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)的目的是為了提高故障診斷的準(zhǔn)確性和故障排除的及時(shí)性，確保工業(yè)機(jī)器人能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行,。隨著工業(yè)機(jī)器人的功能越來(lái)越多,，應(yīng)用越來(lái)越廣泛,，機(jī)械結(jié)構(gòu)越來(lái)越精密,，控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)機(jī)器人的故障診斷技術(shù)提出了更高的要求,。雖然經(jīng)過(guò)機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)專家多年的努力研究,，現(xiàn)在已經(jīng)提出多種先進(jìn)的故障診斷方法，但是工業(yè)機(jī)器人故障診斷技術(shù)尚不完善,，仍有一些工程應(yīng)用問(wèn)題需要更深入的研究,。
, @. m5 V+ F( m# L" y$ S1 f! u參考文獻(xiàn)# Y9 s9 J% D @6 s" E) G5 O! k
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