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机器人在先进制造业应用与研究
[正文]:柔性制造、计算机集成、精益生产、虚拟制造等是先进制造业的发展趋势，机器人技术在先进制系统中的地位和作用十分重要，但是目前在机器人向先进制造系统集成方面有一些问题需要突破。
1、先进制造业发展趋势 随着信息技术、材料技术、新能源技术等新技术与制造技术的相互交叉、渗透、融合，现在的制造业与过去相比有了许多重大而深刻的变化。
日益增长的复杂性是现在制造业的一个重要特点，这不仅表现在制造系统中，还表现在所制造的产品，制造过程以及企业的结构中。
这种复杂性对传统的控制和调度方法提出了严峻的挑战。
先进制造技术，先进制造技术作为一个专有名词的提出始于20世纪80年代末期的美国，这个概念一经提出立即获得世界各国的积极响应，将制造技术的研究推向新的高潮。
包括机器人、柔性制造系统以及它们所依赖的控制软件会给现代企业带来重大的冲击。
传统的计算机集成制造系统是适应规模生产的，它的层次控制适合于在稳定状态下的批量生产，可以通过批量规模以及标准化来节约硬件成本。
因此，每一个制造系统都有自己固定的软硬件结构，但是它的缺点也是显而易见的，那就是无法适应动态变化环境下的小批量生产。
为了解决当前日益复杂的制造业面临的问题，继柔性制造、计算机集成制造系统、精良生产及并行工程之后，各国政府、产业界及科技界纷纷研究和探索 “下一代制造系统”或者 “21世纪的制造模式”。
许多企业正在采用先进制造技术，以提高自己的市场竞争力，使得企业能够在国内外激烈竞争的市场环境下生存和发展。
1994年，我国国家科委组织的国家关键技术选择研究组提出了国家四大关键技术，amt便是其中之一。
柔性制造系统fms 柔性制造系统是60年代后期发展起来的一种先进制造系统，关于柔性制造的定义很多，但是一直未形成统一的认识。
柔性生产主要依靠有高度柔性的制造设备来实现多品种小批量的生产。
它的优势是明显的：如增强制造企业的灵活性和应变能力、缩短产品生产周期、提高设备使用效率和员工劳动生产率、改善产品质量等。
计算机集成制造系统cims cims将制造系统中的各种自动化孤岛用计算机进行有机的集成，使制造系统适合于多品种，中小批量的生产，提高制造系统的总体效益。
精益生产系统lps 精益生产是美国麻省理工学院根据其在invp(international motor vehicle program)的研究中对日本丰田生产方式的总结，于1990年提出的制造生产模式。
精益生产的原则是：团队作业，交流，有效利用资源并消灭一切浪费，不断改进及改善。
精益生产追求的目标是大幅度降低劳动力需求、占地面积、投资、工程时间及新产品开发时间。
智能制造系统ims 智能制造是指应用智能制造技术和智能制造系统的制造生产模式，是在制造的各个环节中，以一种高度柔性和高度集成的方式，通过计算机模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存贮、完善、共享、继承和发展。
敏捷制造系统ams 敏捷制造是美国lehigh大学和美国通用汽车公司在1998年首次提出的。
它强调的是一种新的企业结构，在这个结构中每一个公司都能开发自己的产品和实施自己的经营战略。
构成这个结构的基石是三种基本资源：有创新精神的管理结构和组织：有技术、有知识的高素质人员；先进制造技术。
敏捷源于这三种制造资源的有效集成。
全能制造系统hms hms由若干个全能体（holon）组成，每一个全能体是一个既独立又协作的完整的个体，且在每个个体中都含有整个系统的价值和目的、每个全能体可以互相转换、传送、存储和确认信息及物理对象。
一般来说，全能体既包含信息处理部分，也包含物理处理部分，同时也可以是另一全能体的特殊条件。
虚拟制造系统vms vms是多学科先进制造技术的综合应用。
其本质是以计算机支持的仿真技术、产品建模技术、人工智能技术、并行工程技术、分布式智能协同求解技术等为前提，对设计、制造等过程进行统一建模，在产品设计阶段实时地、并行地模拟产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品的可制造性、产品的成本等。
从而更有效地、灵活地组织生产，使工厂与车间的设计与布局更为合理，以达到产品的开发周期和成本的最小化，产品设计质量的最优化，生产效率的最高化。
高效快速重组生产系统 通过对柔性生产、精益生产和敏捷制造的比较、综合和创新，我国学者也提出了“高效快速重组生产系统”的概念。
高效快速重组生产系统是指，全面吸收精益生产、敏捷制造和柔性生产的精髓，包含了全面质量管理、准时制生产等现代管理的经验，而将这些技术和经验及相关的资源集成为一个独特的管理环境和生产实体的系统，其主导思想是 “对市场的快速灵活反映”和“制造资源的有效集成”。
这一研究目前尚处于构建理论体系的阶段。
2、机器人与先进制造系统 2.1 机器人与机器人技术 机器人的最初出现是传统的机构学与近代电子技术相结合的产物。
1961年，美国的consolided control corp和amf公司联合制造了第一台实用的示教再现型工业机器人，迄今为止，世界上对工业机器人的研究已经经历了四十余年的历程，日本、美国、法国、德国的机器人产业已日趋成熟和完善。
工业机器人由操作机 （机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
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