智能制造是目前制造業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域。相對于一般的正向制造,廢舊產(chǎn)品的拆卸過程更加復(fù)雜,有更多的不確定性因素需要應(yīng)對。本書以廢舊產(chǎn)品處理過程所需要解決的自動化拆卸問題為實(shí)例,詳細(xì)分析和闡述了智能制造所涉及的相關(guān)技術(shù)問題,包括過程建模、自動化系統(tǒng)、機(jī)器視覺、認(rèn)知機(jī)器人等,從一個側(cè)面涵蓋了智能制造的核心知識。第1章為引言,第2章為拆卸理論與方法,第3章為拆卸自動化,第4章為機(jī)器視覺,第5章為認(rèn)知機(jī)器人,第6章為系統(tǒng)實(shí)施和項(xiàng)目研究,第7章是基于智能制造的拆卸自動化現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向。
本書可以作為本科生或研究生的參考書,也可供智能制造領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員參考。
北京市版權(quán)局著作權(quán)合同登記圖字:0120185556號
隨著智能制造和綠色制造的不斷成熟和發(fā)展,其在廢舊物資回收處理相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。同時,隨著我國工業(yè)化水平的不斷提升,各類退役的工業(yè)設(shè)備、機(jī)電產(chǎn)品也急需用新的理念和技術(shù)來進(jìn)行處理。簡單的低水平處理不僅浪費(fèi)資源,還會引起新的污染。對這類廢舊產(chǎn)品進(jìn)行回收處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是拆卸,進(jìn)行合理高效的拆卸,再配合新的再利用技術(shù)手段,可以大幅度提升廢舊產(chǎn)品的利用率,同時在社會上創(chuàng)造出新的就業(yè)崗位。
但是,我國在廢舊產(chǎn)品處理領(lǐng)域起步較晚,可以用來參考的技術(shù)性書籍,尤其是結(jié)合科技理念的理論性書籍較少。為此,譯者選取了Supachai Vongbunyong所著的Disassembly Automation進(jìn)行翻譯。該書雖然以拆卸技術(shù)為對象進(jìn)行研究,但是融合了智能制造領(lǐng)域中的諸多新技術(shù)、新理念。事實(shí)上,由于拆卸過程所面對的復(fù)雜性和不確定性遠(yuǎn)超一般產(chǎn)品的正向制造,所以相關(guān)方法和技術(shù)在正向制造過程中同樣具有很好的啟發(fā)意義。因此該書對于從事正向制造的技術(shù)人員同樣具有很高的參考價(jià)值。
本書的翻譯得到了常熟理工學(xué)院特色學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)的資助,同時也得到了江蘇省機(jī)電產(chǎn)品循環(huán)利用技術(shù)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。碩士研究生史志賀、曹娟、毛慧俊、包向男等人也為本書的翻譯和校對做了大量的工作,在此表示感謝。
由于時間緊,本書的翻譯難免存在一定的缺點(diǎn),敬請業(yè)內(nèi)的同仁批評指正。
譯者隨著世界人口的持續(xù)增長,人們的消費(fèi)能力在不斷增強(qiáng),對新產(chǎn)品的需求急劇增加。因此,大量報(bào)廢(End of Life,EOL)產(chǎn)品正在不斷產(chǎn)生,并導(dǎo)致很多環(huán)境問題。對產(chǎn)品或其中的部分零件進(jìn)行再利用、回收或再制造等靠報(bào)廢處理是可取的。這些處理在環(huán)境和經(jīng)濟(jì)上都是有益的,可使廢棄物得以減少,使有價(jià)值的組件和材料得以回收。
產(chǎn)品的拆卸是報(bào)廢處理過程的主要步驟之一,主要涉及對產(chǎn)品中零部件或材料的分離和提取。拆卸不僅是報(bào)廢處理的必要環(huán)節(jié),也是維修和保養(yǎng)產(chǎn)品的所需工序。然而,由于工時長、難度大、成本高等原因,大多數(shù)拆卸處理在經(jīng)濟(jì)上是不可行的,因此,拆卸在工業(yè)化回收中通常是一個被忽略的選項(xiàng)。
以自動化操作代替人工勞動已經(jīng)成功地提高了許多行業(yè)的成本效益,特別是制造業(yè)。因此,對拆卸過程實(shí)施自動化系統(tǒng)改造被認(rèn)為是一種可行的解決方案。然而,拆卸過程涉及許多具有挑戰(zhàn)性的困難,且其不能簡單地被視為裝配過程的反過程。這其中的很多困難都可以歸因于三個主要方面:與報(bào)廢產(chǎn)品狀態(tài)相關(guān)的物理不確定性、同類產(chǎn)品的個體多樣性以及工藝規(guī)劃和操作的復(fù)雜性。因此,為克服這些困難,拆卸自動化系統(tǒng)需要被設(shè)計(jì)得足夠靈活且足夠穩(wěn)定。
本書以認(rèn)知機(jī)器人產(chǎn)品拆卸的研究案例為基礎(chǔ),通過描述新系統(tǒng)的開發(fā)過程,介紹了拆卸自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì),同時介紹了產(chǎn)品拆卸的一般概念,并對現(xiàn)有的拆卸自動化系統(tǒng)進(jìn)行了綜述,各章的內(nèi)容安排如下:
第1章描述了產(chǎn)品拆卸作為報(bào)廢處理過程中關(guān)鍵步驟的重要性,并對當(dāng)前拆卸領(lǐng)域的研究方向進(jìn)行了綜述。
第2章對拆卸過程的相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述。文獻(xiàn)表明,在規(guī)劃和操作層面上已經(jīng)發(fā)展出了許多技術(shù),它們通常用于以經(jīng)濟(jì)可行性為目的的拆卸過程優(yōu)化,這些技術(shù)既可以用于手動拆卸,也可以用于自動拆卸。
第3章將拆卸系統(tǒng)作為達(dá)到拆卸目的而一起工作的多個操作模塊的集合,并介紹這些模塊的配置。此外,介紹了現(xiàn)有半自動拆卸系統(tǒng)和拆卸工具的研究進(jìn)展,并對本書所依托的研究中使用的工作站和系統(tǒng)框架的設(shè)置進(jìn)行了解釋。
第4章介紹了拆卸系統(tǒng)中的感知部分,對現(xiàn)有研究中使用的硬件和軟件的檢測技術(shù)進(jìn)行了介紹,并對本書所依托的研究中使用的視覺系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了描述,其中包括基于普通特征的檢測和深度相機(jī)的坐標(biāo)映射檢測。
第5章闡述了認(rèn)知機(jī)器人的原理。認(rèn)知機(jī)器人是一個智能規(guī)劃者,它控制系統(tǒng)的行為以克服拆卸過程中的變化和不確定性因素,其受四種認(rèn)知能力的影響,即推理、行為監(jiān)控、學(xué)習(xí)和修正能力。
第6章描述了從操作模塊到一個完整拆卸系統(tǒng)的集成過程,所形成的軟件系統(tǒng)將視覺系統(tǒng)、操作規(guī)劃和認(rèn)知機(jī)器人應(yīng)用于專為拆卸LCD屏幕而設(shè)計(jì)的拆卸單元,同時也對系統(tǒng)的詳細(xì)配置和案例產(chǎn)品的信息進(jìn)行了介紹。
第7章介紹了在拆卸自動化系統(tǒng)開發(fā)過程中,本書所依托的研究項(xiàng)目得到的結(jié)論,并對該系統(tǒng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性及未來的發(fā)展進(jìn)行了介紹。
前言
第1章引言1
11報(bào)廢產(chǎn)品處理1
12產(chǎn)品的拆卸3
參考文獻(xiàn)4
第2章拆卸理論與方法6
21拆卸工藝規(guī)劃6
22拆卸完整性12
23拆卸操作13
24小結(jié)14
參考文獻(xiàn)15
第3章拆卸自動化18
31引言18
32拆卸自動化原理19
33機(jī)械設(shè)計(jì)與控制22
34自動化程度29
35系統(tǒng)案例34
36小結(jié)36
參考文獻(xiàn)36
第4章機(jī)器視覺40
41引言40
42系統(tǒng)設(shè)置42
43識別技術(shù)51
44要求和功能56
45小結(jié)66
參考文獻(xiàn)67
第5章認(rèn)知機(jī)器人70
51自主機(jī)器人與認(rèn)知機(jī)器人70
52基本概念72
53系統(tǒng)架構(gòu)與認(rèn)知功能74
54基本行為控制79
55高級行為控制83
56實(shí)施過程92
57小結(jié)92
參考文獻(xiàn)92
第6章系統(tǒng)實(shí)施和項(xiàng)目研究94
61實(shí)施概況94
62產(chǎn)品分析95
63拆卸要求98
64系統(tǒng)概述99
65認(rèn)知機(jī)器人模塊102
66視覺系統(tǒng)模塊105
67拆卸操作單元模塊110
68實(shí)驗(yàn)115
69小結(jié)126
參考文獻(xiàn)127
第7章基于智能制造的拆卸自動化
現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向128
71技術(shù)層面的總結(jié)128
72經(jīng)濟(jì)可行性132
73研究結(jié)論與未來方向133
參考文獻(xiàn)133
附錄134
附錄A動作和狀態(tài)變量134
附錄B圖形用戶界面135