第一篇：工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)題報(bào)告

報(bào)告題目：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用

學(xué) 院：信息工程與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué) 號(hào)：201210402116 姓 名：何亞琦

2015年12月26日

摘要：工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，需求越來(lái)越大，其技術(shù)研究與發(fā)展越來(lái)越深入。這將提高社會(huì)生產(chǎn)率與產(chǎn)品質(zhì)量，為社會(huì)創(chuàng)造巨大的財(cái)富！關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人、發(fā)展現(xiàn)狀、未來(lái)走向

引言

工業(yè)機(jī)器人誕生于20 世紀(jì)60 年代,在20 世紀(jì)90 年代得到迅速發(fā)展,是最先產(chǎn)業(yè)化的機(jī)器人技術(shù)。自問(wèn)世以來(lái)，就一直備受矚目。40余年來(lái)，有關(guān)它的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。各種形態(tài)、功能的機(jī)器人相繼面世，而未來(lái)的機(jī)器人將是一種能夠代替人類(lèi)在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險(xiǎn)、復(fù)雜勞動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)器，是集機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識(shí)于一身的高新技術(shù)綜合體。

一、工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。

1962年美國(guó)推出的一些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形主要由類(lèi)似人的手和臂組成。后來(lái)，出現(xiàn)了具有視覺(jué)傳感器的、能識(shí)別與定位的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。作為人類(lèi)二十世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，機(jī)器人在短短的幾十年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。從自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機(jī)器人可謂是無(wú)處不在。目前機(jī)器已經(jīng)走進(jìn)人們的生活與工作，機(jī)器人已經(jīng)在很多的領(lǐng)域代替著人類(lèi)的勞動(dòng)，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，人們已經(jīng)越來(lái)越離不開(kāi)機(jī)器人幫助。

工業(yè)機(jī)器人最顯著的特點(diǎn)有以下幾個(gè)：

(1)可編程。生產(chǎn)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性啟動(dòng)化。工業(yè)機(jī)器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過(guò)程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。(2)擬人化。工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類(lèi)似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機(jī)器人還有許多類(lèi)似人類(lèi)的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺(jué)傳感器、聲覺(jué)傳感器、語(yǔ)言功能等。傳感器提高了工業(yè)機(jī)器人對(duì)周?chē)h(huán)境的自適應(yīng)能力。

(3)通用性。除了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用的工業(yè)機(jī)器人外，一般工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時(shí)具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機(jī)器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。

(4)工業(yè)機(jī)器技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起來(lái)是機(jī)械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合-機(jī)電一體化技術(shù)。第三代智能機(jī)器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語(yǔ)言理解能力、圖像識(shí)別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動(dòng)其他技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗(yàn)證一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。

二、我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要突出增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力這一條主線(xiàn)，著力營(yíng)造有利于自主創(chuàng)新的政策環(huán)境，加快促進(jìn)企業(yè)成為創(chuàng)新主體，大力倡導(dǎo)企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合。國(guó)內(nèi)一大批企業(yè)或自主研制或與科研院所合作，進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人研制和生產(chǎn)行列，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入了初步產(chǎn)業(yè)化階段。

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了一系列國(guó)家攻關(guān)。計(jì)劃支持的應(yīng)用工程開(kāi)發(fā)，奠定了我國(guó)獨(dú)立自主發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。但是，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在總體技術(shù)上與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有很大差距，僅相當(dāng)于國(guó)外90年代中期的水平。目前工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)規(guī)模仍然不大，多數(shù)是單件小批生產(chǎn)，關(guān)鍵配套的單元部件和器件始終處于進(jìn)口狀態(tài)，工業(yè)機(jī)器人的性?xún)r(jià)比較低。伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，以汽車(chē)等行業(yè)需求為牽引，我國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人需求量急劇增加，國(guó)際工業(yè)機(jī)器人知名企業(yè)如ABB、FANAC等紛紛在中國(guó)建廠，國(guó)外知名品牌工業(yè)機(jī)器人價(jià)格逐年下降，制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成和實(shí)現(xiàn)規(guī)?；陌l(fā)展，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人新裝機(jī)量近90%仍依賴(lài)進(jìn)口。

三、工業(yè)機(jī)器人的未來(lái)走向

從近幾年國(guó)外知名企業(yè)推出和正在研制的產(chǎn)品來(lái)看，新一代工業(yè)機(jī)器人正在向智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、編程圖形化發(fā)展。

目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究?jī)?nèi)容集中在以下10個(gè)方面：

1．機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。

2．機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開(kāi)放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語(yǔ)言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式 控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線(xiàn)編程的可操作性之外，離線(xiàn)編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。

3．多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問(wèn)題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線(xiàn)性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問(wèn)題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。

4．機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來(lái)愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。

5．機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。

6．虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。

7．多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。

8．微型和微小機(jī)器人技術(shù)（micro/miniaturerobotics）:這是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。

9．軟機(jī)器人技術(shù)（softrobotics）:主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂(lè)場(chǎng)合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時(shí)是安全的，機(jī)器人對(duì)人是友好的。

10．仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。

四、結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)機(jī)器人的誕生和機(jī)器人學(xué)的建立，無(wú)疑是21世紀(jì)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的重大成就。工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,中國(guó)制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參與國(guó)際分工的巨大挑戰(zhàn),加快工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個(gè)歷史機(jī)遇的主要途徑。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑,政府要對(duì)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有更多的政策與經(jīng)濟(jì)支持,參考國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),加大技術(shù)投入與改造。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展必將大大加速我國(guó)制造業(yè)的崛起。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：工業(yè)機(jī)器人調(diào)研報(bào)告

調(diào)研報(bào)告

一、本課題的來(lái)源及意義

本課題研究的是直角坐標(biāo)電力控制機(jī)械手升降、伸縮部分的設(shè)計(jì)。機(jī)械手是機(jī)器人的一個(gè)重要組成部分，它是隨著機(jī)器人技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷成熟而不斷發(fā)展的。而機(jī)器人在現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用日益廣泛，作用越來(lái)越重要，工業(yè)機(jī)械手尤其如此，因此設(shè)計(jì)實(shí)用高效的機(jī)械手對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是個(gè)富有意義和挑戰(zhàn)的課題。

通常機(jī)械手由多自由度機(jī)械臂和末端夾持器組成。機(jī)械手通過(guò)多自由度機(jī)械臂的姿態(tài)調(diào)整和末端夾持器的動(dòng)作完成操作任務(wù)。球坐標(biāo)機(jī)械手突出特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性、靈活性，機(jī)構(gòu)承載能力強(qiáng)，具有較好的通用性，重復(fù)定位精度高，動(dòng)作速度快，能夠成功的應(yīng)用于包裝、上下料以及工業(yè)生產(chǎn)等廣泛領(lǐng)域；而電力控制中步進(jìn)電機(jī)可直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制性能好，通常不需要反饋就能對(duì)位置和速度進(jìn)行控制，位置誤差不會(huì)累積；在機(jī)器人中，機(jī)械手起著連接和承受外力的作用，機(jī)械臂需要承受物料的重量和手部、手腕、手臂自身的重量，其結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小、定位精度等對(duì)機(jī)械手性能影響很大。綜上所述，設(shè)計(jì)球坐標(biāo)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手是個(gè)很有意義的課題。

二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

專(zhuān)用機(jī)械手經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的年代。通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展又促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。智能機(jī)器人涉及的知識(shí)內(nèi)容不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)，而且還應(yīng)用了一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)無(wú)線(xiàn)電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)展這一新技術(shù)都很重視。幾十年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷修改，品種在不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。

早在20世紀(jì)40年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，以出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機(jī)械手。50~60年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機(jī)械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。這種機(jī)械手也稱(chēng)第二代機(jī)械手。

1968～1970年，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車(chē)車(chē)身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)上，使第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段，70年代機(jī)械手可以說(shuō)是處于技術(shù)發(fā)展階段。

80年代以來(lái)，國(guó)際機(jī)械手的發(fā)展速度平均保持在25%～30%的年增長(zhǎng)率（其中1986、1987、1993、1994年略低，無(wú)增長(zhǎng)）。如此高的增長(zhǎng)率有其深刻的社

會(huì)背景。首先，60年代末70年代初，由于世界石油價(jià)格的沖擊，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)加劇，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也越來(lái)越快，致使30年代～50年代逐步建立起來(lái)的單一產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)流水線(xiàn)上遇上了在改變產(chǎn)品品種是，原有的單一產(chǎn)品專(zhuān)用生產(chǎn)裝置改變的困難（時(shí)間、投資、停產(chǎn)等）以及如何實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量或混流生產(chǎn)的自動(dòng)化難題。為此，“柔性生產(chǎn)”的概念及其試驗(yàn)性的設(shè)計(jì)就誕生了。這些因素都促進(jìn)了機(jī)械手的高速發(fā)展。

我國(guó)機(jī)械手起步較晚,經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展。我國(guó)機(jī)器手的研究，有了長(zhǎng)足的發(fā)展，有的方面已達(dá)到了世界先進(jìn)水平。但與先進(jìn)的國(guó)家相比，還有很大距離，從總體上看，我國(guó)機(jī)器手的研究仍然任重道遠(yuǎn)。

三、本課題研究目標(biāo)和內(nèi)容 本文研究的直角坐標(biāo)電液控制機(jī)械手升降伸縮部分的設(shè)計(jì)，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的確定，電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的確定（設(shè)計(jì)選型和校核），編制PLC梯形圖，繪制I/O端子接線(xiàn)圖，控制系統(tǒng)原理圖，驅(qū)動(dòng)電路原理圖，升降及伸縮機(jī)構(gòu)零件圖和裝配圖。（任務(wù)量為3張零號(hào)圖紙）目標(biāo)是希望通過(guò)本課題，能鞏固和加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)基本理論知識(shí)，理解機(jī)械手的功能、組成及工作原理，研究步進(jìn)電機(jī)的性能，熟悉以PLC為核心的編程與控制裝置應(yīng)具備的基本功能，掌握整個(gè)機(jī)電一體會(huì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和具體方法；同時(shí)訓(xùn)練專(zhuān)業(yè)基本技能，提高自己查閱資料，獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為以后深造研究打下良好基礎(chǔ)。

四、本課題研究的方法和手段 研究方法：主要是搜索相關(guān)文獻(xiàn)，包括圖書(shū)館電子資源CNKI學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)總庫(kù)，Springer link電子期刊，專(zhuān)業(yè)圖書(shū)上課筆記，以及機(jī)器人等期刊，網(wǎng)上的豆丁網(wǎng)以及百度文庫(kù)中的許多論文和專(zhuān)利；通過(guò)對(duì)已有產(chǎn)品的分析，對(duì)信息進(jìn)行分類(lèi)和整理，作為依據(jù)，確定在我的機(jī)械手設(shè)計(jì)中相應(yīng)的參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和提高。研究手段：首先是前期準(zhǔn)備，收集相關(guān)資料，查閱中外文獻(xiàn)，請(qǐng)教老師和同學(xué)；同時(shí)學(xué)習(xí)使用AutoCAD軟件。然后進(jìn)行機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)包括機(jī)械手俯仰伸縮機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的確定，機(jī)械傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)，繼而進(jìn)行電力驅(qū)動(dòng)部分選型和計(jì)算，分析工藝流程，繪制PLC的端子接線(xiàn)圖和控制圖，最后編寫(xiě)論文。努力在老師的指導(dǎo)下，定期完成工作任務(wù)。

五、本課題可行性分析和已具備的實(shí)驗(yàn)條件

已具備的條件：

我國(guó)的機(jī)器人研究始于70年代。經(jīng)過(guò)近20年努力，特別是經(jīng)過(guò)“七11.”攻關(guān)、“ 863”計(jì)劃，取得了一批重要成果，已經(jīng)系統(tǒng)掌握了機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、機(jī)器人語(yǔ)言等技術(shù)。就全國(guó)來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)工作做得較好的地區(qū)是:以中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所為首的東北地區(qū)機(jī)器人工程中心，以機(jī)電部廣州機(jī)床所為龍頭的華南地區(qū)的機(jī)器人工程中心。而各工程中心_L作的側(cè)重點(diǎn)又有所不同:東北地區(qū)以特種機(jī)器人、水下機(jī)器人開(kāi)發(fā)為L(zhǎng),華北地區(qū)以噴漆Y1lt人、焊接機(jī)器人開(kāi)發(fā)為主，華東地區(qū)以搬運(yùn)機(jī)器人、裝配機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人開(kāi)發(fā)為主。

我國(guó)的高等院校，如長(zhǎng)沙國(guó)防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等在步行機(jī)器人、精密裝配機(jī)器人及7自由度機(jī)器人研制等前沿領(lǐng)域內(nèi)也做出了可喜的成績(jī)，有了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)。

通過(guò)調(diào)研，我知道直角坐標(biāo)型機(jī)器人能夠在空間中的任意兩點(diǎn)距離中移動(dòng)，所以能夠抓取離地面較高，或者中間有障礙的工件，其位置精度高，位置誤差與臂長(zhǎng)成正比等。為了在X軸和Y軸的自由移動(dòng)，可以滾珠絲杠與螺母相連接完成旋轉(zhuǎn)便直線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)行星齒輪減速機(jī)可以使機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)更穩(wěn)使控制更精確。通過(guò)交流伺服電機(jī)的閉環(huán)反饋能達(dá)到相當(dāng)高的精度要求。

該機(jī)械手的基本技術(shù)參數(shù)如下： 水平橫梁：3500mm,50mm/s 豎直大臂：1500mm,50mm/s 負(fù)載重量：200Kg；

驅(qū)動(dòng)方式：交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) 樣式如圖1-1

圖1-1 直角坐標(biāo)機(jī)械手

六、進(jìn)度安排

第一周：獲得設(shè)計(jì)題目，制定畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃；查閱相關(guān)資料；著手進(jìn)行外文

翻譯。

第二周：通過(guò)實(shí)地調(diào)查研究和查閱相關(guān)資料，完成實(shí)習(xí)（調(diào)研）報(bào)告；完成外文翻譯，并對(duì)其進(jìn)行完善。

第三周：對(duì)機(jī)械手相關(guān)知識(shí)，軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備工作。第四周：選定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，確定機(jī)械手整體機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。第五周：計(jì)算選定結(jié)構(gòu)的參數(shù)和精度，并著手畫(huà)AutoCAD圖。第六周：確定具體的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，著手畫(huà)裝配圖。

第七周：對(duì)相關(guān)的電機(jī)進(jìn)行選型，查閱在實(shí)際中能買(mǎi)到的型號(hào)。第八周：對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行計(jì)算校核。第九周：PLC選型。

第十周：對(duì)機(jī)械手控制部分，分析動(dòng)作順利，畫(huà)梯形圖。第十一周：對(duì)控制部分進(jìn)行整理。第十二周：編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份。

第十三周：整理畢業(yè)設(shè)計(jì)材料，對(duì)其進(jìn)行完善、補(bǔ)充；準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。第十四周：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。

七、主要參考文獻(xiàn)

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第三篇：調(diào)研報(bào)告(工業(yè)機(jī)器人)

大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)（調(diào)研）報(bào)告

調(diào)研報(bào)告工業(yè)機(jī)器人的概念工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類(lèi)指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人展現(xiàn)狀與前景展望 2.1工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展簡(jiǎn)史

1920年捷克作家卡雷爾·查培克在其劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》中最早使用機(jī)器人一詞，劇中機(jī)器人“Robot”這個(gè)詞的本意是苦力，即劇作家筆下的一個(gè)具有人的外表，特征和功能的機(jī)器，是一種人造的勞力。它是最早的工業(yè)機(jī)器人設(shè)想。

20世紀(jì)40年代中后期，機(jī)器人的研究與發(fā)明得到了更多人的關(guān)心與關(guān)注。50年代以后，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始研究能搬運(yùn)核原料的遙控操縱機(jī)械手，如圖0.2所示，這是一種主從型控制系統(tǒng)，主機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)中加入力反饋，可使操作者獲知施加力的大小，主從機(jī)械手之間有防護(hù)墻隔開(kāi)，操作者可通過(guò)觀察窗或閉路電視對(duì)從機(jī)械手操作機(jī)進(jìn)行有效的監(jiān)視，主從機(jī)械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機(jī)器人的產(chǎn)生為近代機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造作了鋪墊。

1954年美國(guó)戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請(qǐng)了專(zhuān)利。該專(zhuān)利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人?，F(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。1959年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)誕生，開(kāi)創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。

2.2工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)

戴沃爾提出的工業(yè)機(jī)器人有以下特點(diǎn):將數(shù)控機(jī)床的伺服軸與遙控操縱器的連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)接在一起，預(yù)先設(shè)定的機(jī)械手動(dòng)作經(jīng)編程輸入后，系統(tǒng)就可以離開(kāi)人的輔助而獨(dú)立運(yùn)行。這種機(jī)器人還可以接受示教而完成各種簡(jiǎn)單的重復(fù)動(dòng)作，示教過(guò)程中，機(jī)械手可依次通過(guò)工作任務(wù)的各個(gè)位置，這些位置序列全部記錄在存儲(chǔ)器內(nèi)，任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中，機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動(dòng)下依次再現(xiàn)上述位置，故這種機(jī)器人的主要技術(shù)功能被稱(chēng)為“可編程”和“示教再現(xiàn)”。

1962年美國(guó)推出的一些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形主要由類(lèi)似人的手和臂組成。后來(lái)，出現(xiàn)了具有視覺(jué)傳感器的、能識(shí)別與定位的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。

當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強(qiáng)的對(duì)作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。目前，對(duì)全球機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展最有影響的國(guó)家是美國(guó)和日本。美國(guó)在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的綜合研究水平上仍處于領(lǐng)先地位，而日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量、種類(lèi)方面則居世界首位。

2.3工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)造與分類(lèi)工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3～6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有1～3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。

工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。

工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動(dòng)，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。

工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類(lèi)。編程輸入型是將計(jì)算機(jī)上已編好的作業(yè)程序文件，通過(guò)RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機(jī)器人控制柜。

示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動(dòng)控制器(示教操縱盒)，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍。在示教過(guò)程的同時(shí)，工作程序的信息即自動(dòng)存入程序存儲(chǔ)器中在機(jī)器人自動(dòng)工作時(shí)，控制系統(tǒng)從程序存儲(chǔ)器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動(dòng)作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱(chēng)為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。

具有觸覺(jué)、力覺(jué)或簡(jiǎn)單的視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。

2.3.1 點(diǎn)焊機(jī)器人

焊接機(jī)器人具有性能穩(wěn)定、工作空間大、運(yùn)動(dòng)速度快和負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)，焊接質(zhì)量明顯優(yōu)于人工焊接，大大提高了點(diǎn)焊作業(yè)的生產(chǎn)率。

點(diǎn)焊機(jī)器人主要用于汽車(chē)整車(chē)的焊接工作，生產(chǎn)過(guò)程由各大汽車(chē)主機(jī)廠負(fù)責(zé)完成。國(guó)際工業(yè)機(jī)器人企業(yè)憑借與各大汽車(chē)企業(yè)的長(zhǎng)期合作關(guān)系，向各大型汽車(chē)

生產(chǎn)企業(yè)提供各類(lèi)點(diǎn)焊機(jī)器人單元產(chǎn)品并以焊接機(jī)器人與整車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)配套形式進(jìn)入中國(guó)，在該領(lǐng)域占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。

隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，焊接生產(chǎn)線(xiàn)要求焊鉗一體化，重量越來(lái)越大，165公斤點(diǎn)焊機(jī)器人是目前汽車(chē)焊接中最常用的一種機(jī)器人。2008年9月，機(jī)器人研究所研制完成國(guó)內(nèi)首臺(tái)165公斤級(jí)點(diǎn)焊機(jī)器人，并成功應(yīng)用于奇瑞汽車(chē)焊接車(chē)間。2009年9月，經(jīng)過(guò)優(yōu)化和性能提升的第二臺(tái)機(jī)器人完成并順利通過(guò)驗(yàn)收，該機(jī)器人整體技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類(lèi)機(jī)器人水平。

2.3.2弧焊機(jī)器人

弧焊機(jī)器人主要應(yīng)用于各類(lèi)汽車(chē)零部件的焊接生產(chǎn)。在該領(lǐng)域，國(guó)際大型工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)主要以向成套裝備供應(yīng)商提供單元產(chǎn)品為主。本公司主要從事弧焊機(jī)器人成套裝備的生產(chǎn)，根據(jù)各類(lèi)項(xiàng)目的不同需求，自行生產(chǎn)成套裝備中的機(jī)器人單元產(chǎn)品，也可向大型工業(yè)機(jī)器人企業(yè)采購(gòu)并組成各類(lèi)弧焊機(jī)器人成套裝備。在該領(lǐng)域，本公司與國(guó)際大型工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)既是競(jìng)爭(zhēng)亦是合作關(guān)系。關(guān)鍵技術(shù)包括：

(1)弧焊機(jī)器人系統(tǒng)優(yōu)化集成技術(shù)：弧焊機(jī)器人采用交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及高精度、高剛性的RV減速機(jī)和諧波減速器，具有良好的低速穩(wěn)定性和高速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)功能。

(2)協(xié)調(diào)控制技術(shù)：控制多機(jī)器人及變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，既能保持焊槍和工件的相對(duì)姿態(tài)以滿(mǎn)足焊接工藝的要求，又能避免焊槍和工件的碰撞。

(3)精確焊縫軌跡跟蹤技術(shù)：結(jié)合激光傳感器和視覺(jué)傳感器離線(xiàn)工作方式的優(yōu)點(diǎn)，采用激光傳感器實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中的焊縫跟蹤，提升焊接機(jī)器人對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行焊接的柔性和適應(yīng)性，結(jié)合視覺(jué)傳感器離線(xiàn)觀察獲得焊縫跟蹤的殘余偏差，基于偏差統(tǒng)計(jì)獲得補(bǔ)償數(shù)據(jù)并進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的修正，在各種工況下都能獲得最佳的焊接質(zhì)量。

2.3.3激光加工機(jī)器人

激光加工機(jī)器人是將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過(guò)高精度工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)。本系統(tǒng)通過(guò)示教盒進(jìn)行在線(xiàn)操作，也可通過(guò)離線(xiàn)方式進(jìn)行編程。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)加工工件的自動(dòng)檢測(cè)，產(chǎn)生加工件的模型，繼而生成加工曲線(xiàn)，也可以利用CAD數(shù)據(jù)直接加工?？捎糜诠ぜ募す獗砻嫣幚?、打孔、焊接和模具修復(fù)等。

關(guān)鍵技術(shù)包括：

(1)激光加工機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：采用大范圍框架式本體結(jié)構(gòu)，在增大作業(yè)范圍的同時(shí)，保證機(jī)器人精度；

(2)機(jī)器人系統(tǒng)的誤差補(bǔ)償技術(shù)：針對(duì)一體化加工機(jī)器人工作空間大，精度高等要求，并結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取非模型方法與基于模型方法相結(jié)合的混合機(jī)器人補(bǔ)償方法，完成了幾何參數(shù)誤差和非幾何參數(shù)誤差的補(bǔ)償。

(3)高精度機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)：將三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人高精度在線(xiàn)測(cè)量。

(4)激光加工機(jī)器人專(zhuān)用語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)技術(shù)：根據(jù)激光加工及機(jī)器人作業(yè)特點(diǎn)，完成激光加工機(jī)器人專(zhuān)用語(yǔ)言。

(5)網(wǎng)絡(luò)通訊和離線(xiàn)編程技術(shù)：具有串口、CAN等網(wǎng)絡(luò)通訊功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)的監(jiān)控和管理；并實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)機(jī)器人的離線(xiàn)編程控制。

2.3.4真空機(jī)器人真空機(jī)器人是一種在真空環(huán)境下工作的機(jī)器人，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中，實(shí)現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。真空機(jī)械手難進(jìn)口、受限制、用量大、通用性強(qiáng)，其成為制約了半導(dǎo)體裝備整機(jī)的研發(fā)進(jìn)度和整機(jī)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵部件。而且國(guó)外對(duì)中國(guó)買(mǎi)家嚴(yán)加審查，歸屬于禁運(yùn)產(chǎn)品目錄，真空機(jī)械手已成為嚴(yán)重制約我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備整機(jī)裝備制造的“卡脖子”問(wèn)題。直驅(qū)型真空機(jī)器人技術(shù)屬于原始創(chuàng)新技術(shù)。

關(guān)鍵技術(shù)包括：

(1)真空機(jī)器人新構(gòu)型設(shè)計(jì)技術(shù)：通過(guò)結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，避開(kāi)國(guó)際專(zhuān)利，設(shè)計(jì)新構(gòu)型滿(mǎn)足真空機(jī)器人對(duì)剛度和伸縮比的要求；

(2)大間隙真空直驅(qū)電機(jī)技術(shù)：涉及大間隙真空直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)和高潔凈直驅(qū)電機(jī)開(kāi)展電機(jī)理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作工藝、電機(jī)材料表面處理、低速大轉(zhuǎn)矩控制、小型多軸驅(qū)動(dòng)器等方面。

(3)真空環(huán)境下的多軸精密軸系的設(shè)計(jì)。采用軸在軸中的設(shè)計(jì)方法，減小軸之間的不同心以及慣量不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題。

(4)動(dòng)態(tài)軌跡修正技術(shù)：通過(guò)傳感器信息和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)信息的融合，檢測(cè)出晶圓與手指之間基準(zhǔn)位置之間的偏移，通過(guò)動(dòng)態(tài)修正運(yùn)動(dòng)軌跡，保證機(jī)器人準(zhǔn)確地將晶圓從真空腔室中的一個(gè)工位傳送到另一個(gè)工位。

(5)符合SEMI標(biāo)準(zhǔn)的真空機(jī)器人語(yǔ)言：根據(jù)真空機(jī)器人搬運(yùn)要求、機(jī)器人作業(yè)特點(diǎn)及SEMI標(biāo)準(zhǔn)，完成真空機(jī)器人專(zhuān)用語(yǔ)言。

(6)可靠性系統(tǒng)工程技術(shù)：在IC制造中，設(shè)備故障會(huì)帶來(lái)巨大的損失。根據(jù)半導(dǎo)體設(shè)備對(duì)MCBF的高要求，對(duì)各個(gè)部件的可靠性進(jìn)行測(cè)試、評(píng)價(jià)和控制，提高機(jī)械手各個(gè)部件的可靠性，從而保證機(jī)械手滿(mǎn)足IC制造的高要求。

2.3.5潔凈機(jī)器人

潔凈機(jī)器人是一種在潔凈環(huán)境中使用的工業(yè)機(jī)器人。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，其對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求也日益苛刻，很多現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)都要求在潔凈環(huán)境進(jìn)行，潔凈機(jī)器人是潔凈環(huán)境下生產(chǎn)需要的關(guān)鍵設(shè)備。

關(guān)鍵技術(shù)包括：

(1)潔凈潤(rùn)滑技術(shù)：通過(guò)采用負(fù)壓抑塵結(jié)構(gòu)和非揮發(fā)性潤(rùn)滑脂，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境無(wú)顆粒污染，滿(mǎn)足潔凈要求。

(2)高速平穩(wěn)控制技術(shù)：通過(guò)軌跡優(yōu)化和提高關(guān)節(jié)伺服性能，實(shí)現(xiàn)潔凈搬運(yùn)的平穩(wěn)性。

(3)控制器的小型化技術(shù)：根據(jù)潔凈室建造和運(yùn)營(yíng)成本高，通過(guò)控制器小型化技術(shù)減小潔凈機(jī)器人的占用空間。

(4)晶圓檢測(cè)技術(shù)：通過(guò)光學(xué)傳感器，能夠通過(guò)機(jī)器人的掃描，獲得卡匣中晶圓有無(wú)缺片、傾斜等信息。

2.4工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡(jiǎn)單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門(mén)中，完成對(duì)人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。20世紀(jì)50年代末，美國(guó)在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱(chēng)為工業(yè)機(jī)器人；60年代初，美國(guó)研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國(guó)通用汽車(chē)公司用21臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車(chē)車(chē)身的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。此后，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。

2.5工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展前景

在發(fā)達(dá)國(guó)家中，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流機(jī)器人發(fā)展前景及未來(lái)的發(fā)展方向。國(guó)外汽車(chē)行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)避免了大量的工傷事故。全球諸多國(guó)家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐表明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。機(jī)器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)IEEE的科學(xué)家在對(duì)未來(lái)科技發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)測(cè)中提出了4個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，機(jī)器人技術(shù)就是其中之一。1990年10月，國(guó)際機(jī)器人工業(yè)人士在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_(kāi)了一次工業(yè)機(jī)器人國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)，并在這次大會(huì)上通過(guò)了一個(gè)文件，把工業(yè)機(jī)器人分為四類(lèi)：⑴順序型。這類(lèi)機(jī)器人擁有規(guī)定的程序動(dòng)作控制系統(tǒng)；⑵沿軌跡作業(yè)型。這類(lèi)機(jī)器人執(zhí)行某種移動(dòng)作業(yè)，如焊接。噴漆等；⑶遠(yuǎn)距作業(yè)型。比如在月球上自動(dòng)工作的機(jī)器人；⑷智能型。這類(lèi)機(jī)器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機(jī)通信機(jī)能。日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)普及了第一和第二類(lèi)工業(yè)機(jī)器人，并達(dá)到了其工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史的鼎盛時(shí)期。而今已在第發(fā)展三、四類(lèi)工業(yè)機(jī)器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本下一代機(jī)器人發(fā)展重點(diǎn)有：低成本技術(shù)、高速化技術(shù)、小型和輕量化技術(shù)、提高可靠性技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、高精度化技術(shù)、視覺(jué)和觸覺(jué)等傳感器技術(shù)等。根據(jù)日本政府2007年指定的一份計(jì)劃，日本2050年工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到1.4兆日元，擁有百萬(wàn)工業(yè)機(jī)器人。按照一個(gè)工業(yè)機(jī)器人等價(jià)于10個(gè)勞動(dòng)力的標(biāo)準(zhǔn)，百萬(wàn)工業(yè)機(jī)器人相當(dāng)于千萬(wàn)勞動(dòng)力，是目前日本全部勞動(dòng)人口的15%。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初，其發(fā)展過(guò)程大致可分為三個(gè)階段：70年代的萌芽期；80年代的開(kāi)發(fā)期；90年代的實(shí)用化期。而今經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。目前我國(guó)已生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。一批國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)上；一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來(lái)。一些相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)；運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)與周邊配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)等。某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近世界水平。一個(gè)國(guó)家要引入高技術(shù)并將其轉(zhuǎn)移為產(chǎn)業(yè)技術(shù)（產(chǎn)業(yè)化），必須具備5個(gè)要素即5M: Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有著“機(jī)器人王國(guó)”之稱(chēng)的日本相比，我國(guó)有著截然不同的基本國(guó)情，那就是人口多，勞動(dòng)力過(guò)剩。刺激日本發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的根本動(dòng)力就在于要解決勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。所以，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步晚發(fā)展緩。但是正如前所述，廣泛使用機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，提高社會(huì)生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國(guó)正在努力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備，培養(yǎng)人才，打開(kāi)市場(chǎng)。日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的輝煌得益于本國(guó)政府的鼓勵(lì)政策，我國(guó)在十一五綱要中也體現(xiàn)出了對(duì)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的大力支持。

3結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)機(jī)器人是機(jī)械科學(xué)技術(shù)的一個(gè)分支，它的發(fā)展需要機(jī)械及其他門(mén)類(lèi)學(xué)科的發(fā)展來(lái)推動(dòng)，它的發(fā)展也能推動(dòng)工業(yè)系統(tǒng)的整體發(fā)展。它有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，和其他技術(shù)一樣，需要不斷地設(shè)計(jì)應(yīng)用修改和完善。

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第四篇：工業(yè)機(jī)器人開(kāi)題報(bào)告

工業(yè)機(jī)器人開(kāi)題報(bào)告

一、選題的目的和意義：

工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡(jiǎn)單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門(mén)中，完成對(duì)人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且可以保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本。因此，研究和設(shè)計(jì)各種用途的機(jī)器人特別是工業(yè)機(jī)器人、推廣機(jī)器人的應(yīng)用是有現(xiàn)實(shí)意義的。由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組部分。

二、國(guó)內(nèi)外研究綜述：

20世紀(jì)50年代末，美國(guó)在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱(chēng)為工業(yè)機(jī)器人；60年代初，美國(guó)研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國(guó)通用汽車(chē)公司用21臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車(chē)車(chē)身的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。此后，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初期，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個(gè)階段：70年代的萌芽期，80年代的開(kāi)發(fā)期和90年代的適用化期。

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。目前我國(guó)已生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。一批國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)上；一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來(lái)。一些相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)；運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)與周邊配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)等。某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近世界水平。

雖然中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中，但和國(guó)際同行相比，差距依舊明顯。從市場(chǎng)占有率來(lái)說(shuō)，更無(wú)法相提并論。工業(yè)機(jī)器人很多核心技術(shù)，目前我們尚未掌握，這是影響我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸。

在發(fā)達(dá)國(guó)家中，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流及未來(lái)的發(fā)展方向。國(guó)外汽車(chē)行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)避免了大量的工傷事故。全球諸多國(guó)家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐表明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

機(jī)器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)IEEE的科學(xué)家在對(duì)未來(lái)科技發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)測(cè)中提出了4個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，機(jī)器人技術(shù)就是其中之一。一個(gè)國(guó)家要引入高技術(shù)并將其轉(zhuǎn)移為產(chǎn)業(yè)技術(shù)（產(chǎn)業(yè)化），必須具備5個(gè)要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。廣泛使用機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，提高社會(huì)生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國(guó)正在努力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備，培養(yǎng)人才，打開(kāi)市場(chǎng)。

三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的主要技術(shù)與方法：

在本次設(shè)計(jì)中，擬應(yīng)用到的文獻(xiàn)涉及機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計(jì)類(lèi)，機(jī)械繪圖類(lèi)，機(jī)械工程控制類(lèi)，機(jī)械工程材料和力學(xué)以及工業(yè)機(jī)器人或工業(yè)機(jī)器人手臂相關(guān)的資料，在設(shè)計(jì)過(guò)程中這些材料可以首先幫我們從整體上了解與機(jī)器人手臂相關(guān)的技術(shù)以及現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)；其次，利用這些資料，可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方案的初步制定；最后，機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)過(guò)程中的所需材料的選擇，設(shè)計(jì)與校核計(jì)算，運(yùn)動(dòng)過(guò)程的控制以及其他的注意事項(xiàng)，都可以在相關(guān)文獻(xiàn)資料中得到一些指導(dǎo)與幫助。

機(jī)器人本體由機(jī)座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端執(zhí)行器和驅(qū)動(dòng)裝置組成。共有六個(gè)自由度，依次為腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回轉(zhuǎn)、手腕俯仰、手腕側(cè)擺。機(jī)器人采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、使用維修方便、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，這也是現(xiàn)代機(jī)器人應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式。為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人靈活自由地移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用了蓄電池供電。電動(dòng)機(jī)可以選擇步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)。使用直流伺服電機(jī)能構(gòu)成閉環(huán)控制，精度高，額定轉(zhuǎn)速高，但價(jià)格較高，而步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有成本低，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。確定這種機(jī)器人的6 個(gè)關(guān)節(jié)都采用步進(jìn)電驅(qū)動(dòng)，開(kāi)環(huán)控制。各部件組成和功能描述如下：(1)底座部件： 底座部件包括底座、回轉(zhuǎn)部件、傳動(dòng)部件和步進(jìn)電機(jī)等。底座部件固定在自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)（AGV）上，支持整個(gè)操作機(jī)，步進(jìn)電機(jī)固定在底座上，一級(jí)同步帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞到腰部回轉(zhuǎn)軸，同時(shí)起到減速作用。2)腰部回轉(zhuǎn)部件： 腰部回轉(zhuǎn)部件包括腰部支架、回轉(zhuǎn)軸、支架、諧波減速器和步進(jìn)電機(jī)、制動(dòng)器等。作用是支承大臂部件，并完成腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在腰部支上固定著驅(qū)動(dòng)大臂俯仰和小臂俯仰的電機(jī)。(3)大臂部件：包括大臂和傳動(dòng)部件。(4)小臂部件：包括小臂、減速齒輪箱、傳動(dòng)部件、傳動(dòng)軸等，在小臂前端（靠近大臂的一端）固定驅(qū)動(dòng)手腕三個(gè)運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)(5)手腕部件：包括手腕殼體、傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)軸、機(jī)械接口等(6)末端執(zhí)行器： 為抓取不同形狀、不同材質(zhì)的物體，末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)得開(kāi)合范圍比較大，為 0～100mm?？紤]在指尖的平面上貼傳器片，進(jìn)行力的控制。

四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：

[1].孟慶鑫、王曉東.《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.[2].董華梁、彭文生.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.高等教育出版社，2007.[3].周伯英.《工業(yè)機(jī)械人設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [4].鄭堤、唐可洪.《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.機(jī)械工業(yè)出版社，1997 [5].張鐵、謝存禧.《機(jī)械人學(xué)》.華南理工大學(xué)出版社，2004 [6].曲興華.《儀器制造技術(shù)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [7].柳暉.《互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)》.華東理工大學(xué)出版社，2006 [8].沈鴻.《機(jī)械工程手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社，1983

五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排（按周說(shuō)明）第5-6周 收集并整理相關(guān)資料

第7-8周 研究資料、編寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告

第9-10周 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的初稿

第11-12周 根據(jù)指導(dǎo)教師意見(jiàn)，修改和完善論文 第13-14周 進(jìn)一步完善論文，定稿并裝訂成冊(cè) 第15-17周 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯，提交論文

第五篇：工業(yè)機(jī)器人讀書(shū)報(bào)告

工業(yè)機(jī)器人讀書(shū)報(bào)告

今天剛好沒(méi)什么事，于是就應(yīng)老師的要求把我們《工業(yè)機(jī)器人》這本書(shū)老師讓我們自己課后看的第二章認(rèn)真看了一遍。

《工業(yè)機(jī)器人》第二章講的是工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這本書(shū)主要是從以下6個(gè)方面來(lái)講的：1.工業(yè)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)；2.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；3.機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)；4.腕部設(shè)計(jì)；5.手部設(shè)計(jì)；6.行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

在2.1中，書(shū)中主要給我們講了一下工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)思路。機(jī)器人總體設(shè)計(jì)一般分為系統(tǒng)分析和技術(shù)設(shè)計(jì)兩大步驟。其中系統(tǒng)分析主要分為以下幾步：1.根據(jù)使用場(chǎng)合，確定機(jī)器人的目的和任務(wù)；2.分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境，包括機(jī)器人與已有設(shè)備的兼容性；3.分析系統(tǒng)的工作要求，確定機(jī)器人的基本功能和方案，準(zhǔn)備做技術(shù)設(shè)計(jì)；4.進(jìn)行必要的調(diào)查研究，搜集國(guó)內(nèi)外的有關(guān)資料，進(jìn)行綜合分析，找出可供借鑒之處，以及別人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。技術(shù)設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)過(guò)程：1.確定機(jī)器人的基本參數(shù)（自由度數(shù)目、工作范圍、承載能力、運(yùn)動(dòng)速度、定位精度等）；2.確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式；3.擬定檢測(cè)傳感系統(tǒng)框圖；4.確定控制系統(tǒng)總體方案，繪制框圖；5.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

在2.2中，書(shū)中給我講了一下機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。首先它給我們分析了一下液壓、氣壓和電氣這三種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，其中液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：1.體積小，可以獲得較大的推力和轉(zhuǎn)矩；2.介質(zhì)的可壓縮性小，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，精度高；3.容易實(shí)現(xiàn)對(duì)力、速度、方向的自動(dòng)控制；4.油液介質(zhì)使系統(tǒng)具有防銹蝕和自潤(rùn)滑性能。缺點(diǎn)是：1.油液的黏度受溫度影響，影響工作性能；2.液體泄漏難以克服，要求液壓元件制造精度高；3.需要提供相應(yīng)的供油系統(tǒng)和嚴(yán)格的濾油裝置。氣壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：1.壓縮空氣黏度小，容易達(dá)到高速（1m/s)；2.工廠一般都自有空氣壓縮機(jī)站，可提供壓縮空氣，不必再額外的添加動(dòng)力設(shè)備，而且空氣介質(zhì)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，使用安全；3.氣動(dòng)元件工作壓力低，因此制造要求也低一些，價(jià)格低廉；4.空氣具有壓縮性，是系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)。缺點(diǎn)是：1.壓縮空氣一般為0.4~0.6Mpa，要想獲得較大的壓力，結(jié)構(gòu)就要增大；2.空氣具有壓縮性，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的位置控制更困難；3.壓縮空氣排水比較麻煩；4.排氣造成噪音污染。電氣驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是：1.步進(jìn)電機(jī)：多為開(kāi)環(huán)控制，簡(jiǎn)單，功率較小，多用于低精度、小功率的機(jī)器人；2.直流伺服電機(jī)：易于控制，有較理想的機(jī)械特性，但其電刷易磨損，易形成火花；3.交流伺服電機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，可以頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)。交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)相比：沒(méi)有電刷等易磨損部件，外形尺寸小，能在重載下高速運(yùn)行，加速性能好，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制和平滑運(yùn)動(dòng)，但控制較復(fù)雜。其次它把驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為了直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，然后分別深入地給我們講解了這兩種機(jī)構(gòu)。其中直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)可以直接由氣缸或液壓缸和活塞產(chǎn)生，也可以采用齒輪齒條、絲杠、螺母等傳動(dòng)元件由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換而得到。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主要有齒輪鏈驅(qū)動(dòng)、同步帶傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)、諧波齒輪驅(qū)動(dòng)、擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)減速器驅(qū)動(dòng)。

在2.3中，書(shū)中主要給我們介紹了一下機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)，這一節(jié)主要是從三方面來(lái)給我們講的：首先是給我們介紹了一下機(jī)身設(shè)計(jì)過(guò)程，書(shū)中給我們介紹了幾種機(jī)身的典型機(jī)構(gòu)，并給我們講了一下機(jī)身驅(qū)動(dòng)力和力矩的計(jì)算，還給我們列舉了一些設(shè)計(jì)機(jī)身時(shí)要注意的問(wèn)題；其次給我們講了一下機(jī)器人的臂部設(shè)計(jì)，它是先給我們介紹了一下臂部設(shè)計(jì)的基本要求，再給我們介紹了一些手臂的常用機(jī)構(gòu)；最后還給我們舉了一個(gè)MOTOMAN SV3機(jī)器人的機(jī)身與臂部的例子。機(jī)身設(shè)計(jì)要注意以下問(wèn)題：1.要有足夠的剛度和穩(wěn)定性；2.運(yùn)動(dòng)要靈活，升降運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)套長(zhǎng)度不宜過(guò)短，避免發(fā)生卡死現(xiàn)象，一般要有導(dǎo)向裝置；3.結(jié)構(gòu)布置要合理。通常工業(yè)機(jī)器人的機(jī)身具有具有回轉(zhuǎn)、升降、回轉(zhuǎn)與升降、回轉(zhuǎn)與俯仰、回轉(zhuǎn)與升降及俯仰等5種運(yùn)動(dòng)方式，采用哪一種方式由工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)來(lái)確定。機(jī)身驅(qū)動(dòng)力和力矩的計(jì)算主要分為三種：1.垂直升降運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算：作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，除克服摩擦力之外，還要克服機(jī)身自身運(yùn)動(dòng)部件的重力和其承受的手臂、手腕、手部、工件等總重力以及升降運(yùn)動(dòng)的全部部件的慣性力，因此其驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算如下：

；2.回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算：作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩只包括兩項(xiàng)：回轉(zhuǎn)部件的摩擦總力矩；機(jī)身自身運(yùn)動(dòng)部件和其攜帶的手臂、手腕、手部、工件等總慣性力矩，因此，其驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算方法為：中，其

。3.升降立柱下降過(guò)程不卡死的條件計(jì)算偏重力矩是指臂部全部零部件與工件的總重量對(duì)機(jī)身立柱軸的靜力矩。當(dāng)手臂在最大行程位置時(shí)，偏重力矩最大，因此，偏重力矩按懸伸最大行程，最大抓重時(shí)進(jìn)行計(jì)算。手臂在總重量G的作用下，產(chǎn)生偏重力矩，導(dǎo)致立柱傾斜。如果偏重力矩過(guò)大，并且導(dǎo)套設(shè)計(jì)不合理（導(dǎo)套長(zhǎng)度不夠），立柱在導(dǎo)套中有卡住現(xiàn)象，這時(shí)，機(jī)身的升降驅(qū)動(dòng)力必須增大，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)就龐大。如果機(jī)身下降靠重力的話(huà)，則可能立柱被卡死在導(dǎo)套內(nèi)而不能作下降運(yùn)動(dòng)，這就是自鎖。因此必須根據(jù)偏重力矩的大小決定立柱導(dǎo)套的長(zhǎng)度。要使立柱在導(dǎo)套內(nèi)自由下降，則臂部總重量必須大于導(dǎo)套與立柱之間的摩擦力，這就是升降立柱靠自重下降而不卡死的條件：在2.4中，書(shū)中給我們講的是機(jī)器人的腕部設(shè)計(jì)。這一節(jié)主要是從腕部的作用于自由度和機(jī)器人的手腕分類(lèi)這兩個(gè)方面給我們講解

了一下，并給我們舉了一個(gè)MOTOMAN SV3機(jī)器人的手腕機(jī)構(gòu)的例子，還給我們分析了一下六自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人的關(guān)節(jié)布置與機(jī)構(gòu)特點(diǎn)。工業(yè)機(jī)器人的腕部是連接手部和臂部的部件，起支承手部的作用，手腕上的自由度主要是使手部（末端操作器）達(dá)到目標(biāo)位置和處于期望的姿態(tài)。為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)軸X、Y、Z的轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有翻轉(zhuǎn)、俯仰、偏轉(zhuǎn)三個(gè)自由度，如下圖所示。一般將手腕的翻轉(zhuǎn)稱(chēng)為Roll，用R表示；將手腕的俯仰稱(chēng)為Pitch，用P表示；將手腕的偏轉(zhuǎn)稱(chēng)為Yaw，用Y表示，圖（d）所示的手腕即可實(shí)現(xiàn)RPY運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人的手腕分類(lèi)主要有以下兩種方法：1.按自由度數(shù)目來(lái)分類(lèi)：可分為單自由度手腕、兩自由度手腕、三自由度手腕。2.按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)：可分為直接驅(qū)動(dòng)手腕、遠(yuǎn)距離傳動(dòng)手腕。在2.5這一節(jié)，書(shū)中主要是從機(jī)器人手部的特點(diǎn)和手部的分類(lèi)這兩個(gè)方面給我們著重介紹了一下機(jī)器人的手部設(shè)計(jì)。工業(yè)機(jī)器人的手部也稱(chēng)末端操作器，是裝在工業(yè)機(jī)器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。工業(yè)機(jī)器人手部的特點(diǎn)有：1.手部與手腕相連處可拆卸。手部與手腕有機(jī)械接口，也可能有電、氣、液接頭，當(dāng)作業(yè)對(duì)象不同時(shí)，可以方便地拆除和更換手部；2.手部是工業(yè)機(jī)器人末端操作器，它可以是像人手那樣具有手指，也可以不具備手指，直接就是進(jìn)行專(zhuān)業(yè)作業(yè)的工具。3.手部的通用性比較差，手部屬于專(zhuān)用的裝置，一只手爪往往只能抓握一種或幾種在形狀、尺寸、重量等方面近似的工件；一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務(wù)；4.手部是一個(gè)獨(dú)立的部件。手部的分類(lèi)主要有以下幾種方法：1.按用途分類(lèi)：可分為手爪、工具。2.按夾持原理分類(lèi)：可分為機(jī)械類(lèi)、磁力類(lèi)、真空類(lèi)。3.按手指或洗盤(pán)數(shù)目分類(lèi)：可分為兩指手爪、多指手爪。4.按智能化分類(lèi)：可分為普通手爪、智能手爪。

2.6這一節(jié)，書(shū)中主要給我們著重介紹了一下車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)和履帶式行走機(jī)構(gòu)、步行機(jī)構(gòu)，并簡(jiǎn)單介紹了一下其他行走機(jī)構(gòu)。機(jī)器人可分為固定機(jī)器人和行走機(jī)器人，一般的工業(yè)機(jī)器人都是固定式的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，行走機(jī)器人的應(yīng)用也越來(lái)越多。行走機(jī)構(gòu)是行走機(jī)器人的重要執(zhí)行部件，它由行走的驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置檢測(cè)元件、傳感器、電纜以及管路組成。一方面它支承機(jī)器人的機(jī)身、臂部、腕部。手部、工件，另一方面還根據(jù)工作任務(wù)的要求，帶動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)在廣闊的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。行走機(jī)構(gòu)按其行走運(yùn)動(dòng)軌跡可分為固定軌跡式和無(wú)固定軌跡式。固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)主要用于工業(yè)機(jī)器人，無(wú)固定軌跡式主要有輪式、履帶式、步行式。

這一章看起來(lái)比較簡(jiǎn)單，涉及到的計(jì)算也不多，但真正想把它搞透徹還是需要一點(diǎn)時(shí)間的，我是花了整整一下午才把它理解得差不多。