【正文】 起步于 70年代初，其發(fā)展過程大致可分為三個(gè)階段： 70年代的萌芽期；80 年代的開發(fā)期； 90 年代的實(shí)用化期。而今經(jīng)過 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)線上；一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才 也涌現(xiàn)出來。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)線與周邊配套設(shè)備的開發(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)械及其他門類學(xué)科的發(fā)展來推動(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。 4 參考文獻(xiàn) [1]成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .2021 [2]雷天覺 .新編液壓工程手冊(cè) [M].北京：北京理工大學(xué)出版社 .1998 [3]王積偉 .液壓與電氣傳動(dòng) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2021 [4]張利平．現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用 220 例（第 1 版） [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .2021 [5]黃興 .液壓技術(shù)創(chuàng)新及發(fā)展趨勢(shì) [M]．機(jī)床與液壓 .2021 年 12期 [6]王益群 .純水液壓傳動(dòng)及其展望 [M].機(jī)床與液壓 .2021 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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 專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(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)無線電控制、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，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)械手也稱第二代機(jī)械手。 1968～ 1970 年，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)線上，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)械手可以說是處于技術(shù)發(fā)展階段。 80 年代以來，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 198 198 199 1994 年略低，無增長(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代的速度也越來越快，致使 30 年代～ 50 年代逐步建立起來的單一產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)流水線上遇上了在改變產(chǎn)品品種是，原有的單一產(chǎn)品專用生產(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 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)是希望通過本課題，能鞏固和加強(qiáng)專業(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)練專業(yè)基本技能，提高自己查閱資料，獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，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)，包括圖書館電子資源 CNKI 學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)總庫(kù)， Springerlink 電子期刊，專業(yè)圖書上課筆記，以及機(jī)器人等期刊，網(wǎng)上的網(wǎng)以及百度文庫(kù)中的許多論文和專利；通過對(duì)已有產(chǎn)品的分析，對(duì)信息進(jìn)行分類和整理，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 的端子接線圖和控制圖，最后編寫論文。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)過近 20 年努力，特別是經(jīng)過“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)來說，目前我國(guó)機(jī)器人研究開發(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)器人開發(fā)為 L,華北地區(qū)以噴漆Y1lt 人、焊接機(jī)器人開發(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)便直線的運(yùn)動(dòng)，通過行星齒輪減速機(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 11 圖 11 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 AutoCAD 圖。第六周：確定具體的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，著手畫裝配圖。 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，畫梯形圖。第十一周：對(duì)控制部分進(jìn)行整理。第十二周：編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 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) [1]胡玉睿 .機(jī)械手原理 [M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2021[2]王承義 .機(jī)械手及其應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .1981[3]孫志禮等主編 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社 .2021[4]鞏云鵬等主編 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機(jī)器人是人類二十世紀(jì)的一項(xiàng)重要發(fā)明。 1959 年美國(guó)的英伯格和德沃爾制造出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，之后，世界各國(guó)都在爭(zhēng)相開展機(jī)器人研究，機(jī)器人的的功能和應(yīng)用領(lǐng)域一直在不斷地拓展。 我國(guó)機(jī)器人的研起步究較晚。先后經(jīng)歷了二十世紀(jì) 70 年代的萌芽期， 80 年代的開發(fā)期和 90 年代的實(shí)用化期。 1972 年，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所開始了機(jī)器人的研究工作。 1977 年，南開大學(xué)機(jī)器人與信息自動(dòng)化研究所研制出我國(guó)第一臺(tái)用于生物試驗(yàn)的微操作機(jī)器人系統(tǒng)。1985 年 12 月 12 日，我國(guó)第一臺(tái)重達(dá) 2021 公斤的水下機(jī)器人“海人 一號(hào)”在遼寧旅順港下潛 60 米，首潛成功，開創(chuàng)了機(jī)器人研制的新紀(jì)元。隨后，我國(guó)研制的機(jī)器人相繼問世：中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制成功了體重 36 公斤，身高 1 米的纜浮游作業(yè)輕型“金魚二號(hào)”水下機(jī)器人；中科院長(zhǎng)春光機(jī)所發(fā)明的“四足遙控仿生載重步行機(jī)器人”，在 1986年中國(guó)第二屆發(fā)明展覽會(huì)上獲金牌獎(jiǎng)； 1987 年又獲第 15 屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明與新技術(shù)展覽會(huì)銀牌獎(jiǎng)。 中國(guó)機(jī)器人示范工程中心從 19