【正文】 ............................................................30 總結 ...........................................................................................................31 參考文獻 ...................................................................................................32 致 謝 .......................................................................................................33 4 5 前言 機械手是 能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、 焊接 、電子、輕工和原子能等部門。 機器人三維運動仿真技術在機器人的研究與應用中發(fā)揮著重要作用。它對于在實際工作中機器人行走路徑的生成、工作空間防止碰撞等具有十分重要的現(xiàn)實意義。 本文對機器人的產生發(fā)展及前景展望進行分析， 主要利用 CATIA 對機械手設計并進行了動態(tài)仿真，介紹了基于 CATIA設計三維零件的操作方法及運動分析插件 cosmosmotion 基本功能。 焊接機器人的概述 焊接機器人是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并已成為現(xiàn)代機械制造生產系統(tǒng)中的一個重要組成部分。這種新技術發(fā)展很快，逐漸形成一門新興的學科。 焊接機器人的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識 :其一、它能部分地代替人工操作，其二、它能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸，其三、它能操作必要的機具進行焊接和裝配。 從而大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產機械化和自動化的步伐。因而，受到各先進工業(yè)國家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應用。尤其在高溫、高壓、粉塵、嗓音以及帶有放射性和污染的場合，應用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 焊接機器人的發(fā)展 國外焊接機器人的發(fā)展 焊接機器人是近十年來迅速發(fā)展起來的智能機器目前不少焊接機器人不僅具有“ 示教再現(xiàn)” 功能 , 而且在實際焊接過程中能自動對準焊縫 , 焊接大量不同空間位置的焊縫。 焊接機器人工作時 , 重復精度高 , 焊接質量好 , 而兼?zhèn)溲b、卸工件和焊接功能 , 具有較高的機械化水平和生產效率 , 特別適宜在有毒、書強射線和水下等特殊場合作業(yè)在國外 , 焊接機器人除在焊接汽車車身、底盤、轎殼、車輪和十字頭等零部件的生產線上獲得廣泛應用外 , 在高壓容器、動力設備、大型壓縮氣體儲罐、汽輪機葉片、水下設施和核反應堆等焊接結構上也日益顯示出它的重要作用。近年來 , 由于焊接機器人造價迅速降低和功能不斷完善 ,它已成為國際市場上供不應求的“ 熱門貨”。 近十年來 , 日、美、蘇、英、法等國都投入了大量的人力、 物力從事焊接機器人的開發(fā)工作 , 其中日本焊接機器人的進展速度尤為驚人。日本從 1978年開始研制點焊機器 6 人 ,1980年研制成功第一個弧焊機器人， 1981年日本生產了 1500個焊接機器人 , 產值達到 145億日元 , 由日本工業(yè)機器人的第六位躍居為第二位目前有 10家工廠具有年產 1000多個焊接機器人的能力為日本發(fā)展和普及焊接機器人 ,于 1982年成立了全國機器人焊接研究委員會。此外 ,許多日本大公司 , 如大阪變壓器公司先后在大阪、東京、名古屋等地設立了焊接機器人培訓學校。 1984年豐田汽車公司己在其作業(yè)線上安排了 1300個機器人 , 今年又將引進 300個晝夜工作的機器人。預計在未來的五年中 , 日本焊接機器人的產值將迅速增長。 目前世界上已有七十多種數(shù)萬個焊接機器人在各種生產線上從事焊接操作。從數(shù)量和智能化的程度來看 , 日本的焊接機器人在世界上占明顯優(yōu)勢 , 并已向美、英等國大量出口。 國內焊接機器人研究的歷史及現(xiàn)狀 我國自上世紀 70 年代末開始進行工業(yè)機器人的研究，經過二十多年的發(fā)展，在技術和應用方面均取得了長足的發(fā)展，對國民經濟尤其是制造業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動作用。據(jù)不完全統(tǒng)計，近幾年我國工業(yè)機器人呈現(xiàn)出快速增長勢頭，平 均年增長率都超過 40% , 焊接機器人的增長率超過了 60% ； 2020年國產工業(yè)機器人數(shù)量突破 1400 臺，進口機器人數(shù)量超過 9000臺，其中絕大多數(shù)應用于焊接領域； 2020 年我國新增機器人數(shù)量超過了 5000臺，但僅占亞洲新增數(shù)量的 6% ，遠小于韓國所占的 15% ，更遠小于日本所占的 69% 。這對于我國的經濟發(fā)展速度以及經濟總量來說顯然是不匹配的，這說明我國制造業(yè)的自動化程度有待進一步提高，另一方面也反映了我國勞動力成本的低廉，制造業(yè)自動化水平以及工業(yè)機器人應用程度的提高受到限制。 當前焊接機器人的應用迎 來了難得的發(fā)展機遇。一方面，隨著技術的發(fā)展，焊接機器人的價格不斷下降，性能不斷提升；另一方面，勞動力成本不斷上升，我國由制造大國向制造強國邁進，需要提升加工手段，提高產品質量和增強企業(yè)競爭力，這一切預示著機器人應用及發(fā)展前景空間巨大。 焊接機器人應用現(xiàn)狀 中國機械工程學會焊接學會和中國焊接協(xié)會進行了一次比較全面的焊接機器人在制造業(yè)中應用情況調查 ,結果顯示 , 到 1996 年底焊接機器人已得到廣泛應用。我國使用焊接機器人進行生產的企業(yè)已有幾百家 , 全國安裝的焊接機器人已超過千臺套 , 主要集中在汽車、摩托車和工程機 械個重要行業(yè)并且 90%以上屬于 5 或 6 軸關節(jié)式機器人。 新松公司以關鍵技術攻關、自主產品開發(fā)、應用工程示范為技術路線 , 將各類汽車車身自動沖壓線、白車身焊裝線、汽車總裝線、發(fā)動機裝配線、工裝夾具及輸送系統(tǒng)的設計制造焊裝線鋼結構、管網工程的設計制造焊裝線工藝設計、平面布置、機器人選型、機器人用自動焊鉗設計與選型、非標機械裝備、輔具、控制系統(tǒng)的設計制造與生產工藝調試等方面的先進裝備技術成功應用于企業(yè)實際生產。開發(fā)出了適用性強、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作簡便、工藝結構性良好、經濟高效的系列裝備生產線 , 在機器人弧焊、點焊系 統(tǒng)總體設計和應用工程的實施上 , 積累了豐富的生產線設計與機器人系統(tǒng)集成技術。屹今 , 新松公司完成的弧焊、點焊機器人工作站 , 各種裝焊線等機器人自動化應用工程已超過 600多臺套，連續(xù)多年順利通過 ISO9001國際質量體系認證。解決了國內眾多企業(yè)生產裝備技術難題 , 提升了在國際舞 7 臺上的抗衡能力 , 為中國企業(yè)的騰飛乃至民族工業(yè)的發(fā)展起到了推波助瀾的作用。 焊接機器人的發(fā)展趨勢 為保障公司的產品和技術與世界水平同步發(fā)展 , 新松公司充分利用自身的技術優(yōu)勢和行業(yè)地位 , 除了開發(fā)具有自主知識產權機器人自動化 系列產品外。公司還與國際眾多知名的機器人自動化企業(yè)建立了緊密的商業(yè)合作伙伴關系 , 緊緊圍繞客戶需求 , 公司把國外先進的機器人自動化技術、產品與自身強大的研發(fā)設計能力、先進的技術裝備與完善的服務體系進行完美整合 , 充分發(fā)揮各自的技術和資源優(yōu)勢 , 為客戶提供完整的技術解決方案和交鑰匙工程。保證了公司的產品技術水平始終與世界先進水平同步 , 為廣大客戶提供最大增值服務 , 形成了以機器人和先進裝備為主體的核心技術 , 從而具有較強的綜合競爭優(yōu)勢和差異化競爭優(yōu)勢。 隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展和企業(yè)對自動化水平要求的不斷提高 , 將為焊接機器人市場的快速增長提供一個良好的平臺 , 也將為新松公司機器人應用產業(yè)的拓展帶來前所未有的機遇。預計未來 5年 , 國內企業(yè)對焊接機器人的需求量將以以上的速度增長。從機器人技術發(fā)展趨勢看 , 焊接機器人不斷向智能化方向發(fā)展 , 完全實現(xiàn)生產系統(tǒng)中機器人的群體協(xié)調和集成控制 , 從而達到更高的可靠性和安全性。 焊接發(fā)展趨勢為發(fā)展自動化柔性生產系統(tǒng) , 主要集自動化生產和靈活性生產特點于一身 , 這也是近幾年國內轎車生產大規(guī)模、迅速地使用了機器人的緣故。焊接機器人生產線更加要求高度自動化 , 廣泛采用 6自由度的機器人 , 且機器人具有焊鉗儲存庫 , 可根據(jù)焊裝部位的不同要求或焊裝產品的變更 , 自動從儲存庫抓換所需焊鉗。傳輸裝置則已發(fā)展為采用無人駕駛的更具柔性化的感應導向小車。對未來大量采用焊接機器人的生產企業(yè) , 在高技術、高質量、低成本條件下必將獲得高速發(fā)展 , 真正實現(xiàn)與國際接軌 ,也必將為民族工業(yè)的發(fā)展帶來新的生機。 機械手的組成、分類 組成 焊接機械手主要由執(zhí)行機構、驅動機構和控制系統(tǒng)三大部分組成。 執(zhí)行機構 手部安裝在手臂的前端。手臂的內孔裝有傳動軸，可把動作傳給手腕，以轉動、伸屈手腕，開 閉手指。 機械手手部的構造系模仿人的手指，分為無關節(jié)、固定關節(jié)和自由關節(jié)三種。手指的數(shù)量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用得最多?？筛鶕?jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應操作的需要。所謂沒有手指的手部，一般是指真空吸盤或磁性吸盤。 手臂