【正文】 ............................................................30 總結(jié) ...........................................................................................................31 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................32 致 謝 .......................................................................................................33 4 5 前言 機(jī)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(yùn)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、 焊接 、電子、輕工和原子能等部門。 機(jī)器人三維運(yùn)動仿真技術(shù)在機(jī)器人的研究與應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。它對于在實(shí)際工作中機(jī)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(shí)意義。 本文對機(jī)器人的產(chǎn)生發(fā)展及前景展望進(jìn)行分析， 主要利用 CATIA 對機(jī)械手設(shè)計并進(jìn)行了動態(tài)仿真，介紹了基于 CATIA設(shè)計三維零件的操作方法及運(yùn)動分析插件 cosmosmotion 基本功能。 焊接機(jī)器人的概述 焊接機(jī)器人是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸形成一門新興的學(xué)科。 焊接機(jī)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(rèn)識 :其一、它能部分地代替人工操作，其二、它能按照生產(chǎn)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(jī)具進(jìn)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(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)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(yīng)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(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 焊接機(jī)器人的發(fā)展 國外焊接機(jī)器人的發(fā)展 焊接機(jī)器人是近十年來迅速發(fā)展起來的智能機(jī)器目前不少焊接機(jī)器人不僅具有“ 示教再現(xiàn)” 功能 , 而且在實(shí)際焊接過程中能自動對準(zhǔn)焊縫 , 焊接大量不同空間位置的焊縫。 焊接機(jī)器人工作時 , 重復(fù)精度高 , 焊接質(zhì)量好 , 而兼?zhèn)溲b、卸工件和焊接功能 , 具有較高的機(jī)械化水平和生產(chǎn)效率 , 特別適宜在有毒、書強(qiáng)射線和水下等特殊場合作業(yè)在國外 , 焊接機(jī)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(chǎn)線上獲得廣泛應(yīng)用外 , 在高壓容器、動力設(shè)備、大型壓縮氣體儲罐、汽輪機(jī)葉片、水下設(shè)施和核反應(yīng)堆等焊接結(jié)構(gòu)上也日益顯示出它的重要作用。近年來 , 由于焊接機(jī)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(yīng)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(jī)器人的開發(fā)工作 , 其中日本焊接機(jī)器人的進(jìn)展速度尤為驚人。日本從 1978年開始研制點(diǎn)焊機(jī)器 6 人 ,1980年研制成功第一個弧焊機(jī)器人， 1981年日本生產(chǎn)了 1500個焊接機(jī)器人 , 產(chǎn)值達(dá)到 145億日元 , 由日本工業(yè)機(jī)器人的第六位躍居為第二位目前有 10家工廠具有年產(chǎn) 1000多個焊接機(jī)器人的能力為日本發(fā)展和普及焊接機(jī)器人 ,于 1982年成立了全國機(jī)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(shè)立了焊接機(jī)器人培訓(xùn)學(xué)校。 1984年豐田汽車公司己在其作業(yè)線上安排了 1300個機(jī)器人 , 今年又將引進(jìn) 300個晝夜工作的機(jī)器人。預(yù)計在未來的五年中 , 日本焊接機(jī)器人的產(chǎn)值將迅速增長。 目前世界上已有七十多種數(shù)萬個焊接機(jī)器人在各種生產(chǎn)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(jī)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(nèi)焊接機(jī)器人研究的歷史及現(xiàn)狀 我國自上世紀(jì) 70 年代末開始進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的研究，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，在技術(shù)和應(yīng)用方面均取得了長足的發(fā)展，對國民經(jīng)濟(jì)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(jī)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(jī)器人的增長率超過了 60% ； 2020年國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人數(shù)量突破 1400 臺，進(jìn)口機(jī)器人數(shù)量超過 9000臺，其中絕大多數(shù)應(yīng)用于焊接領(lǐng)域； 2020 年我國新增機(jī)器人數(shù)量超過了 5000臺，但僅占亞洲新增數(shù)量的 6% ，遠(yuǎn)小于韓國所占的 15% ，更遠(yuǎn)小于日本所占的 69% 。這對于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度以及經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jī)器人應(yīng)用程度的提高受到限制。 當(dāng)前焊接機(jī)器人的應(yīng)用迎 來了難得的發(fā)展機(jī)遇。一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)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(qiáng)國邁進(jìn)，需要提升加工手段，提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)企業(yè)競爭力，這一切預(yù)示著機(jī)器人應(yīng)用及發(fā)展前景空間巨大。 焊接機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀 中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會和中國焊接協(xié)會進(jìn)行了一次比較全面的焊接機(jī)器人在制造業(yè)中應(yīng)用情況調(diào)查 ,結(jié)果顯示 , 到 1996 年底焊接機(jī)器人已得到廣泛應(yīng)用。我國使用焊接機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè)已有幾百家 , 全國安裝的焊接機(jī)器人已超過千臺套 , 主要集中在汽車、摩托車和工程機(jī) 械個重要行業(yè)并且 90%以上屬于 5 或 6 軸關(guān)節(jié)式機(jī)器人。 新松公司以關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、自主產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用工程示范為技術(shù)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(jī)裝配線、工裝夾具及輸送系統(tǒng)的設(shè)計制造焊裝線鋼結(jié)構(gòu)、管網(wǎng)工程的設(shè)計制造焊裝線工藝設(shè)計、平面布置、機(jī)器人選型、機(jī)器人用自動焊鉗設(shè)計與選型、非標(biāo)機(jī)械裝備、輔具、控制系統(tǒng)的設(shè)計制造與生產(chǎn)工藝調(diào)試等方面的先進(jìn)裝備技術(shù)成功應(yīng)用于企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)。開發(fā)出了適用性強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作簡便、工藝結(jié)構(gòu)性良好、經(jīng)濟(jì)高效的系列裝備生產(chǎn)線 , 在機(jī)器人弧焊、點(diǎn)焊系 統(tǒng)總體設(shè)計和應(yīng)用工程的實(shí)施上 , 積累了豐富的生產(chǎn)線設(shè)計與機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)。屹今 , 新松公司完成的弧焊、點(diǎn)焊機(jī)器人工作站 , 各種裝焊線等機(jī)器人自動化應(yīng)用工程已超過 600多臺套，連續(xù)多年順利通過 ISO9001國際質(zhì)量體系認(rèn)證。解決了國內(nèi)眾多企業(yè)生產(chǎn)裝備技術(shù)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(jī)器人的發(fā)展趨勢 為保障公司的產(chǎn)品和技術(shù)與世界水平同步發(fā)展 , 新松公司充分利用自身的技術(shù)優(yōu)勢和行業(yè)地位 , 除了開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)機(jī)器人自動化 系列產(chǎn)品外。公司還與國際眾多知名的機(jī)器人自動化企業(yè)建立了緊密的商業(yè)合作伙伴關(guān)系 , 緊緊圍繞客戶需求 , 公司把國外先進(jìn)的機(jī)器人自動化技術(shù)、產(chǎn)品與自身強(qiáng)大的研發(fā)設(shè)計能力、先進(jìn)的技術(shù)裝備與完善的服務(wù)體系進(jìn)行完美整合 , 充分發(fā)揮各自的技術(shù)和資源優(yōu)勢 , 為客戶提供完整的技術(shù)解決方案和交鑰匙工程。保證了公司的產(chǎn)品技術(shù)水平始終與世界先進(jìn)水平同步 , 為廣大客戶提供最大增值服務(wù) , 形成了以機(jī)器人和先進(jìn)裝備為主體的核心技術(shù) , 從而具有較強(qiáng)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(jī)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(jī)器人應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的拓展帶來前所未有的機(jī)遇。預(yù)計未來 5年 , 國內(nèi)企業(yè)對焊接機(jī)器人的需求量將以以上的速度增長。從機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢看 , 焊接機(jī)器人不斷向智能化方向發(fā)展 , 完全實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中機(jī)器人的群體協(xié)調(diào)和集成控制 , 從而達(dá)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(chǎn)系統(tǒng) , 主要集自動化生產(chǎn)和靈活性生產(chǎn)特點(diǎn)于一身 , 這也是近幾年國內(nèi)轎車生產(chǎn)大規(guī)模、迅速地使用了機(jī)器人的緣故。焊接機(jī)器人生產(chǎn)線更加要求高度自動化 , 廣泛采用 6自由度的機(jī)器人 , 且機(jī)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(chǎn)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(yīng)導(dǎo)向小車。對未來大量采用焊接機(jī)器人的生產(chǎn)企業(yè) , 在高技術(shù)、高質(zhì)量、低成本條件下必將獲得高速發(fā)展 , 真正實(shí)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(jī)。 機(jī)械手的組成、分類 組成 焊接機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 手部安裝在手臂的前端。手臂的內(nèi)孔裝有傳動軸，可把動作傳給手腕，以轉(zhuǎn)動、伸屈手腕，開 閉手指。 機(jī)械手手部的構(gòu)造系模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)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。可根據(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(yīng)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