【正文】 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_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)上通過了一個(gè)文件，把工業(yè)機(jī)器人分為四類：⑴順序型。這類機(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)、視覺和觸覺等傳感器技術(shù)等。根據(jù)日本政府2007年指定的一份計(jì)劃，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(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(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。4參考文獻(xiàn)[1] [M].北京：[2] [M].北京：[3] [M].北京：[4] 張利平．現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用220例（第 1版）[M].北京：[5] [M]．[6] [M].[7] 趙恩剛．純水液壓傳動(dòng)技術(shù)的現(xiàn)狀與應(yīng)用展望[M]．[8] [M].[9] [M].北京：[10] Per and trends by the industrial application of water hydraulics[J].TheProceedings of The 6th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(wú)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(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(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1981981991994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)，Springer link電子期刊，專業(yè)圖書上課筆記，以及機(jī)器人等期刊，網(wǎng)上的豆丁網(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(lái)說(shuō)，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(zhǎng),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(shuō)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] [M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2004 [2] [M].北京： [3] [M].沈陽(yáng)： [4] [M].沈陽(yáng)： [5] （上）[M].北京： [6] （下）[M].北京： [7] [M].北京： [8] 吳中俊 [M].北京： [9] [M].沈陽(yáng)： [10][M].北京： [11] [J].機(jī)電工程，2000，17（5）：3334 [1