【正文】 而且還有一種機器人多種用途的情況。目前世界上使用的搬運機器人愈 10 萬臺，被廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。 工業(yè) 搬運 機器人的分類 搬運機器人【 transfer robot】是可以進行自動化搬運作業(yè)的 工業(yè)機器人 。 5 采用模塊化組合式機器人結(jié)構： 提高機器人快速維修性能，根據(jù)優(yōu)化設計，制造出多種不同尺寸和規(guī)格的手臂和連接器模塊，用少量的 可組合成多種機器人配置。為此一方面可以通過采用高強度材料和輕質(zhì)材料（如碳纖維復合材料）制造機器人手臂 以達到減輕手臂重量和提高手臂動態(tài)特性的目的；另一方面也可以通過采用直接驅(qū)動電機或其他高性能驅(qū)動電機，從控制和驅(qū)動方面提高機器人系統(tǒng)的運動速度與響應頻率。例如：在核電站工作的機器人也要求其具有高靈活度的機器人手臂。 進一步提高機器人工作精度的主要辦法：提高機器人的加工精度與裝配 精度，采用無障傳動的減速機構，采用直接驅(qū)動電機，通過標定機器人的。 1 工業(yè)機器人機械系統(tǒng)性能的提高 進一步提高 工業(yè)機器人的運動精度。在制造業(yè)方面，隨著 JIT、 FMS、 CIMS 等現(xiàn)代制造技術的發(fā)展，對物料的搬運系統(tǒng)也提出了新的要求，其特點是力求減少庫存、 壓縮等待和輔助時間，使多品種、少批量的物料準時到達要求的地點。在搬運機械手的控制方面出現(xiàn)了多種控制方式。在手爪的機械結(jié)構方面根據(jù)所應用場合的不同以及對工件 夾持的特殊要求，采取了多種形式的機械結(jié)構來完成對工件的夾緊和防止工件脫落的鎖緊措施。機器人控制性能的提高，也進一步促進了工業(yè)機器人本身性能的提高并擴大了工業(yè)機器人的應用范圍。近年來，交流伺服驅(qū)動 已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流伺服驅(qū)動方式，直線電動機等新型驅(qū)動方式在許多應用領域也有了長足發(fā)展。 １ 驅(qū)動方式的改變 ２０世紀７０年代后期，日本安川電動 機公司研制出了第一臺全自動的工業(yè)機器人而此前的工業(yè)機器人基本上采用液壓驅(qū)動方式。廣泛采用工業(yè)機器人、不僅提高產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量而且也保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有著十分重要的意義。 本文將設計一臺圓柱坐標型的工業(yè)機器人，用于給沖壓設備運送物料。 工 業(yè) 機 器 人 摘 要 在當今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，工業(yè)機器人作為自動化生產(chǎn)線上重要的成員，逐漸被企業(yè)所認同并采用。首先，本文將設計機器人的大臂、小臂、底座和機械手的結(jié)構，然后選擇 合適的傳動方式、驅(qū)動方式 ，搭建機器人的結(jié)構平臺：在此基礎上，本文將設計該機器人的控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集卡和伺服放大器的選擇、反饋方式和反饋元件的選擇、以及控制元件的設計，重點加強控制軟件的可靠性和機器人運行過程的安全性，最終實現(xiàn)的目標包括：關節(jié)的伺服控制和制動問題、實時監(jiān)測機器人的各個關節(jié)的運動情況、機器人的示教編程和在線修改程序、設置參考點和回參考點。與計算機、網(wǎng)絡技術一樣，工業(yè)機器人的廣泛應用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。但與采用液壓驅(qū)動的機器人相比，采用伺服電動機驅(qū)動機器人在響應速度、精度、靈活性等方面都有很大的提高。 ２ 信息處理速度的提高 機器人的動作通常是通過機器人的各個環(huán)節(jié)的驅(qū)動電動機的運動而實現(xiàn) 的。近年來，隨著信息技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展已經(jīng)出現(xiàn)了多臺機器人通過網(wǎng)絡共享信息并在此基礎上進行協(xié)調(diào)控制的技術趨勢。在針對同樣的目標任務，采取多種運動方式相結(jié)合的方式來達到預定的目的。如、有原始的電控機械手，較先進的基于工控機控制的，基于ＰＣ控制的，進一步的嵌入式ＰＣ控制技術，還采用PLC 可編程控制的。這一趨勢在機械工業(yè)方面得到了很大的應用，其中采用了機器人等先進的物料搬運技術，促進了機械工業(yè)的技術進步和生產(chǎn)水平提高。機器人是一種多關節(jié)開鏈結(jié)構，因此機器人手臂的剛度一般都不高，另外由于構件的尺寸誤差和傳動間隙的存在，以及機器人手臂末端誤差的放大作用，是當前機器人的定位與運動還不能達到很高的精度。 2 誤差補償 通過實驗檢測對機器人運動誤差進行實時修正，提高機器人手的靈活度和避障能力：當前常用機器人手的靈活度的都不夠高，即手臂末端達到某一工作點時，手臂可能采取的姿態(tài)是有限的，有時要有很大的靈活度和很強的避障能力。為了 提高工業(yè)機器人手臂的靈活度，主要采用具有冗雜自由度的機器人手臂和在機器人手臂機構上采用膨脹膠關節(jié)及雙向彎曲手臂。 4 提高機器人手爪或手腕的操作能力、靈活性與快速反應能力： 為了使機器人能像人一樣進行各種復雜作業(yè)如裝配作業(yè)、維修作業(yè)及設備操作。這種機器人能進行快速維修，可以實現(xiàn)自動恢復。最早的搬運機器人出現(xiàn)在 1960 年的美國， Versatran 和 Unimate 兩種機器人首次用于搬運作業(yè)。部分發(fā)達國家已制定出人工搬運的最大限度，超過限度的必須由搬運機器人來完成。通常我們依據(jù)其具體的作業(yè)用途來稱呼它，如一條自動生產(chǎn)線上使用了相同結(jié)構的數(shù)臺機器人，有的用于點焊就稱為 點焊機器人，有的用于搬運工件就稱為搬運機器人，以此類推，便有噴漆機器人、涂膠機器人、裝配機器人和測量機器人等有的作業(yè)具有一定范圍，如潛入水下作勘查、采礦和鋪４管道的機器人，就統(tǒng)稱為水下機器人，類似還有宇航機器人等。 大型機器人 —— 負荷１－１０ＫＮ，工作空間為１－１０立方米。 超小 型機器人――負荷小于１Ｎ，工作空間為０ .１立方米。工業(yè)機器人的自由度數(shù)。 （ 2）根據(jù)工件的負載情況，工作空間以及各個運動的實現(xiàn)形式對搬運機器人進行整體方案的設計： （ 1）對搬運機器人的手爪、小臂、大臂的結(jié)構設計，繪制各部分的結(jié)構草圖。 （ 6）通過以確定的結(jié)構的質(zhì)量的分析，驗算重要零件的受力情況，繪制裝配圖。機械手用于執(zhí)行指定的作業(yè)業(yè)務。例如 SCARH 機器人就非常適合平面上的工件的抓取。 基座上面是接線盒子，所有電機的驅(qū)動信號和反饋信號都從中出入。由于被握工件的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)及表面 狀態(tài)等不同，因此工業(yè)機器人末端操作器是多種多樣的，大致可分為以下幾類： （ 1）夾鉗式取料手 （ 2）吸附式取料手 （ 3）專用操作器及轉(zhuǎn)換器 （ 4）仿生多指靈巧手 本文設計對象為物料搬運機器人，并不需要復雜的多指人工指，只需 要設計能從不同角度抓取工件的鉗形指。根據(jù)手指開合的動作特點分為回轉(zhuǎn)型和平移形。通過兩個 機構串聯(lián)，使電機最終驅(qū)動ＤＥ的來回擺動，從而實現(xiàn)手指的開合運動。 ２ .３．３ 驅(qū)動方式 該機器人一共具有四個獨立的傳動關節(jié)，連同末端機械手的運動，一共需要五個動力源。功率 /質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構緊湊，密封問題較大 . (5)安全性 防爆性能好，用液壓做傳動介質(zhì)，在一定條件下有火災危險。 （ 2） 控制性能 不易控制，難以實現(xiàn)高速、高精度連續(xù)軌跡控制。 （ 5） 安全性 防爆性能好，高于 1000kPa(10 個大氣壓 )時應注意設備的抗壓性。 電機驅(qū)動： （ 1） 輸出功率 較大控制精度，功率較大， 能精確定位，反應靈敏。 （ 5） 安全性 設備自身無爆炸和火災危險，直流有刷電動機 換向時有火花，對環(huán)境防爆性能較差。 機器人驅(qū)動系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，通常對機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的要求有： （ 1） 驅(qū)動系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率也要高； （ 2） 反應速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動慣量比要大，能夠進行頻繁的起、制動，正反轉(zhuǎn)切換； （ 3） 驅(qū)動盡可能靈活， 位移偏 差 和速度偏差要??； （ 4） 安全可靠；