【正文】 光加工等復(fù)雜作業(yè) 。 由此 可見(jiàn)，汽車工業(yè)的發(fā)展是近幾年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人增長(zhǎng)的原動(dòng)力之一。 13 從 90 年代初期起，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變時(shí)期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。在機(jī)器人操作方面機(jī)制方面：已開(kāi)發(fā)出一些先進(jìn)的操作機(jī)和特種機(jī)器人，如 AVG、壁面爬行機(jī)器人，重復(fù)定位精度為 的裝配機(jī)器人，可潛入海底 6000m 的水下機(jī)器人，移動(dòng)機(jī)器人，移動(dòng)遙控機(jī)器人等，有些已達(dá)到實(shí)用化水平并應(yīng)用于實(shí)際工程。 1 個(gè)長(zhǎng) 11m 的行走軸：在行走軸導(dǎo)軌上安裝一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人 ,最大運(yùn)動(dòng)速度為 米 /秒 ,使 用 FANUC 伺 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有重復(fù) 定位15 精度高、響應(yīng)速度快、運(yùn)行平穩(wěn)、可靠等特點(diǎn)，并專門設(shè)計(jì)了防塵罩，保護(hù) 導(dǎo)軌，直線軸承以及齒條等運(yùn)動(dòng)部件 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，大大提高了可靠性和使用壽命。實(shí)現(xiàn)待加工 工 件的上料，以及加工完成工件的下料。 16 FANUC iR Vision 3DL 視覺(jué)系統(tǒng)：該視覺(jué)系統(tǒng)由一個(gè)安裝于地面上的 3D Laser Sensor 完成視覺(jué)數(shù)據(jù)采集。 3． 1． 3 3DL 視覺(jué)支架 5 臺(tái)抽檢滑臺(tái)：針對(duì)每臺(tái)機(jī)床有一個(gè)抽檢滑臺(tái)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)對(duì)該機(jī)床工件加工工件質(zhì)量的檢測(cè)。 無(wú)夾具定位工件的自動(dòng)柔性搬運(yùn) 隨著國(guó)家和社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的加工也提出了更高的要求，促進(jìn)了機(jī)床加工技術(shù)的不斷提高，同時(shí)對(duì)機(jī)床在加工過(guò)程中工件的上下料方式也提出了更高的的要求，現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的的加工具有自動(dòng)化程度高、安全文明、環(huán)保性好（噪音小）、實(shí)用性強(qiáng)等顯著特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，以機(jī)器人在機(jī)械加工中的自動(dòng)動(dòng) 化應(yīng)用為代表，在各個(gè)加工領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，將成為現(xiàn)代機(jī)械加工的主流輔助設(shè)備。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全文明、無(wú)污染，能在各種機(jī)械加工場(chǎng)合進(jìn)行應(yīng)用，滿足了高效率、低能耗的生產(chǎn)要求。 FANUC iR Vision 2DV 視覺(jué)系統(tǒng)主要是通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)軟件設(shè)置，建立視覺(jué)畫(huà)面上的點(diǎn)位與機(jī)器人位置相對(duì)應(yīng)關(guān)系。在應(yīng)用了 FANUC iRVision 2DV 視覺(jué)系統(tǒng)后，待加工工件只需放置于上下料滑臺(tái)無(wú)定位裝置的托盤上，實(shí)際情況為待加工工件可以在托盤上移動(dòng)正負(fù) 2 厘米 以及旋轉(zhuǎn)正負(fù) 30 度。當(dāng)工件平移或者旋轉(zhuǎn)后，位置與初始工件的位置發(fā)生變化。大大提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，柔性度高。由于加工工件為毛坯件，機(jī)器人抓取工件后，上料的定位孔位置會(huì)發(fā)生變化，甚至工件上料時(shí)的平面度也有變化。當(dāng)抓取其它毛坯件后，定位孔21 位置以及工件的平面度發(fā)生變化。 補(bǔ)充： 22DV 攝像頭計(jì)算平面變化量， 3DL 是通過(guò)攝像頭和激光綜合計(jì)算空間變化量，實(shí)際上是通過(guò) 2DV 與激光技術(shù)的綜合應(yīng)用。雖然有 2DV 視覺(jué)補(bǔ)償，但是毛坯面不能作為特征量，導(dǎo)致在機(jī)器人手爪抓取工件的位置在不停的變化，機(jī)器人無(wú)法補(bǔ)償此 偏差。機(jī)器人本身的重復(fù)精度大于 毫米，導(dǎo)致工件上料位置偏差。 傳力機(jī)構(gòu)形式較多，常用的有 ：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 腕部是連接手部和臂部的部件，并可用來(lái)調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。 目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮??270 ），并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。 圖 23 腕部回轉(zhuǎn)基本結(jié)構(gòu)示意圖 Fig 23 wrist rotation basic structure schematic drawing 腕部的驅(qū)動(dòng)方式采用直接驅(qū)動(dòng)的方式，由于腕 部裝在手臂的末端，所以必須設(shè)計(jì)的十分緊湊可以把驅(qū)動(dòng)源裝在手腕上。它的作用是支撐腕部和手部25 （包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。 手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。機(jī)器人手臂的伸縮使其手臂的工作長(zhǎng)度發(fā)生變化，在圓柱坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)中，手臂的最大工作長(zhǎng)度決定其末端所能達(dá)到的圓柱表面直徑。機(jī)身由臂部運(yùn)動(dòng)（升降、平移、回轉(zhuǎn)和俯仰）機(jī)構(gòu)及其相關(guān)的導(dǎo)向裝置、支撐件等組成。 3． 2． 2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是搬運(yùn)機(jī)器人的重要組成部分。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)有：異步電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)使用簡(jiǎn)單，且隨著材料性能的提高，電動(dòng)機(jī)性能也逐漸提高?？紤]到機(jī)械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，對(duì)這種混合驅(qū)動(dòng)機(jī)械手采用 PLC 作為核心控制器，上述各控制對(duì)象都必須在PLC 的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作 (如圖 2 所示 )， PLC 采用日本三菱公司的27 FX2N32MR 型 PLC(16 點(diǎn)輸入、 16點(diǎn)輸出 )。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器性能的優(yōu)劣，直接關(guān)系到步進(jìn)電機(jī)的正常運(yùn)行，必須合理選配。 FX2N1PG 的 FP 和 RP 分別與步進(jìn)電機(jī)的 DR和 PU端子相連，表示輸出脈沖類型分別為前向脈沖和反向脈沖。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在 DOG 信號(hào)的控制下緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)設(shè)定的原點(diǎn)位置時(shí)，可通過(guò)手動(dòng)或行程開(kāi)關(guān)觸發(fā) PG0+和 PG0，使兩端接通 5V 電源，于是電機(jī)停28 轉(zhuǎn)，并將原點(diǎn)位置記錄下來(lái)，存貯在 1PG 的 BFM26 和 27 這 2 個(gè)寄存器中，作為 PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)一步控制的基準(zhǔn)和重要參數(shù)。另一方面 SPC200 又通過(guò)定位任務(wù)完成信號(hào) (MCA)將定位執(zhí)行情況反饋到 PLC 的輸入端 X12，以便于 PLC 的 程序控制。通過(guò) TO 指令， PLC 將控制命令及參數(shù)寫(xiě)入 1PG 的緩存，而在1PG 控制下，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)則由 PLC 通過(guò) FROM 指令讀入，以便程序處理。因此，同類型的 4 個(gè)工件搬運(yùn)為 一個(gè)基本循環(huán)，在各自的工件循環(huán)中分別設(shè)置了相應(yīng)的工件計(jì)數(shù)標(biāo)志位 ○ 1 機(jī)械手傳送 系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表 Tab 41 manipulator transmission system input and output point distribution list 名 稱 輸入（輸出） 名 稱 輸入（輸出） 名 稱 輸入（輸出） 啟動(dòng) X0 縮回限位 X11 手腕正轉(zhuǎn) Y5 下限位 X1 手腕反轉(zhuǎn) X13 小臂伸出 Y6 夾緊工件 X2 底座反轉(zhuǎn) X10 松開(kāi) Y7 上限位 X3 小臂縮回 Y0 底座正傳 X4 下降 Y1 手腕反轉(zhuǎn) Y10 手腕正轉(zhuǎn) X5 夾緊 Y2 底座反轉(zhuǎn) Y11 伸出限位 X6 上升 Y3 停止 X12 手爪松開(kāi) X7 底座正轉(zhuǎn) Y4 ○ 2PLC 的構(gòu)成及工作原理 可編程邏輯控制器（ PLC）又稱可編程控制器。搬運(yùn)機(jī)器人順序功能圖，如圖 41 圖 41 順序功能圖 Fig 41 order functional diagram ○ 3 PLC 的選擇 可編程邏輯控制器（ PLC）是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，又稱可編程控制器。最大 I/O 點(diǎn)數(shù)為 120，一般指令的條數(shù)為 I/O 點(diǎn)數(shù)的 1012 倍左右， PLC 的容量不得小于此要求。后續(xù)的 搬運(yùn)和放置工件的控制程序原理與之類似。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于 PC 機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。另一問(wèn)題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。 7．多智能體（ multiagent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。 9．軟機(jī)器人技術(shù)（ soft robotics） :主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和36 娛樂(lè)場(chǎng)合。在此基礎(chǔ)上， 熟悉 了 機(jī)床上下料機(jī)器人，搬運(yùn)機(jī)器人 的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 了解 了 機(jī)器人 機(jī)械方面的設(shè)計(jì)（包括傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動(dòng)部分）工作 。 37 參考文獻(xiàn) [1] 朱世強(qiáng)，王宣銀 .機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用 [M].浙江：浙江大學(xué)出版社， 2020. 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