搬運(yùn)機(jī)器人——畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-全文預(yù)覽
【正文】 器人有大得多的相對(duì)空間（手腕可達(dá)到的最大空間體積與機(jī)器人本體外殼體積之比）和絕對(duì)工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動(dòng)作和軌跡更靈活，因此該型機(jī)器人采用關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。為了使手部能達(dá)到工作空間的任意位置， 手臂一般至少有三個(gè)自由度，少數(shù)專用的工業(yè)機(jī)器人手臂自由度少于三個(gè)。能夠固定在移動(dòng)裝置（如 AGV）上，以實(shí)現(xiàn)靈活移動(dòng)。 電氣驅(qū)動(dòng)是 20 世紀(jì) 90 年代后機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式。以 q,f, y 為坐 標(biāo)，位置函數(shù)為 P = f (q ,f, y)，該型機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是靈活性好，占地面積小，但剛度、精度較差。缺點(diǎn)是占地面積大、工作空間小。 (1) 按機(jī)器人的控制方法的不同，可分為點(diǎn)位控制型（ PTP），連續(xù) 軌跡控制型（ CP）： （ a） 點(diǎn)位控制型（ Point to Point Control ）：機(jī)器人受控運(yùn)動(dòng)方式為自一個(gè)點(diǎn)位目標(biāo)向另一個(gè)點(diǎn)位目標(biāo)移動(dòng)，只在目標(biāo)點(diǎn)上完成操作。 以移動(dòng)副相連的關(guān)節(jié)稱為移動(dòng)關(guān)節(jié)。 另外，與一般機(jī)械產(chǎn)品相比，機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)的緊湊性、 靈巧性方面有更高的要求。因此，機(jī)器人是一個(gè)多輸入多輸出的、非線性、強(qiáng)耦合、位置時(shí)變的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，動(dòng)力學(xué)分析十分復(fù)雜，因此，即使通過(guò)一定的簡(jiǎn)化，也需要使用不同于一般機(jī)構(gòu)分析的專門(mén)分析方法。 第 2章 機(jī)器人方案的創(chuàng)成和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)與一般的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，有很多不同之處。 因此，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)這樣一種可移動(dòng)式、多自由度的小型機(jī)器人是有實(shí) 際意義的。 圖 11 工業(yè)機(jī)器人的一種典型應(yīng)用 工業(yè)機(jī)器人固定在機(jī)床或加工中心旁邊，由它們完成對(duì)加工工件的 上、下料和裝夾作業(yè) ，通過(guò)輸送線運(yùn)送工件，實(shí)現(xiàn)物流的運(yùn)轉(zhuǎn)。 就目前來(lái)看，總的來(lái)說(shuō)現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人有以 下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)： a)提高運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)精度，減少重量和占用空間，加速機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，將機(jī)器人的各個(gè)機(jī)械模塊、控制模塊、檢測(cè)模塊組成結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器人； b)開(kāi)發(fā)各種新型結(jié)構(gòu)用于不同類型的場(chǎng)合，如開(kāi)發(fā)微動(dòng)機(jī)構(gòu)用以保證精度；開(kāi)發(fā)多關(guān)節(jié)多自由度的手臂和手指；開(kāi)發(fā)各類行走機(jī)器人，以適應(yīng)不同的場(chǎng)合； c)研制各類傳感器及檢測(cè)元器件，如，觸覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、和測(cè)距傳感器等，用傳感器獲得工作對(duì)象周?chē)耐饨绛h(huán)境信息、位置信息、狀態(tài)信息以完成模式識(shí)別、狀態(tài)檢測(cè)。主要研究成果有：哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的兩足步行機(jī)器人，北京自動(dòng)化研究所 1993 年研制的噴涂機(jī)器人， 1995 年完成的高壓水切割機(jī)器人，國(guó)家開(kāi)放實(shí)驗(yàn)和研究單位沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制的有纜深潛 300m 機(jī)器人，無(wú)纜深潛機(jī)器人，遙控移動(dòng)作業(yè)機(jī)器人， 2021 年國(guó)防科技大學(xué)研制的兩足類人機(jī)器人，北京 航空航天大學(xué)研制的三指靈巧手，華理工大學(xué)研制的點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人，以及各種機(jī)器人裝配系統(tǒng)等。1986年，我國(guó)開(kāi)展了“七五”機(jī)器人攻關(guān)計(jì)劃。 機(jī)器人技術(shù)綜合了機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制及 人工智能等多種科學(xué)的最新研究成果，是機(jī)電一體化技術(shù)的典型代表，是當(dāng)代科技發(fā)展最活躍的領(lǐng)域。又如，萬(wàn)能自動(dòng)公司制成了由 25 臺(tái)機(jī)器人組成的汽車(chē)車(chē)輪生產(chǎn)自動(dòng)線。這一時(shí)期，工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)進(jìn)入應(yīng)用階段，例如，美國(guó)通用汽車(chē)公司 1968 年訂購(gòu)了 68 臺(tái)工業(yè)機(jī)器人； 1969 年該公司又自行研制出 SAM 新工業(yè)機(jī)器人，并用 21組成電焊小汽車(chē)車(chē)身的焊接自動(dòng)線；又如，美國(guó)克萊斯勒汽車(chē)公司32 條沖壓自動(dòng)線上的 448 臺(tái)沖床都用工業(yè)機(jī)器人傳遞工件； （ 3） 1970 年至今一直處于推廣應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展階段。研究人員為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和智能水平，要求機(jī)器人系統(tǒng)具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)和集成各種外部傳感器的能力。 第三代機(jī)器人則能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù) ,它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元 FMC(Flexible Manufacturing Cell)中的重要一環(huán)。自 1969 年從美國(guó)引進(jìn)兩種典型機(jī)器人后，大力從事機(jī)器人的研究。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人賴以完成工作任務(wù)的實(shí)體，通常由連桿和關(guān)節(jié)組成，由驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。目前研究主要集中在賦予機(jī)器人“眼睛”，使它能識(shí)別物體和躲避障礙物，以及機(jī)器人的觸覺(jué)裝置。 機(jī)器人按照結(jié)構(gòu)形式的不同又可分為多種類型，其中關(guān)節(jié)型機(jī)器人以其結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小，相對(duì)工作空間最大，甚至能繞過(guò)基座周?chē)囊恍┱系K物等這樣一些特點(diǎn)，成為機(jī)器人中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，世界一些著名機(jī)器人的本體部分都采用這種機(jī)構(gòu)形式的機(jī)器人。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。它是一種獨(dú)立的、不附屬于某一主機(jī)的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定操作。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視。一般多自由度串聯(lián)機(jī)器人具有 4～ 6 個(gè)自由度，其中 2～ 3 個(gè)自由度決定了末端執(zhí)行器在空間的位置，其余 2～ 3 個(gè)自由度決定了末端執(zhí)行器在空間的姿態(tài)。工業(yè)機(jī)器人的定義為：“一種自動(dòng)定位控制、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的操作機(jī)。通過(guò)液壓缸的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人的各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人的實(shí)際作業(yè) 。目
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