【正文】 ? 。 ? 工業(yè) 機器人 是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應(yīng)能力。第一代為簡單個體機器人， 第二代為群體勞動機器人，第三代為類似人類的智能機器人，它的未來發(fā)展方向是有知覺、有思維、能與人對話。 他們因此被稱為機器人之父。 20世紀 70年代，第二代機器人開始有了較大發(fā)展，第二代機器人則對外界環(huán)境實用階段，并開始普及。從機器人的用途來分，可以分為兩大類：軍用機器人和民用機器人。全球工業(yè)機器人的四大家族是ABB、庫卡（ KUKA，德國）、發(fā)那科（ FANUC，日本）和安川電機（ YASKAWA，日本）。目前， ABB機器人業(yè)務(wù)部的全球裝機量已超過 16萬臺，是全球裝機量最大的工業(yè)機器人供應(yīng)商。新松機器人機器人產(chǎn)品線涵蓋 工業(yè)機器人 、潔凈（真空）機器人、移動機器人、特種機器人及智能服務(wù)機器人五大系列，其中工業(yè)機器人產(chǎn)品填補多項國內(nèi)空白，創(chuàng)造了中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上 88項第一的突破；潔凈（真空）機器人多次打破國外 技術(shù)壟斷 與封鎖，大量替代進口；移動機器人產(chǎn)品綜合競爭優(yōu)勢在國際上處于領(lǐng)先水平，被 美國通用 等眾多國際知名企業(yè)列為重點采購目標；特種機器人在國防重點領(lǐng)域得到批量應(yīng)用。 ? 電子電氣行業(yè)，電子類的 IC、貼片元器件，工業(yè)機器人在這些領(lǐng)域的應(yīng)用均較普遍。即使在將來，這一行業(yè)也將是一重要的經(jīng)濟部門并確保眾多的工作崗位。同時，工業(yè)機器人從大規(guī)模生產(chǎn)線上封閉的工作站延伸到人和機器人緊密協(xié)作的共用開放作業(yè)空間時，人機協(xié)作和安全問題成為近年來新的熱點。目前，智能機器人具有較好的運動能力，而心理活動方面技術(shù)的發(fā)展較難。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如機器人組成模型圖 17所示 . 圖 17 機器人組成模型圖 ? （ 1）伺服與伺服系統(tǒng) ? 機器人是集控制、驅(qū)動、執(zhí)行于一體的伺服系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)分開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)。機械手本體既包括執(zhí)行機構(gòu)（手爪、手腕、手臂），也包括位置檢測裝置和驅(qū)動系統(tǒng)（電機、減速器）。 圖 19 夾持式手爪 ? 手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀 、 被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸 。 ? 對于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。 （ 3）手臂 ? 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。滾滾輪輪式式布行走機構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。 ? 負荷較大或機器人周圍已有液壓源的場合，可采用液壓驅(qū)動器。 ? 普通交、直流電機驅(qū)動需加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型機器人。 ? 特點： ? ① 輸出角與輸入脈沖嚴格成比例，且在時間上同步。 ? 20世紀 70年代研制了大慣量寬調(diào)速直流電動機，盡量提高轉(zhuǎn)矩，改善動態(tài)特性，既具有一般直流伺服電動機的優(yōu)點，又具有小慣量直流伺服動機的快速響應(yīng)性能，易與大慣量負載匹配，能較好地滿足伺服驅(qū)動的要求，因而在高精度數(shù)控機床和工業(yè)機器人等機電一體化產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。同直流電動機相比，無刷電動機具有以下優(yōu)點： ? 無刷電動機沒有電刷，不需要定期維護，可靠性更高。 ? 例如，齒輪、諧波齒輪機構(gòu)和滾珠絲杠等元件的質(zhì)量較高，一般其摩擦力都很小，在驅(qū)動器停止工作的時候，它們是不能承受負載的。 ? 工業(yè)機器人的控制器在要求完成特定作業(yè)時，需要做下述幾件事： ? 示教：通過計算機來接受機器人將要去完成什么作業(yè)。 ? （ 1）、按控制運動方式進行分類可分為程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)和組合控制系統(tǒng)。硬件邏輯復(fù)雜。通常系統(tǒng)既有連續(xù)又有離散的信息，根據(jù)一個一定的閥值來進行兩類信號的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)這種控制。 ? 實際上群控系統(tǒng)是一個多級系統(tǒng)，每一級系統(tǒng)或者模塊要接受上一級系統(tǒng)下達的指令與任務(wù)命令，使本級機器人執(zhí)行上述的命令，并要向上一級反饋執(zhí)行的結(jié)果的信息。 ? （ 2）伺服系統(tǒng)分類 ? 從系統(tǒng)組成元件的性質(zhì)來看，有電氣伺服系統(tǒng)、 液壓伺服系統(tǒng) 和電氣 液壓伺服系統(tǒng)及電氣 電氣伺服系統(tǒng)等。 ? 節(jié)能高：由于伺服系統(tǒng)的快速相應(yīng)，能夠根據(jù)自身的需要對供給進行快速的調(diào)整，能夠有效提高機器人的電能的利用率，從而達到高效節(jié)能。對于伺服電機，檢測元件常與電機直接相聯(lián)；對于液壓驅(qū)動，則常通過聯(lián)軸器或銷軸與被驅(qū)動的桿件相聯(lián)。 ? 若柔輪固定，剛輪主動，則波發(fā)生器可得到 i＝ Zb／△ Z的同向增速運動。 ? ②傳動乎穩(wěn)，承載能力高。 ? ④傳動精度高。 2） RV擺線針輪傳動 ? RV減速機由一個行星齒輪減速機的前級和一個擺線針輪減速機的后級組成， RV減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，以及在一定條件下具有自鎖功能的傳動機械，是最常用的減速機之一而且振動小，噪音低，能耗低。 布置的行星輪 2在繞中心輪軸心公轉(zhuǎn)的同時還有逆時針方向自轉(zhuǎn)，三個曲柄軸 3與行星輪 2相固連而同速轉(zhuǎn)動，兩片相位差 180176。 ? ①摩擦小、效率高。滾珠螺旋副中的主要零件均經(jīng)熱處理，并有很高的表面光潔度，再加上滾動摩擦的磨損很小，因而有良好的耐磨性， ? ④可消除油向間隙，提高鈾向剛度。該類電機的特點是； ? 1)力矩 — 功率比高，平滑，低速運轉(zhuǎn)，力矩 — 速度持性是線性的，時間常數(shù)??； ? 2)采用永磁磁場和直流供電，能以最小的輸入功率提供最大的力矩； ? 3)電機電感很小，電氣時間常數(shù)很低。簡單拆分國內(nèi) 6軸工業(yè)機器人成本（總成本 25萬元），可以看出減速器和伺服電機兩項成本接近 13萬元。 ? 關(guān)節(jié)型。在機器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機構(gòu)，使執(zhí)行機構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。 圖 120 并聯(lián)機器人 五、工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)及選擇 ? 工業(yè)機器人的應(yīng)用，從材料搬運到機器維護，從焊接到切割。軸的數(shù)量選擇通常取決于具體的應(yīng)用。選擇機器人不單要關(guān)注負載，還要關(guān)注其最大運動范圍。通常來說，機器人可以達到 ，甚至更高。規(guī)格表上通常只是給出最大速度，機器人能提供的速度介于 0和最大速度之間。機器人特定部位的慣性力矩可以向制造商索取。一些制造商會根據(jù)機器人工作的環(huán)境不同而為同型號的機器人提供不同的防護等級。如果不能，機器人很可能會因為超負載而故障。如果工業(yè)機器人需要安裝在定制的工作臺甚至軌道上，你需要知道它的重量并設(shè)計相應(yīng)的支撐。 ”表示。你還需要參考最大動作范圍（用度表示）。機器人制造商傾向于用稍微有區(qū)別的名字為軸或者關(guān)節(jié)命名。如果你需要將零件從一臺機器處搬至另外一處，你需要將零件的重量和機器人抓手的重量計算在負載內(nèi)。 并聯(lián)機器人 的研究與串聯(lián)機器人相比起步較晚，還有很多理論問題沒有解決。 圖 119 機械手運動 連續(xù)軌跡型：可控制執(zhí)行機構(gòu)按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。 ? 圓柱坐標型。但目前液壓驅(qū)動在大負荷的操作機以及噴涂作業(yè)用機器人中仍占有較大的比例。 (3)驅(qū)動 傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性 ? 驅(qū)動 — 傳動系統(tǒng)是驅(qū)動器和傳動裝置兩子系統(tǒng)的合成。也正是這 — 原因，該種傳動不能自鎖，必須有防止逆轉(zhuǎn)的制動或自鎖機構(gòu)才能安全地用于有自重下降的場合。使絲杠與螺母之間由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的一種螺旋傳動，如圖 118所示。 RV減速器是由擺線針輪和行星支架組成以其體積小，抗沖擊力強，扭矩大，定位精度高，振動小，減速比大等諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人，機床，醫(yī)療檢測設(shè)備，衛(wèi)星接收系統(tǒng)等領(lǐng)域。精密諧波傳動的回差一般可小于 3’~1’，甚至可以實現(xiàn)無回差傳動。若正確選擇嚙合參數(shù)，則齒面的相對滑動速度很低，因此磨損小、效率高。對于手把手示教的機器人，必須充分注意這一特性，如果最小的反力距太大，就很難實現(xiàn)手把手示教。在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動時，相應(yīng)于長軸方向的柔輪外齒正好完全嚙入剛輪的內(nèi)齒；在短軸方向，則外齒全脫開內(nèi)齒。對電動系統(tǒng)來說，常見的驅(qū)動 — 傳動形式如圖 114所示。 ? （ 3）伺服系統(tǒng)基本要求 ? 對伺服系統(tǒng)的基本要求有穩(wěn)定性、精度和快速響應(yīng)性。位置檢測裝置實時檢測機器人的運動及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進行比較后，對執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)整，以保證機器人的動作符合預(yù)定的要求。 ? （ 3）、根據(jù)控制機器人的數(shù)目分類：可分為單機系統(tǒng)和群控系統(tǒng)。所以，這是應(yīng)用最廣的控制系統(tǒng)。環(huán)境的變化是通過傳感器來感知，也就是根據(jù)檢測到的信息來決策。因此，這一部分是非常重要的核心部分。其缺點是在工作期間要不斷花費電力使制動器放松。 ? 近年來，在機器人中，交流伺服電電機正在取代傳統(tǒng)的直流伺服電動機。將直流電動機的定子和轉(zhuǎn)子互換位置，形成無刷電動機。步進電機世紀步距角與理論步距角總有一定的誤差，且誤差可以累加，但當步進電機轉(zhuǎn)過一周后，總的誤差又回到零。步進電機有回轉(zhuǎn)式步進電機和直線式步進電機，對于旋轉(zhuǎn)式步進電機而言，每當輸入一個電脈沖后，步進電機輸出軸就轉(zhuǎn)動一定角度，如果不斷地輸入電脈沖信號，步進電機就一步步地轉(zhuǎn)動，且步進電機轉(zhuǎn)過的角度與輸入脈沖個數(shù)成嚴格比例關(guān)系，能方便地實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制及調(diào)速和定位。 ? 卡箍安裝 —— 微小型驅(qū)動器。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有電傳動、液壓傳動、氣壓傳動和機械傳動。 ? 導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)形式，常用的有 :單圓柱、雙圓柱、四圓柱和 V形槽、燕尾槽等導(dǎo)向型式。 ? 此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式 (如澆鑄機械手的澆包部分 )、托式 (如冷齒輪機床上下料機械手的手部 )等型式 . （ 2）手腕 ? 手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢 )。傳力機構(gòu)型式較多，常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。該組件可以模擬手部動作，搭配夾具、焊槍或吸盤等完成工作流程；機器人通過安裝傳感器，能對周圍環(huán)境做出反應(yīng)，如可以