【正文】 著眼于現(xiàn)實，展望未來，對未來搬運機器人的發(fā)展趨勢作出探究，并作理論上的研究推測。 8．微型和微小機器人 技術(shù)（ micro/miniature robotics） :這是機器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。 3．多傳感系統(tǒng)：為進一步提高機器人的智能和適應性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。定位位移是由 PLC 的輸出端子(Y2～ Y0)控制 SPC200 輸入端子 (～ )的狀態(tài)來決定的，如附表所示，從而實現(xiàn)了 PLC 對氣動伺服定位的控制。它使用可編程存儲器存儲用戶設(shè)計的程序指令，這些指令用來實現(xiàn)邏輯運算、順序操作、定時、計數(shù)及算術(shù)運算和通過數(shù)字或模擬輸入，輸出來控制各種機電一體化，程序可變、抗干擾能力強、可靠性高、功能強、體積小、耗電低，特別是易于、價格便宜等特點，具有廣泛的應用前景。通過這些傳感器的信號，并結(jié)合步進電機和氣動伺服的啟停信號，在 PLC 的控制下，就能夠?qū)瑝K氣缸和氣爪對應的電磁閥進行控制，進而實現(xiàn)氣缸的動作。在調(diào)試時，當步進電機接近原點位置時，應通過此端對應的按鈕接通 24V 電源，從而使步進電機開始以原點返回速度 (爬行速度 )轉(zhuǎn)動，以便在到達設(shè)定的原 點位置時方便于 PG0 端的控制。保持轉(zhuǎn)矩 :。 液壓驅(qū)動壓力高，可獲得大的輸出力，反應靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，維修方便，但是，液壓元件成本高，油路比較復雜 [3]。 機座是機身機器人的基礎(chǔ)部分，起支撐作用。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。本次設(shè)計的搬運機器人的腕部是實現(xiàn)手部 ?180 的旋轉(zhuǎn)運動。 本次設(shè)計的搬運機器人手部執(zhí)行部件如圖 22。手爪在抓取毛坯件時可以根據(jù)毛坯面改變姿態(tài)，達到完全貼合，避免碰撞和摩擦。機器人把該偏差值存入位置寄存器 PR[]中。 攝像頭安裝位置：固定在 3DL 視覺支架上。 原理：選一個待加工工件作為初始工件，通過 2DV 視覺軟件對該工件在攝像頭中的畫面點位與機器人示教點位的關(guān)系進行標定，同時完成初始工件的特征標定。使用機器人自動柔性搬運系統(tǒng)就可以解決以上問題，該系統(tǒng)具有很高的效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，柔性較高且可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單更易于維護，可以滿足不同種類產(chǎn)品的生產(chǎn)，對用戶來說，可以很快進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和擴大產(chǎn)能，并且可以大大降低產(chǎn)業(yè)工人的勞動強度。安全設(shè)備采用門開關(guān)，作為機器人工作區(qū)域的安全防護，完全做到人機隔離，確保系統(tǒng)在自動運行中的人員安全。 FANUC iR Vision 2DV 視覺系統(tǒng)：該視覺系統(tǒng)由一個安裝于手爪上的 2D 攝像頭完成視覺數(shù)據(jù)采集。國內(nèi)的機器人技術(shù)研發(fā)力量已達到國際同類產(chǎn)品的先進水平，而整體價格僅為國外同類產(chǎn)品的三分之二甚至一半，具有很好的性能價格比和市場競爭力?！捌呶濉逼陂g，國家投入資金，對工業(yè)機器人及其零部件進行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬 運機器人。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國市場上工業(yè)機器人總共擁有量盡萬臺，占全球總量的 %，其中完全國產(chǎn)工業(yè)機器人 (行業(yè)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機器人企業(yè) )行業(yè)集中度占 30%左右，其余都是從日本、美國、瑞典、德國、意大利等 20 多個國家引進的。日本 KAWASAKI、 YASKAWA、 FANUC 和瑞典 ABB、德國 KUKA、 REIS等公司皆推出了此類產(chǎn)品。以德國 KUKA 公司為代表的機器人公司，已將機器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu)，拓展了機器人的工作范圍，加之輕質(zhì)鋁合金材料的應用，大大提高了機器人的性能。和有著“機器人王國”之稱的日本相比，我國有著截然不同的基本國10 情，那就是人口多，勞動力過剩。按照一個工業(yè)機器人等價于 10 個勞動力的標準，百萬工業(yè)機器人相當于千萬勞動力，是目前日本全部勞動人口的 15%。國際電氣電子工程師協(xié)會 IEEE 的科學家在對未來科技發(fā)展方向進行預測中提出了4 個重點發(fā)展方向，機器人技術(shù)就是其中之一。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果 ，受到機械工業(yè)的重視。立式加工中心上下料機器人在被加工零件形狀和重量不同時，所采用的手爪形狀及結(jié)構(gòu)也不同，手爪的類型及尺寸要根據(jù)具體的零件及加工工藝來定。實際上，機器人是利用機械傳動、現(xiàn)代微電子技術(shù)組合而成的一種能模仿人某種技能的機械電子設(shè)備，他是在電子、機械及信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。 1． 2 工業(yè) 機器人概述 技術(shù)先進工業(yè)機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應用開發(fā)等先進制造技術(shù)于一體，通過對過程實施檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，實現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本、減少資源消耗和環(huán)境污染，是工業(yè)自動化水平的最高體現(xiàn)。 搬運機器人是可以進行自動化搬運作業(yè)的 工業(yè)機器人 。 因此，搬運機器人是人體局部功能的延長和發(fā)展。現(xiàn)代機器人都是由機械發(fā)展而來。搬運機器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運工作，大大減輕了人類繁重的體力勞動。 技術(shù)綜合性強工業(yè)機器人與自動化成套技術(shù)，集中并融合了多項6 學科，涉及多項技術(shù)領(lǐng)域，包括工業(yè)機器人控制技術(shù)、機器人動力學及仿真、機器人構(gòu)建有限元分析、激光加工技術(shù)、模塊化程序設(shè)計、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化以及精細物流等先進制造技術(shù)，技術(shù)綜合性強。在用立加加工輪轂等大型零件時，負載可達幾十公斤重，其外形也大多是盤類件。如加工工件不同或加工工件時間較長，可選用不同的手爪結(jié)構(gòu)，用單臺機器人對多臺機床進行上下料，或是多臺機器人聯(lián)機上下料實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線過程。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，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。這類機器人執(zhí)行某種移動作業(yè)，如焊接。目前我國已生產(chǎn)出部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機器人。但是正如前所述，廣泛使用機器人是實現(xiàn)工業(yè)自動化，提高社會生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。意大利 COMAU公司，日本 FANUC 等公司已開發(fā)出了此類產(chǎn)品。過去機器人系統(tǒng)的可靠性 MTBF一般為幾千小時，而現(xiàn)在已達到 5 萬小時，幾冬天可以滿足任何場合的需求。 在我國，工業(yè)機器人的最初應用是在汽車和工程 機械行業(yè)，主要用于汽車及工程機械的噴涂及焊接。 在機器人的單元技術(shù)和 基礎(chǔ)元部件開發(fā)方面：諸如交直流伺服電機及其驅(qū)動系統(tǒng)、測速發(fā)電機、光電編碼器、液壓元部件等均開發(fā)出一些樣機和產(chǎn)品。在實際應用中，導軌安裝于兩條生產(chǎn)線機床的中心線上，所安裝的工業(yè)機機器人運動范圍完全覆蓋 5 臺機床以蓋以及上下料滑臺區(qū)域。該視覺系統(tǒng)解決 了 定位面有偏差的工件上料位置變化問題。在國外，在機械產(chǎn)品的加工中使用機器人已經(jīng)非常普遍，它具有速度快、柔性高、效能高、精度高、 無污染等優(yōu) 點，是一種非常成熟的機械加工輔助手段 ， 機器人對無定位工件的自動柔性搬運系統(tǒng)的工作原 理， 就是利用高清晰攝像頭（ vision 系統(tǒng)）實現(xiàn)對無定位工件的準確位置判斷，在機器人收到信號后，機器人裝上為工件定制的專用手爪去可靠的抓18 取工件，在與機床進行通訊得到上料請求后，最終完成機床的上下料。對工件進行視覺成像，與已標定的工件進行比較，得出偏差值，即機器人抓放位置19 的補償值，實現(xiàn)機器人自動抓放。通過 2DV 軟件，機器人能夠計算出位置變化量Ｘ、Ｙ、Ｒ機器人把該偏差值存入位置寄存器 PR[]中。對于此種情況況，在沒有 3D 視覺系統(tǒng) DL 的情況下，機器人是無法實現(xiàn)對工 件的準確上料。該技術(shù)的應用大大增加了系統(tǒng)設(shè)計的可行性，尤其是在遇到定位面有偏差的工件設(shè)計時。此時應用軟浮動功能，機器人抓取工件運行到定位銷錐度部位，由機床夾具夾緊，機器人通過軟浮動移動至上料位置，實現(xiàn)上料過程。手24 腕有獨立的自由度。 機器人手部的張合是由雙作用單柱塞液壓缸驅(qū)動的；而手腕的回轉(zhuǎn)運動則由回轉(zhuǎn)液壓缸實現(xiàn)。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。并且，臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰等運動的驅(qū)動裝置或傳動件都安裝在機身上。 3． 2． 3 控制系統(tǒng) 由于取工件和堆放工件都有定位精度要求，所以在機械手控制中，除了要對垂直手臂滑塊氣缸、 氣爪等普通氣缸進行控制外，還要涉及到對水平手臂氣缸以及機械手腰部回轉(zhuǎn)的伺服控制。為此，我們?nèi)赃x擇白山公司與 BS110 三相混合式步進電機配套的 Q3HB220M 等角度恒力矩細分型驅(qū)動器，定位精度可達 30000步 /轉(zhuǎn)。 氣動比例伺服控制系統(tǒng)采用德國 Festo 公司的相關(guān)產(chǎn)品，主要由HMP 坐標氣缸、伺服定位控制器 SPC200 以及與之配套的內(nèi)置位移傳感器 MLOPOT022氣動伺服閥 MPYE51/8LF010B 和伺服定位控制連接器 SPCAIFPOT等裝置組成。在圖 3 所示的部分步進電機初始化程序中， PLC 一旦通電運行， 便在每一個循環(huán)執(zhí)行周期中將其 M0～ M15 寄存器的內(nèi)容寫入1PG 的操作命令緩存 “BFM25” 中，控制 1PG 的工作。它使用可編程存儲器存儲用戶設(shè)計的程序指令，這些指令用來實現(xiàn)邏輯運算、順序操作、定時、計數(shù)及算術(shù)運算和通過數(shù)字或模擬輸入 /輸出來控制各種機電一體化，程序可變、抗干擾能力強、可靠性高、功能強、體積小、耗電低，特別是易于控制、價格便宜等特點，具有廣泛的應用前景。 第四章 搬運機器人的未來發(fā)展趨勢 目前國際機器人界都在加大科研力度，進行機器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。 4．機器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小 ，二者正朝著一體化方向發(fā)展。傳統(tǒng)機器人設(shè)計未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu) 、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，機器人對人是友好的