【正文】 1969 年，機(jī)器人出現(xiàn)了不尋常的新發(fā)展，通用電氣公司為誒過陸軍研制了一種試驗(yàn)性步行車。 這時(shí)，其他國家（特別是日本）也開始認(rèn)識(shí)到工業(yè)機(jī)器人的潛力。皮珀也在 1968 年研究了計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題。 在 60 年代后期，麥卡錫于 1968 年和他在斯坦福工人智能實(shí)驗(yàn)室的同事報(bào)告了有手、眼和耳（即機(jī)械手、電視攝象機(jī)和拾音器）的計(jì)算機(jī)的開發(fā)情況。與此同時(shí)，湯姆威克和博奈也于 1962 年研制出一種裝有壓力傳感器的手爪樣機(jī)，可檢測(cè)物體，并向電機(jī)輸入反饋信號(hào)，啟動(dòng)一種或兩種抓取方式。機(jī)械手系統(tǒng)是六自由度 ANLModel8 型操作機(jī)，由一臺(tái) TXO 計(jì)算機(jī)通過接口裝置進(jìn)行控制。這種稱為 MH1 的裝置能“感覺”到塊狀材 料，用此信息控制機(jī)械手，把塊狀材料堆起來，無需操作員幫助。表一機(jī)器人技術(shù)發(fā)展編年表機(jī)器人表 雖然，編程機(jī)器人是一種新穎而有效的制造工具，但到了 60 年代，利用傳感器反饋大大增強(qiáng)機(jī)器人柔性的趨勢(shì)就已經(jīng)很明顯了。 可以說， 60 年代和 70 年代是機(jī)器人發(fā)展最快、最好的時(shí)期，這期間的各項(xiàng)研究發(fā)明有效地推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和推廣。 1960 年美國機(jī)床鑄造公司（ AMF）生產(chǎn)出圓柱坐標(biāo)的VERSATRAN 型機(jī)器人，可做點(diǎn)位和軌跡控制，同年第一批電焊機(jī)器人用于工業(yè)生產(chǎn)。一般認(rèn)為 Unimate 和Versatran 機(jī)器人是世界上最早的工業(yè)機(jī)器人。它主要用于機(jī)器 之間的物料運(yùn)輸、采用液壓驅(qū)動(dòng)。它采用了分離式固體數(shù)控元件，并裝有存儲(chǔ)信息的磁鼓，能夠記憶完成 180個(gè)工作步驟。 wps_clip_image1709 圖三第三代機(jī)器人 1958 年，被譽(yù)為“工業(yè)機(jī)器人之父”的 創(chuàng)建了世界上第一個(gè)機(jī)器人公司 —— Unimation（ UniveralAutomation）公司，并參與設(shè)計(jì)了第一臺(tái) Unimate 機(jī)器人（如圖四）。 1954 年 提出了“通用重復(fù)操作機(jī)器人”的方案，并在 1961 年獲得了專利。主機(jī)械手由使用者進(jìn)行導(dǎo)引做一連串動(dòng)作，而從機(jī)械手盡可能準(zhǔn)確地模仿主機(jī)械手的動(dòng)作，后來用機(jī)械耦合主從機(jī)械手的動(dòng)作加入力的反饋，使操作員能夠感覺到從機(jī)械手及其環(huán)境之間產(chǎn)生的力。在 40 年代后期，橡樹嶺和阿爾貢國家實(shí)驗(yàn)室就已開始實(shí)施計(jì)劃，研制遙控式機(jī)械手，用于搬運(yùn)放射性材料。目前，這 類 機(jī) 器 人 處 于 試 驗(yàn) 階 段 ， 將 向 實(shí) 用 化 方 向 發(fā) 展 。這類機(jī)器人在工業(yè)界已有應(yīng)用。這一帶機(jī)器人從 20 世紀(jì) 60 年代后半期開始投入使用，目前他在工業(yè)界得到了廣泛應(yīng)用。第一代是可編程機(jī)器人（如圖一）。至今，它仍為機(jī)器人研究人員、設(shè)計(jì)制造廠家和用戶，提供了十分有意義的指導(dǎo)方針。針對(duì)人類社會(huì)對(duì)即將問世的機(jī)器人的不安，美國著名科學(xué)幻想小說家阿西莫夫于 1950 年在他的小說《我是機(jī)器人》中，首先使用了機(jī)器人學(xué)（ Robotics）這個(gè)詞來描述與機(jī)器人有關(guān)的科學(xué)，并提出了有名的“機(jī)器人三守則”： （ 1）機(jī)器人必須不危害人類，也不允許他眼看人將受害而袖手旁觀；（ 2）機(jī)器人必須絕對(duì)服從于人類，除非這種服從有害于人類； （ 3）機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非為了保護(hù)人類或者是人類命令它做出犧牲。 20 世紀(jì)初期，機(jī)器人已躁動(dòng)于人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的母胎之中， 人們含有幾分不安地期待著它的誕生。凱培克在他的科幻情節(jié)劇《羅薩姆的萬能機(jī)器人》中，第一次提出了“機(jī)器人”（ Robot）這個(gè)名詞，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。這些機(jī)器人工藝珍品，標(biāo)志著人類在機(jī)器人從夢(mèng)想到現(xiàn)實(shí)這一漫長(zhǎng)道路上，前進(jìn)了一大步。 1770 年，美國科學(xué)家發(fā)明了一種報(bào)時(shí)鳥，一到整點(diǎn)，這種鳥的翅膀、頭和喙便開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)發(fā)出叫聲，他的主彈簧驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，是活塞壓縮空氣而發(fā)出叫聲，同時(shí) 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)翅膀、頭運(yùn)動(dòng)。它們是由凸輪控制和彈簧驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)機(jī)器，至今還作為國寶保存在瑞士納切特爾市藝術(shù)和歷史博物館內(nèi)。喝水、吃東西和排泄，還會(huì)嘎嘎叫。戴 1662 年，日本人竹田近江，利用中標(biāo)技術(shù)發(fā)明了能進(jìn)行表演的自動(dòng)機(jī)器玩偶；到了 18 世紀(jì)，日本人若井源大衛(wèi)門和源信，對(duì)該玩偶進(jìn)行了改進(jìn)，制造出了端茶玩偶，該玩偶雙手端著茶盤，當(dāng)講茶杯放到茶盤上后，它就會(huì)走向客人將茶送上，客人取茶杯時(shí)，它會(huì)自動(dòng)停止走動(dòng)，帶客人喝完茶姜茶被放回茶盤之后，他就會(huì)轉(zhuǎn)回原來的地方，煞是可愛。 在公元前 2 世紀(jì)出現(xiàn)的書籍中，描寫過一個(gè)具有類似機(jī)器人角色的機(jī)械化劇院，這些角色能夠在宮廷儀式上進(jìn)行舞蹈和列隊(duì)表演。 在國外，也有一些國家較早進(jìn)行機(jī)器人的研制。 三國時(shí)期的蜀漢（公元 221~263），丞 相諸葛亮既是一位軍事家，又是一位發(fā)明家。 春秋時(shí)代（公元前 770~前 467）后期，被稱為木匠祖師爺?shù)聂敯?，利用竹子和木料制造出一個(gè)木鳥，它能在空中飛行，“三日不下”，這件事在古書《墨經(jīng)》中有所記載，這可稱得上世界第一個(gè)空中機(jī)器人。 直到四十多年前，“機(jī)器人”才作為專業(yè)術(shù)語加以引用，然而機(jī)器人的概念在人類的想象中卻已存在三千多年了。 一、早期機(jī)器人的發(fā)展 機(jī)器人的起源要追溯到 3000 多年前。機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)交叉和綜合的體現(xiàn)，先進(jìn)機(jī)器人的發(fā)展代表著國家綜合科技實(shí)力和水平，因此目前許多國家都已經(jīng)把機(jī)器人技術(shù)列入本國 21 世紀(jì)高科技發(fā)展計(jì)劃隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，機(jī)器人已從傳統(tǒng)的制造業(yè)進(jìn)入人類的工作和生活領(lǐng)域，另外，隨著需求范圍的擴(kuò)大，機(jī)器人結(jié)構(gòu)和形態(tài)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化 ?，F(xiàn)在全世界已經(jīng)有 100 萬臺(tái)機(jī)器人，銷售額每年增加 20%及以上。 這一章看起來比較簡(jiǎn)單，涉及到的計(jì)算也不多，但真正想把它搞透徹還是需要一點(diǎn)時(shí)間的，我是花了整整一下午才把它理解得差不多。行走機(jī)構(gòu)按其行走運(yùn)動(dòng)軌跡可分為固定軌跡式和無固定軌跡式。一方面它支承機(jī)器人的機(jī)身、臂部、腕部。機(jī)器人可分為固定機(jī)器人和行走機(jī)器人，一般的工業(yè)機(jī)器人都是固定式的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，行走機(jī)器人的應(yīng)用也越來越多。 ：可分為普通手爪、智能手爪。 夾持原理分類：可分為機(jī)械類、磁力類、真空類。 ，手部屬于專用的裝置，一只手爪往往只能抓握一種或幾種在形狀、尺寸、重量等方面近似的工件；一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務(wù)； 。工業(yè)機(jī)器人手部的特點(diǎn)有： 。在 這一節(jié)，書中主要是從機(jī)器人手部的特點(diǎn)和手部的分類這兩個(gè)方面給我們著重介紹了一下機(jī)器人的手部設(shè)計(jì)。機(jī)器人的手腕分類主要有以下兩種方法：：可分為單自由度手腕、兩自由度手腕、三自由度手腕。為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能 實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)軸 X、 Y、 Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有翻轉(zhuǎn)、俯仰、偏轉(zhuǎn)三個(gè)自由度，如下圖所示。這一節(jié)主要是從腕部的作用于自由度和機(jī)器人的手腕分類這兩個(gè)方面給我們講解 了一下，并給我們舉了一個(gè) MOTOMANSV3 機(jī)器人的手腕機(jī)構(gòu)的例子，還給我們分析了一下六自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人的關(guān)節(jié)布置與機(jī)構(gòu)特點(diǎn)。因此必須根據(jù)偏重力矩的大小決定立柱導(dǎo)套的長(zhǎng)度。如果偏重力矩過大，并且導(dǎo)套設(shè)計(jì)不合理（導(dǎo)套長(zhǎng)度不夠），立柱在導(dǎo)套中有卡住現(xiàn)象，這時(shí)，機(jī)身的升降驅(qū)動(dòng)力必須增大，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)就龐大。當(dāng)手臂在最大行程位置時(shí)，偏重力矩最大，因此，偏重力矩按懸伸最大行程，最大抓重時(shí)進(jìn)行計(jì)算。機(jī)身驅(qū)動(dòng)力和力矩的計(jì)算主要分為三種： ：作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，除克服摩擦力之外，還要克服機(jī)身自身運(yùn)動(dòng)部件的重力和其承受的手臂、手腕、手部、工件等總重力以及升降運(yùn)動(dòng)的全部部件的慣性力，因此其驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算如下： ； ：作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩只包括兩項(xiàng)：回轉(zhuǎn)部件的摩擦總力矩；機(jī)身自身運(yùn)動(dòng)部件和其攜帶的手臂、手腕、手部、工件等總慣性力矩，因此，其驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算方法為：中 ，其 。機(jī)身設(shè)計(jì)要注意以下問題： ； ，升降運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)套長(zhǎng)度不宜過短，避免發(fā)生卡死現(xiàn)象，一般要有導(dǎo)向裝置； 構(gòu)布置要合理。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主要有齒輪鏈驅(qū)動(dòng)、同步帶傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)、諧波齒輪驅(qū)動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)減速器驅(qū)動(dòng)。其次它把驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為了直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，然后分別深入地給我們講解了這兩種機(jī)構(gòu)。電氣驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是： ：多為開環(huán)控制，簡(jiǎn)單，功率較小，多用于低精度、小功率的機(jī)器人；：易于控制，有較理想的機(jī)械特性，但其電刷易磨損，易形成火花； ：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，可以頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)。氣壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是： ，容易達(dá)到高速（ 1m/s)；，可提供壓縮空氣，不必再額外的添加動(dòng)力設(shè)備，而且空氣介質(zhì)對(duì)環(huán)境無污染，使用安全； 作壓力低，因此制造要求也低一些，價(jià)格低廉； ，是系 統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載自動(dòng)保護(hù)。首先它給我們分析了一下液壓、氣壓和電氣這三種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，其中液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是： ，可以獲得較大的推力和轉(zhuǎn)矩； 可壓縮性小，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，精度高； 、速度、方向的自動(dòng)控制； 。技術(shù)設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)過程： （自由度數(shù)目、工作范圍、承載能力、運(yùn)動(dòng)速度、定位精度等）； ； 測(cè)傳感系統(tǒng)框圖； ，繪制框圖； 設(shè)計(jì)。機(jī)器人總體設(shè)計(jì)一般分為系統(tǒng)分析和技術(shù)設(shè)計(jì)兩大步驟。這本書主要是從以下 6 個(gè)方面來講的： ； 構(gòu)； ； ； ； 。 第四篇：工業(yè)機(jī)器人讀書報(bào)告 工業(yè)機(jī)器人讀書報(bào)告 今天剛好沒什么事，于是就應(yīng)老師的要求把我們《工業(yè)機(jī)器人》這本書老師讓我們自己課后看的第二章認(rèn)真看了一遍。給高技術(shù)人才創(chuàng)造發(fā)揮聰明才智的長(zhǎng)效機(jī)制，吸引人才，培養(yǎng)人才，留住人才，高新技術(shù)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)是人才的競(jìng)爭(zhēng)，沒有人才，何談發(fā)展。汽車業(yè)是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用太戶，我國將汽車業(yè)作為支柱產(chǎn)業(yè)加以發(fā)展，雖然國外工業(yè)機(jī)器人廠家在此領(lǐng)域具有較明顯優(yōu)勢(shì)，但仍可以避實(shí)就虛，在眾多中小企業(yè)中大顯身手。在工業(yè)機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)中，周邊裝備和控制單元占總成本的 80％，這些裝臵的研發(fā)與集成決定著整個(gè)作業(yè)系統(tǒng)的開發(fā)周期，其技術(shù)性能直接影響系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)開發(fā)已成為制約工業(yè)機(jī)器人推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。成本和整體解決方案己成為企業(yè)選擇工業(yè)機(jī)器人的首要因素，成本居高不下是制約國產(chǎn)機(jī)器人進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，除了受到批量較小影響外，國產(chǎn)機(jī)器人發(fā)展主要受到關(guān)鍵元器件價(jià)格的制約。工業(yè)機(jī)器人涉及機(jī)械、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、人工智能等諸多學(xué)科，只有將國內(nèi)所有力量組織起來，群策群力，才能將技術(shù)研究搞上去，并與國外大公司進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。國家在資金、稅收等各個(gè)方面給予一定的優(yōu)惠政策，把機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展 納入到重要產(chǎn)業(yè)政策中，鼓勵(lì)企業(yè)采用國產(chǎn)機(jī)器人。我國已經(jīng)是世界公認(rèn)的制造業(yè)大國，但隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式必須進(jìn)行調(diào)整，生產(chǎn)自動(dòng)化、發(fā)展高科技產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為必由之路。 中國工程院在 2021 年 12 月完成并公開的《我國制造業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究總結(jié)報(bào)告》指出，我國應(yīng)從“美國模式”著手，在條件成熟后逐步向“日本模式”靠攏，同時(shí)歐洲的經(jīng) 驗(yàn)也值得我們學(xué)習(xí)。 美國模式：采購與成套設(shè)計(jì)相結(jié)合。 七、國外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展模式 日本模式：各司其職，分層面完成交鑰匙工程，即政府制定相應(yīng)政策，機(jī)器人制造廠商以開發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目 標(biāo)，由其子公司或社會(huì)工程公司來設(shè)計(jì)制造各行業(yè)所需要的機(jī)器人成套系統(tǒng)。目前，我國進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人主要來自日本， 2021 年日本對(duì)華出口金額占我國進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人金額的一半。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制造業(yè)工人從早期的僅解 決溫飽問題到現(xiàn)在對(duì)薪資和工作條件提出更高要求，像焊接、噴涂等惡劣工作條件的崗位將會(huì)被機(jī)器人代替。國內(nèi)一些汽車廠家如奇瑞等為了提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，開始較多地應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，軍工企業(yè)特別是坦克裝甲車等開始應(yīng)用焊接機(jī)器人，特種船舶，如液化石油氣運(yùn)輸船舶也開始采用焊接機(jī)器人，焊接速度和焊接質(zhì)量得到明顯提高。外商獨(dú)資或中外合資企業(yè)自動(dòng)化程度一般比較高，也導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的需求量較大。我國工業(yè)機(jī)器人的使用主要集中在廣東、江蘇、上海、北京等地，其工業(yè)機(jī)器人擁有量占全國一半以上。 歸納起來，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)具有如下特征：一是國內(nèi)汽車業(yè)的高速發(fā)展有力促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的發(fā)展，自 2021 年，我國汽車行業(yè)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，作為自動(dòng)化程度高、技術(shù)資金密集型產(chǎn)業(yè)，汽車行業(yè)的增產(chǎn)擴(kuò)能拉動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人的需求。 從工業(yè)機(jī)器人密度（汽車制造業(yè)中，每萬名生產(chǎn)工人占有的機(jī)器人數(shù)量）分析，我國的汽車市場(chǎng)遠(yuǎn)未飽和。例如， 2021 年我國工業(yè)機(jī)器人新安裝臺(tái)數(shù)為 5770 臺(tái)， 2021年為 6581 臺(tái)， 2021 年為 7900 臺(tái)， 2021 年為 5000 臺(tái)，截至 2021 年末，我國工業(yè)機(jī)器人安裝量為 36800 臺(tái)。 2021 年時(shí)擁有量達(dá)到 7OOO 臺(tái)，年銷售額增長(zhǎng)至 28． 7 億元。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，“九〃五”期間，我國工業(yè)機(jī)器人的需求量以每年 30％以上的速度快速增長(zhǎng)。德國 CLOOS 公司在華焊接機(jī)器人銷售量 2021 年以前為 47 臺(tái) ,2021 年以后已經(jīng)突破 121 臺(tái) ,銷售量翻了近 3 倍。 2021 年國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人數(shù)量突破了 1400 臺(tái) ,產(chǎn)值突破 8 億元人民幣。 2021 年我國工業(yè)機(jī)器人海關(guān)進(jìn)出口數(shù)量不過是 3774 臺(tái) ,國內(nèi)生產(chǎn)數(shù)量約 700 臺(tái)左右。國內(nèi)越來越多的企業(yè)在生產(chǎn)中采用了工業(yè)機(jī)器人 ,各種機(jī)器人生產(chǎn)廠家的銷售量都有大幅度的提高。 國家 863 機(jī)器人技術(shù)主題自成立以來一直重視機(jī)器人技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中的推廣和應(yīng)用 ,長(zhǎng)期以來推進(jìn)機(jī)器人技術(shù)以提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè) ,