【正文】 著材料、控制等技術(shù)不斷發(fā)展，實驗室產(chǎn)品越來越多的產(chǎn)品化，逐步應用 于 各個場合。從市場占有率來說，更無法相提并論。從 90 年代初期起，我國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變時期，掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術(shù)進步熱潮，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進一大步，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一 批機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎?！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，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。在這種背景下，我國于 1972 年開始研制自己的工業(yè)機器人。 1970 年我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星?，F(xiàn)在日本擁有機器人的總量為美國的 7 倍。日本推動機器人發(fā)展的主要原因是向海外發(fā)展的日本企業(yè)數(shù)量逐漸增加，同時海外的汽車制造商也開始積極地引進日本機器人。日本在汽車、電子行業(yè)大量使用機器人生產(chǎn)，是日本汽車及電子產(chǎn)品生產(chǎn)量猛增，質(zhì)量日益提高，而制造成本則大幅降低，從而使日本汽車能夠以廉價的絕對優(yōu)勢進軍號稱“汽車王國”的美國市場。日本政府和企業(yè)一直充分信任機器人，大膽使用機器人。幾年后，美國反而要向日本進口機器人。 1970 年，日本機器人實現(xiàn)國產(chǎn)化。在 1967 年，日本東京機械貿(mào)易公司首次從美國引進機器人。此后，由于美國機器人協(xié)會、制造工工程師協(xié)會積極主動的進行機器人技術(shù)推廣工作，且美國為了高效生產(chǎn)，適應市場多變的需求，以機器人為核心的柔性自動化生產(chǎn)線恰好有這些優(yōu)點，所以機器人技術(shù)得以迅猛發(fā)展。美國的機器人技術(shù)一直處于世界領先水平。將機器人的技術(shù)擴散和滲透到各個領域，便形成了各式各樣的新機器 —— 機器人化機器。 20 世紀 80 年代，將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統(tǒng)稱之為智能機器人。隨著計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，機器人在功能和技術(shù)層次上有了很大的提高，移動機器人和機器人的視覺與觸覺就是典型的代表。該機器人的手臂可以繞底座回轉(zhuǎn)，沿垂直方向升降，也可以沿半徑方向伸縮。與此同時，另一家美國公司 —— AMF 公司也開始研制工業(yè)機器人。這是一臺用于壓鑄作業(yè)的五軸液壓驅(qū) 動機器人，手臂控制由一臺專用計算機完成。該專利要點為借助伺服技術(shù)控制機器人的關節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，使其實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)，被稱為示教在現(xiàn)機器人，現(xiàn)有機器人基本上都是該控制方式。 由于工業(yè)機器人具有一定的通用性和適應性，能適應多品種中、小批量的生產(chǎn)， 70年代起，常與數(shù)字控制機床結(jié)合在一 起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。 20 世紀 50 年代末，美國在機械手和操作機的基礎上，采用伺服機構(gòu)和自動控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置，并將其稱為工業(yè)機器人； 60 年代初，美國研制成功兩種工業(yè)機器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應用； 1969 年，美國通用汽車公司用 21 臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。 智能型工業(yè)機器人指能夠在復雜環(huán)境下工作，且具備觸覺、力覺或簡單視覺以及識別功能或進一步增加自適應、學習等功能的復雜機器人。 按 程序輸入方式 ：可分為編程輸入型和示教輸入型兩類。 按執(zhí)行機構(gòu)運動的控制機能 ：可分為兩類，點位型和連續(xù)軌跡型。其中機座和執(zhí)行機構(gòu)（包括手部、腕部、臂部）構(gòu)成了機器人的主體；動力裝置與傳動機構(gòu)組成了機器人的驅(qū)動系統(tǒng)；控制系統(tǒng)主要是根據(jù)輸入程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和主體發(fā)出各種指令集進行控制。所以，機器人技術(shù)的發(fā)展必將推動其他領域的發(fā)展，越來越成為衡量一個國家工業(yè)化水平發(fā)展的重要依據(jù)。 （ 4） 涉及學科較復雜廣泛：工業(yè)機器人涉及的知識面非常廣泛，概括來講主要為機械學科和微電子學科的結(jié)合，即機電一體化技術(shù)。而且，新興的智能化機器人還具有許多類人生物傳感器，例如，視覺、聲覺、嗅覺傳感器，皮膚接觸傳感器，力傳感器，負載傳感器以及語言功能等等。為了讓工業(yè)機器人在小批量多品種且具有均衡高效率的柔性制造任務中發(fā)揮更好的功能，我們需要根據(jù)其工作環(huán)境的需要對其進行相應的編程和再編程，這是柔性制造系統(tǒng)中的重要組成部分。 特點 工業(yè)機器人具有以下顯著特征： （ 1） 通用性：在執(zhí)行不同作業(yè)任務時，一般的工業(yè)機器人都具有良好的通用性（特別設計的專用機器人除外）。現(xiàn)在，日本機器人主要用于汽車制造業(yè)和電子機械產(chǎn)業(yè)，而電子機械產(chǎn)品中的電子零件封裝、半導體封裝、無塵室、組裝等領域占了日本機器人銷售 額的一半。該公司 VAL 語言也成為機器人領域最原始的程控語言，并逐漸傳播于各個大學及科研機構(gòu)，成為機器人品牌的基本模版，而且其機械部分的結(jié)構(gòu)也成為該行業(yè)的范本。該控制模式成為當前主流的機器人控制方式。 1954 年工業(yè)機器人的概念由美國人戴沃爾最早提出且申請專利。其中美國橡樹嶺實驗室就開始對可控的搬運核原料機械手進行了研究。這就是最原始的的工業(yè)機器人假想。 Drive。 second, redesign drive, drive mode suitable for the robot, in order to form the structure of platform. Finally, on the basis of the designed control system, consisting of the following steps: the design of data acquisition card and servo amplifier selection, feedback system and the feedback ponent selection, terminal board circuit design and control software. The key to strengthen the security of operation reliability and robot control software, to achieve the ultimate goals include: Joint servo control and brake problems, realtime monitoring the movement of each joint of robot, robot teaching programming and online modify the program, set the reference point and the reference point return. Key Words： Industrial robot。 is a product of modern control theory and automation of industrial production practice, and to bee an important part of modern mechanical manufacturing system。其中重點要加強控制軟件的可靠 性和機器人運行過程的安全性，最終要實現(xiàn)的目標包括：關節(jié)的伺服控制和制動問題、實時監(jiān)測機器人的各個關節(jié)的運動情況、機器人的示教編程和在線修改程序、設置參考點和回參考點。第一，本人將設計該機器人的底座、大臂、小臂以及執(zhí)行機構(gòu)機械手爪的結(jié)構(gòu)和模型；第二，再設計出適合于該機器人的驅(qū)動、傳動方式，以期構(gòu)成其的結(jié)構(gòu)平臺。 本課題將設計一臺四自由度的工業(yè)機器人，將會被用作自動送料裝置。而機械手是工業(yè)機器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務執(zhí)行機構(gòu)，是機器人的關鍵部件之一；是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分；是提高生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效 率的有效手段之一。這一技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療衛(wèi)生、辦公自動化及生活服務等眾多領域有著越來越多的應用。其中重點要加強控制軟件的可靠性和機器人運行過程的安全性，最終要實現(xiàn)的目標包括：關節(jié)的伺服控制和制動問題、實時監(jiān) 測機器人的各個關節(jié)的運動情況、機器人的示教編程和在線修改程序、設置參考點和回參考點。第一，本人將設計該機器人的底座、大臂、小臂以及執(zhí)行機構(gòu)機械手爪的結(jié)構(gòu)和模型；第二，再設計出適合于該機器人的驅(qū)動、傳動方式，以期構(gòu)成其的結(jié)構(gòu)平臺。i 畢 業(yè) 設 計 工業(yè)機器人機械手及其控制系統(tǒng)設計 Design of industrial robot manipulator and its control system 系 別： 機械與汽車工程系 專業(yè)名 稱 ： 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)設計任務書 姓名 學號 班級 1013 班 系別 機械與汽車工程系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題目 工業(yè)機器人機械手及其控制系統(tǒng)設計 指導教師 所在單位 吉林大學珠海學院 任務： 研 究內(nèi)容： 本課題將設計一臺四自由度的工業(yè)機器人，將會被用作自動送料裝置。主要工作部件及設計重點就是機械手。最后，在此基礎上再將其控制系統(tǒng)設計出來，由下面幾個步驟組成：數(shù)據(jù)采集卡和伺服放大器的選擇、反饋方式和反饋元件的選擇、端子板電路的設計以及控制軟件的設計。 研究方法、手段及步驟： 研究機械手的機械結(jié)構(gòu)，并繪制機械零件圖和裝配圖 機械手驅(qū)動、傳動方式的選擇 控制系統(tǒng)模式的選擇 研究所選控制系統(tǒng)的構(gòu)成及搭建 控制系統(tǒng)軟件的選擇及操作 誤差與性能提升分析 時間安排： 下發(fā)任務書時間 2021 年 11 月中旬至 2021 年 12 月 31 日 開題報告上交時間 2021 年 1 月 15 日（須經(jīng)指導教師審核通過） 外文翻譯上交時間 2021 年 1 月 15 日 畢業(yè)論文中期檢查時間 2021 年 3 月 15 日 畢 業(yè)論文、圖紙完成時間 2021 年 4 月 30 日 答辯時間 2021 年 5 月初 參考資料： 工業(yè)機器人技術(shù) 西安電子科技大學出版社 機電傳動控制 華中科技大學出版社 工業(yè)機器人圖冊 機械工業(yè)出版社 機電一體化實用手冊 科學出版社 控制電氣及應用 清華大學出版社 C 語言程序設計教程 華南理工大學出版社 機械制造裝備設計 機械工業(yè)出版社 電工與電子技術(shù) 高等教育出版社 機電一體化技術(shù) 西安電子科