【正文】 驗(yàn)室產(chǎn)品越來越多的產(chǎn)品化，逐步應(yīng)用 于 各個(gè)場(chǎng)合。從市場(chǎng)占有率來說，更無法相提并論。從 90 年代初期起，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變時(shí)期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)?！捌呶濉逼陂g，國(guó)家投入資金，對(duì)工業(yè)機(jī)器人及其零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。在這種背景下，我國(guó)于 1972 年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。 1970 年我國(guó)也發(fā)射了人造衛(wèi)星?，F(xiàn)在日本擁有機(jī)器人的總量為美國(guó)的 7 倍。日本推動(dòng)機(jī)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(shí)海外的汽車制造商也開始積極地引進(jìn)日本機(jī)器人。日本在汽車、電子行業(yè)大量使用機(jī)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(jià)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)進(jìn)軍號(hào)稱“汽車王國(guó)”的美國(guó)市場(chǎng)。日本政府和企業(yè)一直充分信任機(jī)器人，大膽使用機(jī)器人。幾年后，美國(guó)反而要向日本進(jìn)口機(jī)器人。 1970 年，日本機(jī)器人實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。在 1967 年，日本東京機(jī)械貿(mào)易公司首次從美國(guó)引進(jìn)機(jī)器人。此后，由于美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)、制造工工程師協(xié)會(huì)積極主動(dòng)的進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)推廣工作，且美國(guó)為了高效生產(chǎn)，適應(yīng)市場(chǎng)多變的需求，以機(jī)器人為核心的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線恰好有這些優(yōu)點(diǎn)，所以機(jī)器人技術(shù)得以迅猛發(fā)展。美國(guó)的機(jī)器人技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先水平。將機(jī)器人的技術(shù)擴(kuò)散和滲透到各個(gè)領(lǐng)域，便形成了各式各樣的新機(jī)器 —— 機(jī)器人化機(jī)器。 20 世紀(jì) 80 年代，將具有感覺、思考、決策和動(dòng)作能力的系統(tǒng)稱之為智能機(jī)器人。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人在功能和技術(shù)層次上有了很大的提高，移動(dòng)機(jī)器 人和機(jī)器人的視覺與觸覺就是典型的代表。該機(jī)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(shí)，另一家美國(guó)公司 —— AMF 公司也開始研制工業(yè)機(jī)器人。這是一臺(tái)用于壓鑄作業(yè)的五軸液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，手臂控制由一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)完成。該專利要點(diǎn)為借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，使其實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)，被稱為示教在現(xiàn)機(jī)器人，現(xiàn)有機(jī)器人基本上都是該控制方式。 由于工業(yè)機(jī)器人具有一定 的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)， 70年代起，常與數(shù)字控制機(jī)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(jì) 50 年代末，美國(guó)在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱為工業(yè)機(jī)器人； 60 年代初，美國(guó)研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用； 1969 年，美國(guó)通用汽車公司用 21 臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車車身的自動(dòng)生產(chǎn)線。 智能型工業(yè)機(jī)器人指能夠在復(fù)雜環(huán)境下工作，且具備觸覺、力覺或簡(jiǎn)單視覺以及識(shí)別功能或進(jìn)一步增加自適應(yīng)、學(xué)習(xí)等功能的復(fù)雜機(jī)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能 ：可分為兩類，點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。其中機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（包括手部、腕部、臂部）構(gòu)成了機(jī)器人的主體；動(dòng)力裝置與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成了機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；控制系統(tǒng)主要是根據(jù)輸入程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和主體發(fā)出各種指令集進(jìn)行控制 。所以，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展必將推動(dòng)其他領(lǐng)域的發(fā)展，越來越成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平發(fā)展的重要依據(jù)。 （ 4） 涉及學(xué)科較復(fù)雜廣泛：工業(yè)機(jī)器人涉及的知識(shí)面非常廣泛，概括來講主要為機(jī)械學(xué)科和微電子學(xué)科的結(jié)合，即機(jī) 電一體化技術(shù)。而且，新興的智能化機(jī)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(fù)載傳感器以及語言功能等等。為了讓工業(yè)機(jī)器人在小批量多品種且具有均衡高效率的柔性制造任務(wù)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(duì)其進(jìn)行相應(yīng)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(diǎn) 工業(yè)機(jī)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(wù)時(shí)，一般的工業(yè)機(jī)器人都具有良好的通用性（特別設(shè)計(jì)的專用機(jī)器人除外）?，F(xiàn)在，日本機(jī)器人主要用于汽車制造業(yè)和電子機(jī) 械產(chǎn)業(yè)，而電子機(jī)械產(chǎn)品中的電子零件封裝、半導(dǎo)體封裝、無塵室、組裝等領(lǐng)域占了日本機(jī)器人銷售額的一半。該公司 VAL 語言也成為機(jī)器人領(lǐng)域最原始的程控語言，并逐漸傳播于各個(gè)大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)，成為機(jī)器人品牌的基本模版，而且其機(jī)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(dāng)前主流的機(jī)器人控制方式。 1954 年工業(yè)機(jī)器人的概念由美國(guó)人戴沃爾最早提出且申請(qǐng)專利。其中美國(guó)橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室就開始對(duì)可控的搬運(yùn)核原料機(jī)械手進(jìn)行了研究。這就是最原始的的工業(yè)機(jī)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(diǎn)要加強(qiáng)控制軟件的可靠 性和機(jī)器人運(yùn)行過程的安全性，最終要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)包括：關(guān)節(jié)的伺服控制和制動(dòng)問題、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)情況、機(jī)器人的示教編程和在線修改程序、設(shè)置參考點(diǎn)和回參考點(diǎn)。第一，本人將設(shè)計(jì)該機(jī)器人的底座、大臂、小臂以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手爪的結(jié)構(gòu)和模型；第二，再設(shè)計(jì)出適合于該機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)方式，以期構(gòu)成其的結(jié)構(gòu)平臺(tái)。 本課題將設(shè)計(jì)一臺(tái)四自由度的工業(yè)機(jī)器人，將會(huì)被用作自動(dòng)送料裝置。而機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一；是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分；是提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)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(guó)防、醫(yī)療衛(wèi)生、辦公自動(dòng)化及生活服務(wù)等眾多領(lǐng)域有著越來越多的應(yīng)用。其中重點(diǎn)要加強(qiáng)控制軟件的可靠性和機(jī)器人運(yùn)行過程的安全性，最終要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)包括：關(guān)節(jié)的伺服控制和制動(dòng)問題、實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)情況、機(jī)器人的示教編程和在線修改程序、設(shè)置參考點(diǎn)和回參考點(diǎn)。第一，本人將設(shè)計(jì)該機(jī)器人的底座、大臂、小臂以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手爪的結(jié)構(gòu)和模型；第二，再設(shè)計(jì)出適合于該機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)方式，以期構(gòu)成其的結(jié)構(gòu)平臺(tái)。i 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Design of industrial robot manipulator and its control system 系 別： 機(jī)械與汽車工程系 專業(yè)名 稱 ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 1013 班 系別 機(jī)械與汽車工程系 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 所在單位 吉林大學(xué)珠海學(xué)院 任務(wù)： 研 究?jī)?nèi)容： 本課題將設(shè)計(jì)一臺(tái)四自由度的工業(yè)機(jī)器人，將會(huì)被用作自動(dòng)送料裝置。主要工作部件及設(shè)計(jì)重點(diǎn)就是機(jī)械手。最后，在此基礎(chǔ)上再將其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來，由下面幾個(gè)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(shè)計(jì)以及控制軟件的設(shè)計(jì)。 研究方法、手段及步驟： 研究機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并繪制機(jī)械零件圖和裝配圖 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)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(shí)間安排： 下發(fā)任務(wù)書時(shí)間 2022 年 11 月中旬至 2022 年 12 月 31 日 開題報(bào)告上交時(shí)間 2022 年 1 月 15 日（須經(jīng)指導(dǎo)教師審核通過） 外文翻譯上交時(shí)間 2022 年 1 月 15 日 畢業(yè)論文中期檢查時(shí)間 2022 年 3 月 15 日 畢 業(yè)論文、圖紙完成時(shí)間 2022 年 4 月 30 日 答辯時(shí)間 2022 年 5 月初 參考資料： 工業(yè)機(jī)器人技術(shù) 西安電子科技大學(xué)出版社 機(jī)電傳動(dòng)控制 華中科技大學(xué)出版社 工業(yè)機(jī)器人圖冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)電一體化實(shí)用手冊(cè) 科學(xué)出版社 控制電氣及應(yīng)用 清華大學(xué)出版社 C 語言程序設(shè)計(jì)教程 華南理工大學(xué)出版社 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 電工與電子技術(shù) 高等教育出版社 機(jī)電一體化技術(shù) 西安電子科技大學(xué)出版社