【正文】 擺動(dòng)。 腕部是連接手部和臂部的部件，并可用來(lái)調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。 本次設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)器人手部執(zhí)行部件如圖 22。 傳力機(jī)構(gòu)形式較多，常用的有 ：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 3． 2 物料搬運(yùn)機(jī)器人 3． 2． 1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 23 手部既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）。機(jī)器人本身的重復(fù)精度大于 毫米，導(dǎo)致工件上料位置偏差。手爪在抓取毛坯件時(shí)可以根據(jù)毛坯面改變姿態(tài)，達(dá)到完全貼合，避免碰撞和摩擦。雖然有 2DV 視覺(jué)補(bǔ)償，但是毛坯面不能作為特征量，導(dǎo)致在機(jī)器人手爪抓取工件的位置在不停的變化，機(jī)器人無(wú)法補(bǔ)償此 偏差。 軟浮動(dòng)功能（ Soft Float）應(yīng)用于工件抓取和機(jī)器人機(jī)床上、下料步驟。 補(bǔ)充： 22DV 攝像頭計(jì)算平面變化量， 3DL 是通過(guò)攝像頭和激光綜合計(jì)算空間變化量，實(shí)際上是通過(guò) 2DV 與激光技術(shù)的綜合應(yīng)用。機(jī)器人把該偏差值存入位置寄存器 PR[]中。當(dāng)抓取其它毛坯件后，定位孔21 位置以及工件的平面度發(fā)生變化。 原 理：選一個(gè)毛坯件作為初始工件，通過(guò) 3DL 視覺(jué)軟件對(duì)該工件在攝像頭中的畫面點(diǎn)位與機(jī)器人示教點(diǎn)位的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)完成初始工件的特征標(biāo)定。由于加工工件為毛坯件，機(jī)器人抓取工件后，上料的定位孔位置會(huì)發(fā)生變化，甚至工件上料時(shí)的平面度也有變化。 攝像頭安裝位置：固定在 3DL 視覺(jué)支架上。大大提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，柔性度高。此時(shí)機(jī)器人可以通過(guò)把偏差值 PR[]補(bǔ)償?shù)匠跏甲ト∥恢脕?lái) 實(shí)現(xiàn)工件的抓取。當(dāng)工件平移或者旋轉(zhuǎn)后，位置與初始工件的位置發(fā)生變化。 原理：選一個(gè)待加工工件作為初始工件，通過(guò) 2DV 視覺(jué)軟件對(duì)該工件在攝像頭中的畫面點(diǎn)位與機(jī)器人示教點(diǎn)位的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)完成初始工件的特征標(biāo)定。在應(yīng)用了 FANUC iRVision 2DV 視覺(jué)系統(tǒng)后，待加工工件只需放置于上下料滑臺(tái)無(wú)定位裝置的托盤上，實(shí)際情況為待加工工件可以在托盤上移動(dòng)正負(fù) 2 厘米 以及旋轉(zhuǎn)正負(fù) 30 度。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在無(wú)夾具定位工件情況下的自動(dòng)柔性搬運(yùn)。 FANUC iR Vision 2DV 視覺(jué)系統(tǒng)主要是通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)軟件設(shè)置，建立視覺(jué)畫面上的點(diǎn)位與機(jī)器人位置相對(duì)應(yīng)關(guān)系。使用機(jī)器人自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)就可以解決以上問(wèn)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(jiǎn)單更易于維護(hù)，可以滿足不同種類產(chǎn)品的生產(chǎn)，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，可以很快進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和擴(kuò)大產(chǎn)能，并且可以大大降低產(chǎn)業(yè)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全文明、無(wú)污染，能在各種機(jī)械加工場(chǎng)合進(jìn)行應(yīng)用，滿足了高效率、低能耗的生產(chǎn)要求。在各種機(jī)械加工行業(yè)中該系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。 無(wú)夾具定位工件的自動(dòng)柔性搬運(yùn) 隨著國(guó)家和社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的加工也提出了更高的要求，促進(jìn)了機(jī)床加工技術(shù)的不斷提高，同時(shí)對(duì)機(jī)床在加工過(guò)程中工件的上下料方式也提出了更高的的要求，現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的的加工具有自動(dòng)化程度高、安全文明、環(huán)保性好（噪音?。?、實(shí)用性強(qiáng)等顯著特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，以機(jī)器人在機(jī)械加工中的自動(dòng)動(dòng) 化應(yīng)用為代表，在各個(gè)加工領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，將成為現(xiàn)代機(jī)械加工的主流輔助設(shè)備。安全設(shè)備采用門開關(guān)，作為機(jī)器人工作區(qū)域的安全防護(hù)，完全做到人機(jī)隔離，確保系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行中的人員安全。 3． 1． 3 3DL 視覺(jué)支架 5 臺(tái)抽檢滑臺(tái)：針對(duì)每臺(tái)機(jī)床有一個(gè)抽檢滑臺(tái)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)對(duì)該機(jī)床工件加工工件質(zhì)量的檢測(cè)。由于待加工工件為毛坯件，機(jī)器人抓取工件后，上料的定位孔位置會(huì) 發(fā)生變化，甚至工件上料時(shí)的平面度也有變化。 16 FANUC iR Vision 3DL 視覺(jué)系統(tǒng)：該視覺(jué)系統(tǒng)由一個(gè)安裝于地面上的 3D Laser Sensor 完成視覺(jué)數(shù)據(jù)采集。 FANUC iR Vision 2DV 視覺(jué)系統(tǒng)：該視覺(jué)系統(tǒng)由一個(gè)安裝于手爪上的 2D 攝像頭完成視覺(jué)數(shù)據(jù)采集。實(shí)現(xiàn)待加工 工 件的上料，以及加工完成工件的下料。從而實(shí)現(xiàn)了 1 臺(tái)機(jī)器人服務(wù) 5 臺(tái)機(jī)床進(jìn)務(wù)進(jìn)行上下料作業(yè) 。 1 個(gè)長(zhǎng) 11m 的行走軸：在行走軸導(dǎo)軌上安裝一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人 ,最大運(yùn)動(dòng)速度為 米 /秒 ,使 用 FANUC 伺 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有重復(fù) 定位15 精度高、響應(yīng)速度快、運(yùn)行平穩(wěn)、可靠等特點(diǎn)，并專門設(shè)計(jì)了防塵罩，保護(hù) 導(dǎo)軌，直線軸承以及齒條等運(yùn)動(dòng)部件 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，大大提高了可靠性和使用壽命。國(guó)內(nèi)的機(jī)器人技術(shù)研發(fā)力量已達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，而整體價(jià)格僅為國(guó)外同類產(chǎn)品的三分之二甚至一半，具有很好的性能價(jià)格比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在機(jī)器人操作方面機(jī)制方面：已開發(fā)出一些先進(jìn)的操作機(jī)和特種機(jī)器人，如 AVG、壁面爬行機(jī)器人，重復(fù)定位精度為 的裝配機(jī)器人，可潛入海底 6000m 的水下機(jī)器人，移動(dòng)機(jī)器人，移動(dòng)遙控機(jī)器人等，有些已達(dá)到實(shí)用化水平并應(yīng)用于實(shí)際工程。但這些元部件距批量化生產(chǎn)還有一段距離。 13 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)。“七五”期間，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。 由此 可見(jiàn)，汽車工業(yè)的發(fā)展是近幾年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人增長(zhǎng)的原動(dòng)力之一。目前，由于機(jī)器人技術(shù)及研發(fā)的落后，工業(yè)機(jī)器人還主要應(yīng)用在制造業(yè)，非制造業(yè)使用的較少。 目前，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域主要有弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬用、噴漆、檢測(cè)、碼垛、研磨拋光和激光加工等復(fù)雜作業(yè) 。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)市場(chǎng)上工業(yè)機(jī)器人總共擁有量盡萬(wàn)臺(tái)，占全球總量的 %，其中完全國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人 (行業(yè)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機(jī)器人企業(yè) )行業(yè)集中度占 30%左右，其余都是從日本、美國(guó)、瑞典、德國(guó)、意大利等 20 多個(gè)國(guó)家引進(jìn)的。近幾年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人及含工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線相關(guān)的12 產(chǎn)品的年銷售額已突破 10 億元。 2． 2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人是從 二十 世紀(jì) 八十 年代開始起步，經(jīng)過(guò) 二十 多年的努力，已經(jīng)形成了一些具有競(jìng)爭(zhēng)力的工業(yè)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)。 可靠性：由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，使機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。日本 KAWASAKI、 YASKAWA、 FANUC 和瑞典 ABB、德國(guó) KUKA、 REIS等公司皆推出了此類產(chǎn)品。編程方式仍以示教編程為主，但在某些領(lǐng)域的離線編程已實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高，已由過(guò)去控制標(biāo)準(zhǔn)的 611 軸機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制 21 軸甚至 27 軸，并且實(shí)現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。并 聯(lián)機(jī)器人：采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量及加工，這是機(jī)器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。以德國(guó) KUKA 公司為代表的機(jī)器人公司，已將機(jī)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(jī)器人的工作范圍，加之輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用，大大提高了機(jī)器人的性能。由此可知機(jī)器人的研究具有深遠(yuǎn)的意義和必要性。我國(guó)正在努力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備，培養(yǎng)人才，打開市場(chǎng)。所以，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步晚發(fā)展緩。和有著“機(jī)器人王國(guó)”之稱的日本相比，我國(guó)有著截然不同的基本國(guó)10 情，那就是人口多，勞動(dòng)力過(guò)剩。某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近世界水平。一批國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上；一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來(lái)。而 今經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。按照一個(gè)工業(yè)機(jī)器人等價(jià)于 10 個(gè)勞動(dòng)力的標(biāo)準(zhǔn)，百萬(wàn)工業(yè)機(jī)器人相當(dāng)于千萬(wàn)勞動(dòng)力，是目前日本全部勞動(dòng)人口的 15%。這類機(jī)器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機(jī)通信機(jī)能。噴漆等；⑶遠(yuǎn)距作業(yè)型。這類機(jī)器人擁有規(guī)定的程序動(dòng) 作控制系統(tǒng)；⑵沿軌跡作業(yè)型。國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì) IEEE 的科學(xué)家在對(duì)未來(lái)科技發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)測(cè)中提出了4 個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，機(jī)器人技術(shù)就是其中之一。全球諸多國(guó)家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐表明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。 1． 4 研究意義與必要性 在發(fā)達(dá)國(guó)家中，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流 機(jī)器人發(fā)展前景及未來(lái)的發(fā)展方向。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果 ，受到機(jī)械工業(yè)的重視。因而，受到很多國(guó)家的重視，投入大量的人力物力來(lái)研究和應(yīng)用。無(wú)論多臺(tái)機(jī)器人同步工作，還是單臺(tái)機(jī)器人獨(dú)立工作，但其本質(zhì)是相近的，由于直角坐標(biāo)機(jī)器人非常適合各種機(jī)床上下料應(yīng)用，它不僅比其它的機(jī)器人成本低，而且效率更高，必將被在更多的行業(yè)被更廣泛的應(yīng)用。但根據(jù)要加工工件的幾何形狀，加工工藝和工作節(jié)拍不同，所采取的手爪和機(jī)器人的型號(hào)也有所區(qū)別。立式加工中心上下料機(jī)器人在被加工零件形狀和重量不同時(shí)，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(lái)定。要根據(jù)加工零件的形狀及加工工藝 的不同，來(lái)采用不同的手爪抓取系統(tǒng)。這7 類加工件數(shù)量大，機(jī)床幾乎要 24 小時(shí)運(yùn)行。 1． 3 搬運(yùn)機(jī)器人的 種類 1． 3． 1 機(jī)床上下料搬運(yùn)機(jī)器人 目前在機(jī)床加工行業(yè)中