【正文】 夠模仿人手部的部分動(dòng)作，按照設(shè)定的程序、軌跡和要求， 代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)一些人工不可能完成的工作， 這不僅可以使人手避免出現(xiàn)可能的危險(xiǎn)情況，保障生產(chǎn)安全，還能促進(jìn)工作線(xiàn)的流水化，提高了工作效率， 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)環(huán)境，已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的一種自動(dòng)化裝置。功率 /質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問(wèn)題較小 伺服電動(dòng)機(jī)易于標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動(dòng)機(jī)一般需配置減速裝置，除 DD電動(dòng)機(jī)外，難以直接驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊 ，無(wú)密封問(wèn)題 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 安全性 防爆性能較好，用液壓油作傳動(dòng)介質(zhì)，在一定條件下有火災(zāi)危險(xiǎn) 防爆性能好，高于1000kPa(10 個(gè)大氣壓 )時(shí)應(yīng)注意設(shè)備的抗壓性 設(shè)備自身無(wú)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)，直流有刷電動(dòng)機(jī)換向時(shí)有火花，對(duì)環(huán)境的防爆性能較差 對(duì)環(huán)境的影響 液壓系統(tǒng)易漏油，對(duì)環(huán)境有污染 排氣時(shí)有噪聲 無(wú) 續(xù)表 21 三種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)對(duì)照 在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用范圍 適用于重載、低速驅(qū)動(dòng)，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人和托運(yùn)機(jī)器人 適用于中小負(fù)載驅(qū)動(dòng)、精度要求較低的有限點(diǎn)位程序控制機(jī)器人，如沖壓機(jī)器人本體的氣動(dòng)平衡及裝配機(jī)器人氣動(dòng)夾具 適用于中小負(fù)載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機(jī)器人，如 AC 伺 服噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、裝配機(jī)器人等 成本 液壓元件成本較高 成本低 成本高 維修及使用 方便，但油液對(duì)環(huán)境溫度有一定要求 方便 較復(fù)雜 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，通常對(duì)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求有： 1）．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率也要高； 2）．反應(yīng)速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比要大，能夠進(jìn)行頻繁地起、制動(dòng)，正、反轉(zhuǎn)切換； 3）．驅(qū)動(dòng)盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要?。? 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 4）．安全可靠； 5）．操作和維護(hù)方便； 6）．對(duì)環(huán)境無(wú)污染，噪聲要?。? 7）．經(jīng)濟(jì)上合理，尤其要盡量減少占地面積。這三種方法各有所長(zhǎng)，各種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)見(jiàn)表 21 表 21 三種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)對(duì)照 內(nèi)容 驅(qū)動(dòng)方式 液壓驅(qū)動(dòng) 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng) 電 機(jī) 驅(qū)動(dòng) 輸出功率 很大，壓力范圍為50～ 140Pa 大，壓力范圍為48～ 60 較大 控制性能 利用液體的不可壓縮性，控制精度較高，輸出功率大，可無(wú)級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制 控制精度高，功率較大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)高 速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜 響應(yīng)速度 很高 較高 很高 結(jié)構(gòu)性能及體積 結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。本文是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作較全面的介紹和總結(jié)。 各部分關(guān)系圖 總體方案擬定 本設(shè)計(jì)喂三自由度機(jī)器人，其工作方向?yàn)?X,Y,Z 三個(gè)直線(xiàn)方向。 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 C、 控制系統(tǒng)：通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或故障時(shí)發(fā)出報(bào) 警信號(hào)。常用的機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)。 （ 4） 機(jī)身：是支承手臂的部件，其作用是帶動(dòng)臂部升降或俯仰運(yùn)動(dòng)。 （ 2） 腕部：又稱(chēng)手腕，是連接手部和臂部的部件，其作用是調(diào)整或改變手部的工作方位。 A、 執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人完成抓取工件，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)所必需的機(jī)械部件，它包括手部、腕部、機(jī)身等。 5）注意機(jī)器人產(chǎn)品的高可靠性，使國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的可靠性與國(guó)外機(jī)器人具有可比性，同時(shí)要做到低成本、易操作 。 3）選擇引進(jìn)國(guó)外質(zhì)量可靠的機(jī)器人零部件和元器件 。 1）多方籌措開(kāi)發(fā)資金，通過(guò)政府部門(mén)投資、用戶(hù)單位投資、自我積累、外商投資、銀行貸款等形式，籌措國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)資金。國(guó)內(nèi)機(jī)器人生產(chǎn)廠(chǎng)家中北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，以承接涂裝自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)見(jiàn)長(zhǎng)，累計(jì)產(chǎn)值近 20xx 萬(wàn)元，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所承接焊接生產(chǎn)線(xiàn)，累計(jì)產(chǎn)值近 5000 萬(wàn)元，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所的機(jī)器人碼垛生產(chǎn)線(xiàn)正在產(chǎn)業(yè)化，累計(jì)產(chǎn)值超千萬(wàn)元。意大利 COMAU 公司以承接壓機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)見(jiàn)長(zhǎng)，在這里，機(jī)器人系統(tǒng)是促銷(xiāo)售的關(guān)鍵。 2．由注重機(jī)器人單機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)渡到成套開(kāi)發(fā)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng) 生產(chǎn)機(jī)器人多的大型公司，可以憑借規(guī)模優(yōu)勢(shì)，占據(jù)較大的市場(chǎng)份額，形成規(guī)模效益，而一些中小公司要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求得生存，必須具有自己的特色。世界上機(jī)器人產(chǎn)量最大的三家公司年產(chǎn)機(jī)器人數(shù)均超千臺(tái)以上，其中 ABB 公司達(dá)到 9000 臺(tái)，安川電機(jī)公司近 2500 臺(tái)， KUKA 公司近 20xx 臺(tái)，從國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀來(lái)看，大公司、大企業(yè)通過(guò)與外國(guó)機(jī)器人公司合資合作，引進(jìn)技術(shù)和資金，逐步規(guī)?；a(chǎn)機(jī)器人，把國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)推向一個(gè)新的階段，其中有代表性的，如首鋼集團(tuán)公司與安川電機(jī)公司合資的首鋼莫托曼公司、唐山電子設(shè)備廠(chǎng)與松下電器公司合資的唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司、東風(fēng)汽車(chē)公司與德國(guó) KUKA 公司合作、濟(jì)南二機(jī)床公司與美國(guó) ISI 機(jī)器人公司合作等等。目前我國(guó)已開(kāi) 始有計(jì)劃地從國(guó)外引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，通過(guò)引進(jìn)、仿制、改造、創(chuàng)新，工業(yè)機(jī)器人將會(huì)獲得快速的發(fā)展。經(jīng)過(guò)大約 10 年的實(shí)用化時(shí)期以后，從成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 1980 年開(kāi)始進(jìn)入廣泛的普及時(shí)代。通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、仿制、改造創(chuàng)新。 其他國(guó)家，如日本、蘇聯(lián) 、西歐，大多是從 1967， 1968 年開(kāi)始以美國(guó)的“ Versatran”和“ Unimate”型機(jī)器人為藍(lán)本開(kāi)始進(jìn)行研制的。又如，萬(wàn)能自動(dòng)公司制成了由 25 臺(tái)機(jī)器人組成的汽車(chē)車(chē)輪生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)。 1970 年 4 月美國(guó)在伊利斯工學(xué)院研究所召開(kāi)了第一屆全國(guó)工業(yè)機(jī)器人會(huì)議。 （ 3） 1970 年至今一直處于推廣應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展階段。 （ 2） 19681970 年為實(shí)際應(yīng)用階段。 19631966 年，萬(wàn)能自動(dòng)化公司制造的工業(yè)機(jī)器人供用戶(hù)做工藝試驗(yàn)。解決這些問(wèn)題的根本辦法是研究和使用具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)的機(jī)器人系統(tǒng)。然而，目前商品化的機(jī)器人系統(tǒng)多采用封閉結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用控制器，一般采用專(zhuān)用計(jì)算機(jī)作為上層主控計(jì)算機(jī)，使用專(zhuān)用機(jī)器人語(yǔ)言作為離線(xiàn)編程工具，采用專(zhuān)用微處理器，并將控制算法固化在EPROM 中，這種專(zhuān)用系統(tǒng)很難（或不可能）集成外部硬件和軟件。計(jì)算機(jī)集成制造（ CIM）要求機(jī)器人系統(tǒng)能和車(chē) 間中的其它自動(dòng)化設(shè)備集成在一起。 隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，針對(duì)于上述各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用和研究對(duì)系統(tǒng)本身也提出越來(lái)越多的要求。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先制訂的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但還不具備傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。使用工業(yè)機(jī)器人代替人工操作的，主要是在危險(xiǎn)作業(yè)（廣義的）、多粉塵、高溫、噪聲、工作空間狹小等不適于人工作業(yè)的環(huán)境。國(guó)際工業(yè)機(jī)器人會(huì)議 ISIR決定每年召開(kāi)一次會(huì)議，討論和研究機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用問(wèn)題。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS(Flexible Manufacturing System) 和柔性制造單 元 FMC(Flexible Manufacturing Cell) 中的重要一環(huán)。研究安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息進(jìn)行反饋，使機(jī)器人具有感覺(jué)機(jī)能。 第二代機(jī)器人正在加緊研制。自 1969 年從美國(guó)引進(jìn)兩種典型機(jī)器人后 ，大力從事機(jī)器人的研究。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 機(jī)器人的歷史和現(xiàn)狀 機(jī)器人首先是從美國(guó)開(kāi)始