愛(ài)普生機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 畢 業(yè) 論 文設(shè) 計(jì) 課題：愛(ài)普生機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究 專(zhuān)業(yè)（系）： 電氣 工程系 班 級(jí)： 工業(yè)控制102 鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)：工業(yè)控制 班級(jí)：工控102 填表日期：2012 年12月3日指導(dǎo)教師職稱(chēng)聯(lián)系學(xué)生龍啟貴課題名稱(chēng) 愛(ài)普生機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究課 題 工 作 容G系列機(jī)械手根據(jù)獨(dú)自的敏捷動(dòng)作控制技術(shù)、在業(yè)界實(shí)現(xiàn)最高級(jí)別的高速.高精度.低振動(dòng)水平。并且以客戶(hù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)為重強(qiáng)化了產(chǎn)品規(guī)格和性能，設(shè)計(jì)了適合多種產(chǎn)品生產(chǎn)和能應(yīng)用于多水、多油環(huán)境的機(jī)器人。而且和控制器RC520一塊使用、即使第一次使用的客戶(hù)也能夠簡(jiǎn)單地使用性?xún)r(jià)比如此高的機(jī)器人。1.主要特長(zhǎng)（1）具有敏捷

2、的動(dòng)作能縮短作業(yè)時(shí)間（2）具有高精度和柔軟直線、圓弧動(dòng)作對(duì)涂布作業(yè)能提高質(zhì)量（3）能安裝針對(duì)多品種多抓取物的大型復(fù)合抓手（4）針對(duì)各種使用環(huán)境提供豐富的產(chǎn)品選折（5）根據(jù)設(shè)備規(guī)格有多種安裝方式（6）具有高速低振動(dòng)、為了最適合機(jī)器人動(dòng)作采用了可調(diào)諧新加減速度等愛(ài)普生獨(dú)有的控制技術(shù)。（7）采用高剛性能彎曲扭曲的殼體做手臂。2. 主要用途（1）搬運(yùn)（2）沖壓（3）包裝（4）噴漆（5）注塑（6）密封（7）上下料（9）擦玻璃指標(biāo)（目標(biāo)）要求1、目標(biāo)（1）、了解EPSON機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)（2）、熟悉EPSON機(jī)械手的基本動(dòng)作（3）、認(rèn)識(shí)RC+5.0軟件的基本功能（4）、掌握RC+5.0軟件的基本程序編寫(xiě)2

3、、要求愛(ài)普生機(jī)械手起始于開(kāi)發(fā)SEIKO手表的機(jī)械手，開(kāi)發(fā)是為了制造前所未有的能夠高精度、高效率的安裝精密部件的機(jī)械手。如今愛(ài)普生機(jī)械手超越原來(lái)所具有的高精度、高速度、高可靠性正向著節(jié)省空間、節(jié)省能源的技術(shù)邁進(jìn)。其中6軸機(jī)器人有6個(gè)關(guān)節(jié)（自由度），適用于幾乎任何軌跡或角度的工作，可以自由編程，完成全自動(dòng)化的工作，提高生產(chǎn)效率。進(jìn)程安排（1）第1周：落實(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，明確工作容，部署畢業(yè)設(shè)計(jì)各項(xiàng)工作。（2）第2周：查閱與課題相關(guān)或針對(duì)性強(qiáng)的文獻(xiàn)510篇，閱讀并進(jìn)行歸納、總結(jié)。（3）第3周：進(jìn)行系統(tǒng)分析，主要是需求分析。（4）第4周：根據(jù)任務(wù)，查閱相關(guān)技術(shù)資料，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和架構(gòu)設(shè)計(jì)。（5）第5周

4、：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。（6）第6周：系統(tǒng)調(diào)試、測(cè)試、修改、完善。（7）第7周：整理資料，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。（8）第8周：制作答辯PPT講稿，做好畢業(yè)答辯各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。主要參考文獻(xiàn)1 2 .chem17./st95038/sale_4234372.html3 .tudou./programs/view/As-e5mJS7CY/4 v.youku./v_show/id_XMTQ1MzkyNzI0.html5 地點(diǎn)鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院起止日期2012.11.32012.12.30系主任： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 年 月 日說(shuō)明：畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)系部審核簽字后生效。此任務(wù)書(shū)

5、在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作開(kāi)始前一周填寫(xiě)并發(fā)給學(xué)生。摘 要 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)力在不斷進(jìn)步，推動(dòng)著科技的進(jìn)步與革新，以建立更加合理的生產(chǎn)關(guān)系。自工業(yè)革命以來(lái)，人力勞動(dòng)已經(jīng)逐漸被機(jī)械所取代，而這種變革為人類(lèi)社會(huì)創(chuàng)造出巨大的財(cái)富，極推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)是人類(lèi)在利用機(jī)械進(jìn)行社會(huì)生產(chǎn)史上的一個(gè)里程碑。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)化裝備的主流與未來(lái)的發(fā)展方向。國(guó)外汽車(chē)行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)避免了大量的工傷事故。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)器人的普與是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

6、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。機(jī)器人技術(shù)是綜合了許多學(xué)科的知識(shí)，例如計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)今研究領(lǐng)域十分重視的課題，機(jī)器人在很多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。機(jī)器人的應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志，因而受到各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重視，投入大量人力物力加以研究和應(yīng)用。 本論文在已有理論基礎(chǔ)上，針對(duì)以往研究的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際使用要求，以六自由度的關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)為方案;但由于機(jī)器人結(jié)構(gòu)原理都比較復(fù)雜，而我們現(xiàn)有的材料相當(dāng)有限，所以本論文只是介紹了機(jī)器人的一般結(jié)構(gòu)和一些簡(jiǎn)單的原理以與機(jī)器人編程軟件認(rèn)識(shí)和

7、程序編寫(xiě)。由于本人的知識(shí)水平有限，如果文中有出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，還望您諒解。 關(guān)鍵詞：飼服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、加速度、自由度、RC+5.045 / 51目 錄第一章緒論11.1機(jī)器人的研究意義11.2 機(jī)器人研究與應(yīng)用現(xiàn)狀21.3 論文組織結(jié)構(gòu)4第二章機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與裝配52.1 機(jī)器人結(jié)構(gòu)與工作原理52.1.1 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)52.1.2 機(jī)器人的工作原理122.2 機(jī)器人的裝配142.2.1機(jī)器人的裝配工藝與流程142.2.2機(jī)器人的電氣線路連接172.2.3機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)20第三章 EPSON RC+5.0 軟件介紹213.1 機(jī)器人軟件環(huán)境213.1.1 EPSON RC+5.0 用戶(hù)界

8、面213.1.2 EPSON RC+5.0 開(kāi)發(fā)軟件的使用223.2 開(kāi)發(fā)實(shí)例24第四章機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與調(diào)試274.1 研究的問(wèn)題與其要求274.1.1 研究存在的問(wèn)題274.1.2 機(jī)器人寫(xiě)字要求284.2 機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)284.3 機(jī)器人系統(tǒng)調(diào)試294.3.1系統(tǒng)調(diào)試294.3.2 程序編寫(xiě)32第五章總結(jié)與展望405.1 總結(jié)405.2 展望41致42參考文獻(xiàn)43第一章 緒論1.1 機(jī)器人的研究意義 我國(guó)的機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)工作始于20世紀(jì)70年代初，到現(xiàn)在已經(jīng)歷了30年的歷程。前10年處于研究單位自行開(kāi)展研究工作狀態(tài)，發(fā)展比較緩慢。1985年后開(kāi)始列入國(guó)家有關(guān)計(jì)劃，發(fā)展比較快。特別是在“七五

9、”、“八五”、“九五”機(jī)器人技術(shù)國(guó)家攻關(guān)、“863”高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的重點(diǎn)支持下，我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)取得了重大發(fā)展。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，“九五”期間，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的需求量以每年30以上的速度增長(zhǎng)。2000年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的擁有量約為3500臺(tái)，其中以點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、注塑、裝配、搬運(yùn)、沖壓等各類(lèi)機(jī)器人為主，銷(xiāo)售額為67億元。19862000年產(chǎn)品銷(xiāo)量如表3所示。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，我國(guó)機(jī)器人2005年擁有量將增至7600臺(tái)，年銷(xiāo)售額為28.7億元；2010年擁有量為17300臺(tái)，年銷(xiāo)售額為93.1億元。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展與升級(jí)的歷程和工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)，到2015年中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)的容量約達(dá)十幾萬(wàn)臺(tái)套

10、。我國(guó)近幾年機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)不斷出現(xiàn)，并給用戶(hù)帶來(lái)顯著效益。隨著我國(guó)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)器人自動(dòng)化線的市場(chǎng)也會(huì)越來(lái)越大，并且逐漸成為自動(dòng)化生產(chǎn)線的主要方式。我國(guó)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線裝備的市場(chǎng)剛剛起步，而國(guó)裝備制造業(yè)正處于由傳統(tǒng)裝備向先進(jìn)制造裝備轉(zhuǎn)型的時(shí)期，這就給機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線研究開(kāi)發(fā)者帶來(lái)巨大商機(jī)。據(jù)預(yù)測(cè)，目前我國(guó)僅汽車(chē)行業(yè)、電子和家電行業(yè)、煙草行業(yè)、新能源電池行業(yè)等，年需求此類(lèi)自動(dòng)化線就達(dá)300多條，產(chǎn)值約為60多億元人民幣。預(yù)計(jì)在2005年左右需求此類(lèi)自動(dòng)化生產(chǎn)線達(dá)到600條。據(jù)初步測(cè)算，“十一五”期間汽車(chē)制造業(yè)的需求市場(chǎng)容量將達(dá)到800多億元人民幣我國(guó)現(xiàn)有主要生產(chǎn)工業(yè)

11、機(jī)器人廠家其生產(chǎn)規(guī)模較小，這與當(dāng)前市場(chǎng)需求有較大差距。生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到大批量生產(chǎn)能力，才能提高機(jī)器人的穩(wěn)定性、可靠性與降低成本，才能占領(lǐng)國(guó)市場(chǎng)。目前主要生產(chǎn)第一代示教再現(xiàn)型機(jī)器人。隨著建筑施工、石化、食品、核工業(yè)、水下、高空與微加工行業(yè)的需求，將推出一批新機(jī)型，如大負(fù)載、高精度、蛇形的、無(wú)人飛行器以與家用、病人護(hù)理、盲人引導(dǎo)犬等。目前正在逐步建立、機(jī)器人與其自動(dòng)化生產(chǎn)線產(chǎn)業(yè)基地，開(kāi)發(fā)出一批有市場(chǎng)前景的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人與其自動(dòng)化生產(chǎn)線產(chǎn)品。進(jìn)一步加強(qiáng)與外企合作，引入先進(jìn)技術(shù)與資金使我國(guó)成為國(guó)際生產(chǎn)機(jī)器人基地，占領(lǐng)國(guó)市場(chǎng)，走向世界。1.2 機(jī)器人的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體

12、化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。國(guó)外專(zhuān)家預(yù)測(cè)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車(chē)、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(UNECE)和國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)的統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場(chǎng)前景看好，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長(zhǎng)率平均在10左右。2004年增長(zhǎng)率達(dá)到創(chuàng)記錄的20。其中，亞洲機(jī)器人增長(zhǎng)幅度最為突出，高達(dá)43%。在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人的真正使用到現(xiàn)在已經(jīng)接近20多年了，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)、引進(jìn)到自

13、主開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了我國(guó)制造業(yè)、勘探業(yè)等行業(yè)的發(fā)展。隨著我國(guó)門(mén)戶(hù)的逐漸開(kāi)放，國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將面對(duì)越來(lái)越大的競(jìng)爭(zhēng)與沖擊，因此，掌握國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的實(shí)際情況，把握我國(guó)工業(yè)機(jī)器人研究的相關(guān)進(jìn)展，顯得十分重要。 我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“七五”“、八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車(chē)制造廠的焊裝線上

14、。在國(guó)，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)剛剛起步，但增長(zhǎng)的勢(shì)頭非常強(qiáng)勁。如中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所投資組建的新松機(jī)器人公司，年利潤(rùn)增長(zhǎng)迅速。但總的來(lái)看我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)與其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。 一、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備,技術(shù)附加值很高,應(yīng)用圍很廣,作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè),將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。國(guó)外專(zhuān)家預(yù)測(cè),機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車(chē)、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(UNECE)和國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(I

15、FR)的統(tǒng)計(jì),世界機(jī)器人市場(chǎng)前景看好,從20世紀(jì)下半葉起,世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快,年增長(zhǎng)率平均在10左右。2004年增長(zhǎng)率達(dá)到創(chuàng)記錄的20。其中,亞洲機(jī)器人增長(zhǎng)幅度最為突出,高達(dá)43%。二、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域日漸廣泛 經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人已在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。在制造業(yè)中,尤其是在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中,工業(yè)機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用。如在毛坯制造(沖壓、壓鑄、鍛造等)、機(jī)械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、裝配、檢測(cè)與倉(cāng)庫(kù)堆垛等作業(yè)中,機(jī)器人都已逐步取代了人工作業(yè)。 隨著工業(yè)機(jī)器人向更深更廣方向的發(fā)展以與機(jī)器人智能化水平

16、的提高,機(jī)器人的應(yīng)用周還在不斷地?cái)U(kuò)大,已從汽車(chē)制造業(yè)推廣到其他制造業(yè),進(jìn)而推廣到諸如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以與水電系統(tǒng)維護(hù)維修機(jī)器人等各種非制造行業(yè)。此外,在國(guó)防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、生活服務(wù)等領(lǐng)域機(jī)器人的應(yīng)用也越來(lái)越多,如無(wú)人偵察機(jī)(飛行器)、警備機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、家政服務(wù)機(jī)器人等均有應(yīng)用實(shí)例。機(jī)器人正在為提高人類(lèi)的生活質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用。3、 國(guó)外主要的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)廠商 在國(guó)外,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟,已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。從而,相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業(yè)機(jī)器人公司,它們包括：瑞典的ABB Robotics,日本的FANUC、Yaskawa,德國(guó)的KUKA R

17、oboter,美國(guó)的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics,意大利COMAU,英國(guó)的AutoTech Robotics,加拿大的Jcd International Robotics,以色列的Robogroup Tek公司,這些公司已經(jīng)成為其所在地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。在國(guó),工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)剛剛起步,但增長(zhǎng)的勢(shì)頭非常強(qiáng)勁。如中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所投資組建的新松機(jī)器人公司,年利潤(rùn)增長(zhǎng)在40%左右。 四、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì) 工業(yè)機(jī)器人在許多生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實(shí)踐證明,它在提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

18、和產(chǎn)品質(zhì)量以與經(jīng)濟(jì)效益,改善工人勞動(dòng)條件等方面,有著令世人矚目的作用,引起了世界各國(guó)和社會(huì)各層人士的廣泛關(guān)注。在新的世紀(jì),機(jī)器人工業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。 五、工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來(lái)看,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展,其發(fā)展趨勢(shì)主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化;控制技術(shù)的開(kāi)放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化;伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化;多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化;工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以與系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。據(jù)UNECE/IFR預(yù)測(cè),至2007年,全球新安裝裝機(jī)器人的數(shù)量將從2003年的81800套增至2

19、007年的106000套,年平均增長(zhǎng)7%。其中,日本2003-2007年工業(yè)機(jī)器人的銷(xiāo)售將從2003年的31600增長(zhǎng)至2007年的41000套;歐洲2003-2007年工業(yè)機(jī)器人將從2003年的27100套增長(zhǎng)至2007年的34000套。 1.3 論文組織結(jié)構(gòu) 本文第一章首先介紹介紹愛(ài)普生機(jī)器人的發(fā)展歷史、發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展趨勢(shì)與愛(ài)普生機(jī)器人在中國(guó)的應(yīng)用情況，包括工業(yè)控制、企業(yè)生產(chǎn)線、航空航海、醫(yī)療等方面的應(yīng)用。 第二章就愛(ài)普生機(jī)器人的結(jié)構(gòu)原理與機(jī)械手運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)做了一些簡(jiǎn)單的分析。然后就機(jī)器人的開(kāi)發(fā)注意事項(xiàng)、機(jī)器人的裝備方面做了介紹。 第三章主要介紹愛(ài)普生機(jī)器人RC+ 5.0軟件、機(jī)器人的軟件環(huán)境

20、與機(jī)器人的開(kāi)發(fā)實(shí)例做了簡(jiǎn)單的介紹。 第四章就EPSON 機(jī)器人的開(kāi)發(fā)與調(diào)試、研究問(wèn)題與要求、愛(ài)普生系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)調(diào)試做了詳細(xì)的介紹。 第五章主要是對(duì)論文的一個(gè)大致總結(jié)以與對(duì)未來(lái)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用方面的展望。第二章 EPSON機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和裝配2.1 機(jī)器人結(jié)構(gòu)與工作原理2.1.1 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。圖2-1 四六軸機(jī)器人的的示意圖 如圖2-1所示執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開(kāi)鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）常稱(chēng)為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。根據(jù)關(guān)節(jié)配置型式和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)形式的不同，機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直角坐

21、標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等類(lèi)型。出于擬人化的考慮，常將機(jī)器人本體的有關(guān)部位分別稱(chēng)為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執(zhí)行器）和行走部等。 驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。它輸入的是電信號(hào)，輸出的是線、角位移量。機(jī)器人使用的驅(qū)動(dòng)裝置主要是電力驅(qū)動(dòng)裝置，如步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等，此外也有采用液壓、氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)裝置。 檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)與工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。作為檢測(cè)裝置的傳感器大致可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是部信息傳感器，

22、用于檢測(cè)機(jī)器人各部分的部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測(cè)得的信息作為反饋信號(hào)送至控制器，形成閉環(huán)控制。另一類(lèi)是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對(duì)象與外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動(dòng)作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動(dòng)化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺(jué)”，向智能化發(fā)展，控制系統(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)完成。另一種是分散（級(jí)）式控制，即采用多臺(tái)微機(jī)來(lái)分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、下兩級(jí)微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級(jí)微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級(jí)從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU

23、，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反饋信息。 如圖2-2所示為常見(jiàn)的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu),六個(gè)伺服電機(jī)直接通過(guò)諧波減速器、同步帶輪等驅(qū)動(dòng)六個(gè)關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn),注意觀察一、二、三、四軸的結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)一至關(guān)節(jié)四的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為空心結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用空心軸結(jié)構(gòu)應(yīng)該不常見(jiàn)，空心軸結(jié)構(gòu)的電機(jī)一般較大。采用空心軸電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)器人各種控制管線可以從電機(jī)中心直接穿過(guò)，無(wú)論關(guān)節(jié)軸怎么旋轉(zhuǎn)，管線不會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)，即使旋轉(zhuǎn)，管線由于布置在旋轉(zhuǎn)軸線上，所以具有最小的旋轉(zhuǎn)半徑。 圖2-2 六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu) 如圖2-3所示就是機(jī)器人平面與側(cè)面結(jié)構(gòu) 圖2-3 機(jī)器人平面、側(cè)面結(jié)構(gòu)圖 圖2-

24、4 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)圍機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與坐標(biāo)如圖2-5所示 圖2-5 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)域各連桿坐標(biāo)六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,因?yàn)樵谕蟛客瑫r(shí)集成了三種運(yùn)動(dòng).小型的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部關(guān)節(jié)主要采用諧波減速器.如圖2-6較為詳細(xì)的描述了常見(jiàn)的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部結(jié)構(gòu). 圖2-6 六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部結(jié)構(gòu)機(jī)器人的腕部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)有如下幾種結(jié)構(gòu): 圖2-7 RBR型機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu) 圖2-8 BBR型機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu) 圖2-9 3R型機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu) 圖2-3、圖2-4、圖2-5所說(shuō)的三種手腕部的結(jié)構(gòu)中,以第一種(RBR型)結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛,它適應(yīng)于各種工作場(chǎng)合,后兩種結(jié)構(gòu)應(yīng)用圍相對(duì)較窄,比如說(shuō)3R型的手腕結(jié)構(gòu)主

25、要應(yīng)用在噴涂行業(yè)等.六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的研發(fā)設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)有好幾十年的歷史了,整個(gè)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)制造體系較為完善,他們的技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較成熟,他們?cè)谙嗷ジ?jìng)爭(zhēng)中可以相互模仿、改善、不斷推出新,他們的技術(shù)對(duì)于國(guó)來(lái)說(shuō),近乎完美.而國(guó)目前這個(gè)行業(yè)還處在黎明前的黑暗階段,雖然有不少公司有這個(gè)研發(fā)意圖,或者正在研發(fā)途中,不管怎么說(shuō),浮出水面公布自己正在研發(fā)或者研發(fā)成功的公司應(yīng)該說(shuō)是極少數(shù),即使宣布自己研發(fā)成功,也只是初步試驗(yàn)成功。六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,因?yàn)樵谕蟛客瑫r(shí)集成了三種運(yùn)動(dòng).小型的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部關(guān)節(jié)主要采用諧波減速器.圖2-10為常見(jiàn)的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部結(jié)構(gòu)圖。 圖2-10 常

26、見(jiàn)的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械減速結(jié)構(gòu)圖2-10的腕部關(guān)節(jié)用到了兩個(gè)諧波減速器,兩個(gè)同步齒型帶傳動(dòng)輸入,中間還用到了一對(duì)錐齒輪副傳動(dòng)。 6軸型機(jī)械手的機(jī)械手坐標(biāo)系垂直6軸型的機(jī)械手在第4關(guān)節(jié)、第6關(guān)節(jié)同軸的點(diǎn)上，即使將第4關(guān)節(jié)、第6關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)360度，也可以實(shí)現(xiàn)一樣的位臵姿勢(shì)。 作為用于區(qū)別像這樣點(diǎn)的點(diǎn)屬性，有J4Flag和J6Flag。指定J4Flag時(shí)，請(qǐng)記述斜杠（/）和其后的J4F0 （-180<J4關(guān)節(jié)角度<=180）、或J4F1（J4關(guān)節(jié)角度<= -180 或80 < J4關(guān)節(jié)角度）。指定J6Flag時(shí)，請(qǐng)記述斜杠（/）和其后的J6F0 （-180<J6關(guān)節(jié)角度

27、<=180）、或J6F1 （-360 < J6 關(guān)節(jié)角度<= -180 或180 < J6 關(guān)節(jié)角度<= 360 ）、或J6Fn 圖2-11 垂直6軸型機(jī)械手坐標(biāo)系結(jié)構(gòu) 2.2.2機(jī)器人的工作原理機(jī)器人的工作原理 從最基本的層面來(lái)看，人體包括五個(gè)主要組成部分： 身體結(jié)構(gòu) 肌肉系統(tǒng)，用來(lái)移動(dòng)身體結(jié)構(gòu) 感官系統(tǒng)，用來(lái)接收有關(guān)身體和周?chē)h(huán)境的信息 能量。 身體結(jié)構(gòu)。 肌肉系統(tǒng)，用來(lái)移動(dòng)身體結(jié)構(gòu)。 感官系統(tǒng)，用來(lái)接收有關(guān)身體和周?chē)h(huán)境的信息。 能量源，用來(lái)給肌肉和感官提供能量。 大腦系統(tǒng)，用來(lái)處理感官信息和指揮肌肉運(yùn)動(dòng)。 機(jī)器人的組成部分與人類(lèi)極為類(lèi)似。一個(gè)典型的機(jī)器人有

28、一套可移動(dòng)的身體結(jié)構(gòu)、一部類(lèi)似于馬達(dá)的裝置、一套傳感系統(tǒng)、一個(gè)電源和一個(gè)用來(lái)控制所有這些要素的計(jì)算機(jī)“大腦”。從本質(zhì)上講，機(jī)器人是由人類(lèi)制造的“動(dòng)物”，它們是模仿人類(lèi)和動(dòng)物行為的機(jī)器。機(jī)器人是“能自動(dòng)工作的機(jī)器”，它們有的功能比較簡(jiǎn)單，有的就非常復(fù)雜，但必須具備以下三個(gè)特征： 身體 是一種物理狀態(tài)，具有一定的形態(tài)，機(jī)器人的外形究竟是什么樣子，這取決于人們想讓它做什么樣的工作，其功能設(shè)定決定了機(jī)器人的大小、形狀、材質(zhì)和特征等等。 大腦 就是控制機(jī)器人的程序或指令組，當(dāng)機(jī)器人接收到傳感器的信息后，能夠遵循人們編寫(xiě)的程序指令，自動(dòng)執(zhí)行并完成一系列的動(dòng)作?？刂瞥绦蛑饕Q于下面幾種因素：使用傳感器的類(lèi)

29、型和數(shù)量，傳感器的安裝位置，可能的外部激勵(lì)以與需要達(dá)到的活動(dòng)效果。 動(dòng)作 就是機(jī)器人的活動(dòng)，有時(shí)即使它根本不動(dòng)，這也是它的一種動(dòng)作表現(xiàn)，任何機(jī)器人在程序的指令下要執(zhí)行某項(xiàng)工作，必定是靠動(dòng)作來(lái)完成的。 簡(jiǎn)單地說(shuō)：機(jī)器人的原理就是模仿人的各種肢體動(dòng)作、思維方式和控制決策能力。 不同類(lèi)型的機(jī)器人其機(jī)械、電氣和控制結(jié)構(gòu)也不一樣，通常情況下，一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)由三部分、六個(gè)子系統(tǒng)組成。這三部分是機(jī)械部分、傳感部分、控制部分；六個(gè)子系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。 機(jī)器人（Robot）是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類(lèi)指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，

30、也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，其工作原理為：控制系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作指令，控制驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，使末端操作器到達(dá)空間某一位置和實(shí)現(xiàn)某一姿態(tài)，實(shí)施一定的作業(yè)任務(wù)。末端操作器在空間的實(shí)時(shí)位姿由感知系統(tǒng)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)把實(shí)際位姿與目標(biāo)位姿相比較，發(fā)出下一個(gè)動(dòng)作指令，如此循環(huán)，直到完成作業(yè)任務(wù)為止。 從技術(shù)上說(shuō)，機(jī)器人可以認(rèn)為是一種通用的機(jī)械平臺(tái)，就好像電腦是通用的計(jì)算設(shè)備，而計(jì)算器只能計(jì)算一樣。 機(jī)器人系統(tǒng)通過(guò)安裝具有通用性功能的感知設(shè)備（也就是傳感器，

31、如攝像頭，測(cè)距儀等等），通過(guò)處理，可以對(duì)各種場(chǎng)景（術(shù)語(yǔ)是非機(jī)構(gòu)化的，也就是說(shuō)不是特意搭出來(lái)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)環(huán)境）進(jìn)行識(shí)別；在此基礎(chǔ)上，利用認(rèn)知技術(shù)，可以對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行理解，比如通過(guò)攝像機(jī)判斷哪些是人，哪些是茶杯（當(dāng)然，這些技術(shù)實(shí)際上是屬于圖像識(shí)別的研究疇，但機(jī)器人是集成學(xué)科，各個(gè)學(xué)科的成果都要拿來(lái)用）；通過(guò)對(duì)場(chǎng)景的理解，機(jī)器人使用通用性的機(jī)構(gòu)（比如仿人手的機(jī)械手，這種東西工業(yè)上不用的，因?yàn)闊o(wú)論干那個(gè)具體工作，都可以有針對(duì)性的執(zhí)行器使用，但機(jī)器人更多考慮的是通用性，就是不應(yīng)定最適合某一個(gè)工作，但要能很多工作都可以干），去完成指令。 如果再往一個(gè)低一些的層面說(shuō)，就是機(jī)器人部有臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過(guò)讀取各個(gè)傳感器的信

32、息，做出判斷，并且調(diào)用電機(jī)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的動(dòng)作。 值得說(shuō)明的一點(diǎn)是，機(jī)器人是集成學(xué)科，具體的某一個(gè)技術(shù)基本上都有學(xué)科單獨(dú)研究，機(jī)器人研究的是如何把很多已有的功能拼起來(lái)。所以不要對(duì)機(jī)器人有什么幻想性的東西，他里面每個(gè)單獨(dú)的部分，拿出來(lái)都有其他產(chǎn)品的。 另外你可能很疑惑的是人工智能，其實(shí)這個(gè)領(lǐng)域，電腦游戲行業(yè)做得比機(jī)器人行業(yè)還高級(jí)，除了最頂尖的機(jī)器人，其他的和游戲里面的AI水平差不多的。工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)門(mén)用來(lái)在受控環(huán)境下反復(fù)執(zhí)行完全一樣的工作。例如，某部機(jī)器人可能會(huì)負(fù)責(zé)給裝配線上傳送的花生醬罐子擰上蓋子。為了教機(jī)器人如何做這項(xiàng)工作，程序員會(huì)用一只手持控制器來(lái)引導(dǎo)機(jī)器臂完成整套動(dòng)作。機(jī)器人將動(dòng)作序列準(zhǔn)確地存儲(chǔ)

33、在存中，此后每當(dāng)裝配線上有新的罐子傳送過(guò)來(lái)時(shí)，它就會(huì)反復(fù)地做這套動(dòng)作。人類(lèi)手臂的作用是將手移動(dòng)到不同的位置。類(lèi)似地，機(jī)器臂的作用則是移動(dòng)末端執(zhí)行器。您可以在機(jī)器臂上安裝適用于特定應(yīng)用場(chǎng)景的各種末端執(zhí)行器。有一種常見(jiàn)的末端執(zhí)行器能抓握并移動(dòng)不同的物品，它是人手的簡(jiǎn)化版本。機(jī)器手往往有置的壓力傳感器，用來(lái)將機(jī)器人抓握某一特定物體時(shí)的力度告訴計(jì)算機(jī)。這使機(jī)器人手中的物體不致掉落或被擠破。其他末端執(zhí)行器還包括噴燈、鉆頭和噴漆器。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)裝配線上工作，負(fù)責(zé)組裝汽車(chē)。在進(jìn)行大量的此類(lèi)工作時(shí)，機(jī)器人的效率比人類(lèi)高得多，因?yàn)樗鼈兎浅＞_。無(wú)論它們已經(jīng)工作了多少小時(shí)，它們?nèi)阅茉谝粯拥奈恢勉@孔，用一

34、樣的力度擰螺釘。制造類(lèi)機(jī)器人在計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)中也發(fā)揮著十分重要的作用。它們無(wú)比精確的巧手可以將一塊極小的微型芯片組裝起來(lái)。2.2 機(jī)器人的裝配2.2.1機(jī)器人的裝配工藝與流程 裝配機(jī)器人是柔性自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的核心設(shè)備，由機(jī)器人操作機(jī)、控制器、末端執(zhí)行器和傳感系統(tǒng)組成。其中操作機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型有水平關(guān)節(jié)型、直角坐標(biāo)型、多關(guān)節(jié)型和圓柱坐標(biāo)型等；控制器一般采用多CPU或多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)編程；末端執(zhí)行器為適應(yīng)不同的裝配對(duì)象而設(shè)計(jì)成各種手爪和手腕等；傳感系統(tǒng)又來(lái)獲取裝配機(jī)器人與環(huán)境和裝配對(duì)象之間相互作用的信息。 愛(ài)普生機(jī)器人在裝配的工藝與流程方面不斷的做了改進(jìn)如圖2-12所示：圖2-12 愛(ài)普

35、生機(jī)器人的裝配發(fā)展 裝配機(jī)器人是柔性自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的核心設(shè)備，由機(jī)器人操作機(jī)、控制器、末端執(zhí)行器和傳感系統(tǒng)組成。其中操作機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型有水平關(guān)節(jié)型、直角坐標(biāo)型、多關(guān)節(jié)型和圓柱坐標(biāo)型等；控制器一般采用多CPU或多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)編程；末端執(zhí)行器為適應(yīng)不同的裝配對(duì)象而設(shè)計(jì)成各種手爪和手腕等；傳感系統(tǒng)又來(lái)獲取裝配機(jī)器人與環(huán)境和裝配對(duì)象之間相互作用的信息。常用的裝配機(jī)器人主要有可編程通用裝配操作手 即 PUMA 機(jī)器人（最早出現(xiàn)于1978年，工業(yè)機(jī)器人的祖始）和平面雙關(guān)節(jié)型機(jī)器人 即機(jī)器人兩種類(lèi)型。與一般工業(yè)機(jī)器人相比，裝配機(jī)器人具有精度高、柔順性好、工作圍小、能與其他系統(tǒng)配套使用等特點(diǎn)

36、，主要用于各種電器的制造行業(yè)。 機(jī)器人大量的裝配作業(yè)是垂直向下的,它要求手爪的水平(X，Y)移動(dòng)有較大的柔順性，以補(bǔ)償位置誤差。而垂直 (Z)移動(dòng)以與繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)則有較大的剛性,以便準(zhǔn)確有力地裝配。另外還要求繞Z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)有較大的柔順性，以便于鍵或花鍵配合。日本山梨大學(xué)研制出SCARA機(jī)器人,它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)滿(mǎn)足了上述要求，其控制系統(tǒng)也比較簡(jiǎn)單,如SR-3000機(jī)器人采用微處理機(jī)對(duì)1,2,Z 三軸（直流伺服電機(jī)）實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)控制，對(duì)s 軸（步進(jìn)電機(jī)）進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。編程語(yǔ)言采用與 BASIC相近的SERF。最新版本Level4具有坐標(biāo)變換、直線和圓弧插補(bǔ)、任意速度設(shè)定、以文字命名的子程序以與檢錯(cuò)等功能。

37、SCARA機(jī)器人是目前應(yīng)用較多的類(lèi)型之一。 機(jī)器人一般采用多層線路板，32 位高性能的 CPU 和超大規(guī)?？删幊唐骷?RC+5.0，系統(tǒng)的整個(gè)工藝采用表貼元器件，從而使整套系統(tǒng)更為緊湊； 1、 采用自主研發(fā)的AFDX05運(yùn)動(dòng)控制芯片，多達(dá)20級(jí)的運(yùn)動(dòng)指令緩沖區(qū)，特別適合高速小線段加工； 2、 6軸聯(lián)動(dòng)，可擴(kuò)展到24軸； 3、 執(zhí)行ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G代碼； 4、32路輸入，32路輸出接口； 5、 全光耦隔離，抗干擾性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定； 6、 可通過(guò)鍵盤(pán)或示教盒對(duì)機(jī)械手進(jìn)行操作； 7、在示教編程的基礎(chǔ)上，指揮六個(gè)步進(jìn)/伺服電機(jī)完成指定的動(dòng)作； 8、 系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔大方，提供豐富的顯示與監(jiān)控信息，機(jī)械手的當(dāng)

38、前狀態(tài)信息、I/O信息、軸的速度、位置都可實(shí)時(shí)查詢(xún)和監(jiān)控； 9、 機(jī)械手各軸參數(shù)可設(shè)置，更好大限度的提高機(jī)械手的整機(jī)性能； 10、 示教編程過(guò)程支持絕對(duì)位置、相對(duì)位置、延時(shí)、等待任意IO口輸入信號(hào)、控制任意IO口輸出信號(hào)、程序段循環(huán)調(diào)用等等。 下面介紹愛(ài)普生機(jī)械手一些裝配流程示，如圖2-13所示:圖2-13 機(jī)器人裝配流程圖 裝配機(jī)器人的大量作業(yè)是軸與孔的裝配，為了在軸與孔存在誤差的情況下進(jìn)行裝配，應(yīng)使機(jī)器人具有柔順性。主動(dòng)柔順性是根據(jù)傳感器反饋的信息而從動(dòng)柔順心則利用不帶動(dòng)力的機(jī)構(gòu)來(lái)控制手爪的運(yùn)動(dòng)以補(bǔ)償其位置誤差。例如美國(guó)Draper實(shí)驗(yàn)室研制的遠(yuǎn)心柔順裝置RCC(Remote Center

39、 Compliance device)（圖3）,一部分允許軸作側(cè)向移動(dòng)而不轉(zhuǎn)動(dòng),另一部分允許軸繞遠(yuǎn)心（通常位于離手爪最遠(yuǎn)的軸端）轉(zhuǎn)動(dòng)而不移動(dòng)，分別補(bǔ)償側(cè)向誤差和角度誤差，實(shí)現(xiàn)軸孔裝配。 愛(ài)普生機(jī)器人與控制器之間的裝配示意圖： PLC系統(tǒng)以可編程控制器為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)筑系統(tǒng)如圖2-14所示：圖2-14 PLC與RC180的控制系統(tǒng) RB控制器系統(tǒng) 僅用機(jī)器人控制器來(lái)構(gòu)筑系統(tǒng)如圖2-15所示：圖2-15 僅用RC180系統(tǒng)2.2.2 機(jī)器人的電氣線路連接在機(jī)器人的電氣線路連接中，控制器的電氣線路連接較為復(fù)雜一些，下面是（RC180與RC620）控制器的簡(jiǎn)圖 ，如圖2-16所示： 圖2-16 RC180與

40、RC620控制器機(jī)器人的控制箱有很多電氣線路接口，還有一些特殊用途接口等等。如圖2-17所示： 圖2-17 控制箱的線路連接圖 計(jì)算機(jī)與控制器的連接簡(jiǎn)圖，如圖2-18所示 圖2-18 計(jì)算機(jī)控制器連接圖 當(dāng)我們要啟動(dòng)機(jī)器人工作時(shí)，首先將控制器與計(jì)算機(jī)的電氣線路接口插好，檢查線路無(wú)誤之后再打開(kāi)電源，在這個(gè)過(guò)程中需要注意機(jī)器人的電氣連接順序如圖2-19所示: 圖2-19 機(jī)器人的電氣線路連接順序圖機(jī)器人與控制器、PC之間的連接如圖2-20所示：圖2-20 機(jī)器人與控制器、PC的連接圖PC與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的連接如圖2-21所示: 圖2-21 PC與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的連接圖2.2.3 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人

41、的主要技術(shù)參數(shù)如表2-1所示： 表2-1 機(jī)器人的主要技術(shù)項(xiàng)目規(guī)格型號(hào)ADT-473X6G-2軸數(shù)6軸手臂全長(zhǎng)225（第1臂）+248（第2臂）473mm手臂偏心 J3（前面手腕）：100mm最大動(dòng)作圍R588mm(工具安裝面)，R492mm（P點(diǎn)：J4,J5,J6中心） 動(dòng)作角度J1：±160°,J2：±100°,J3：±62° J4：±144°,J5：±110°,J6：±360°電機(jī)功率J1：400W，J2：400W，J3：200W J4：200W，J5：100W，J6：

42、100W最大搬運(yùn)重量2Kg（2.5Kg：手腕姿態(tài)向下）合成最大速度 3000mm/s（工具安裝面中心）驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、制動(dòng)器所有軸AC伺服馬達(dá)2、3軸帶制動(dòng)器用戶(hù)用空氣配管所有軸AC伺服馬達(dá)2、3軸帶制動(dòng)器用戶(hù)用空氣配管6×3線重量20Kg第三章 EPSON 機(jī)器人RC+ 5.0軟件介紹3.1 機(jī)器人的軟件環(huán)境3.1.1 RC+ 5.0軟件的用戶(hù)界面如圖3-1所示：圖3-1 RC+ 5.0軟件的用戶(hù)界面圖 在EPSON RC+ 5.0軟件中設(shè)定垂直6軸型機(jī)械手的手臂姿勢(shì)，如圖3-2所示： 圖3-2 機(jī)械手手臂姿勢(shì)在RC+5.0軟件中的表示 也可以在程式中指定機(jī)械手的手臂姿勢(shì)，記述為“/”與

43、后面的L（左手姿勢(shì)）或R（右手姿勢(shì)）、A（上肘姿勢(shì)）或B（下肘姿勢(shì)）、F（手腕翻轉(zhuǎn)姿勢(shì)）或NF（手腕非翻轉(zhuǎn)姿勢(shì)）。手臂姿勢(shì)有以下8中組合，如表3-1示，但因點(diǎn)而異，并非所有的組合都可以動(dòng)作。 垂直6軸型的機(jī)械手在第4關(guān)節(jié)、第6關(guān)節(jié)同軸的點(diǎn)上，即使將第4關(guān)節(jié)、第6關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)360度，也可以實(shí)現(xiàn)一樣的位臵姿勢(shì)。作為用于區(qū)別像這樣點(diǎn)的點(diǎn)屬性，有J4Flag和J6Flag。指定J4Flag時(shí)，請(qǐng)記述斜杠（/）和其后的J4F0 （-180<J4關(guān)節(jié)角度<=180）、或J4F1（J4關(guān)節(jié)角度<= -180 或80 < J4關(guān)節(jié)角度）。指定J6Flag時(shí)，請(qǐng)記述斜杠（/）和其后的J6F

44、0 （-180<J6關(guān)節(jié)角度<=180）、或J6F1 （-360 < J6 關(guān)節(jié)角度<= -180 或180 < J6 關(guān)節(jié)角度<= 360 ）、或J6Fn（-180*(n+1) < J6關(guān)節(jié)角度<= 180*n 或180*n < J6關(guān)節(jié)角度<= 180*(n+1)）。表3-1 機(jī)器手手臂姿勢(shì)的組合3.1.2 EPSON RC+5.0 開(kāi)發(fā)軟件的使用1.微動(dòng)Jog &Teach頁(yè)面 打開(kāi)Jog&Teach頁(yè)面： Tools Robot Manager Jog&Teach或單擊工具欄圖標(biāo)后，選擇Jog&

45、Teach頁(yè)面。如圖3-3所示： 圖3-3 RC+5.0 Robot Manager界面 Mode說(shuō)明： World:在當(dāng)前的局部坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、機(jī)械手屬性、ECP坐標(biāo)系上，向X、Y、Z軸的方向微動(dòng)動(dòng)作。如果是SCARA型機(jī)械手，也可以向U方向微動(dòng)。如果是垂直6軸型機(jī)械手，則可以向U方向（傾斜）、V方向（仰臥）、W方向（偏轉(zhuǎn)）微動(dòng)。 Tool : 向工具定義的坐標(biāo)系的方向微動(dòng)移動(dòng)。 Local: 向定義的局部坐標(biāo)系的方向微動(dòng)移動(dòng)。 Joint : 各機(jī)械手的關(guān)節(jié)單獨(dú)微動(dòng)移動(dòng)。不是直角坐標(biāo)型的機(jī)械手使用Joint模式時(shí)，顯示單獨(dú)的微動(dòng)按鈕。 ECP : 在用當(dāng)前的外部控制點(diǎn)定義的坐標(biāo)系上，微

46、動(dòng)動(dòng)作。 2. 步驟 (1)在Points頁(yè)面Points Files下拉菜單中選擇需要教點(diǎn)的點(diǎn)文件。如圖3-4所示： (2)在Jog&Teach頁(yè)面右下角位臵選擇需要示教的點(diǎn)編號(hào)。如圖3-5所示： (3)微動(dòng)將機(jī)械手移動(dòng)的需要示教點(diǎn)的位置。如果是SCARA機(jī)械手，Motor On情況下，可以在Control Panel 頁(yè)面Free All釋放所要軸后，手動(dòng)將機(jī)械手移動(dòng)需要示教點(diǎn)的位置后，Lock ALL鎖定所有軸。 (4)點(diǎn)擊Teach按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)記錄下示教點(diǎn)在當(dāng)前坐標(biāo)系的具體數(shù)值。如果需要示教的點(diǎn)為新增點(diǎn)，將彈出以下對(duì)話(huà)框，用戶(hù)可根據(jù)需要對(duì)該點(diǎn)編輯標(biāo)簽與說(shuō)明。 (5)在Robo

47、t Manager |Points頁(yè)面點(diǎn)擊Save按鈕，完成示教點(diǎn)。 圖3-4 Points Files頁(yè)面 圖3-5 Jog&Teach頁(yè)面3.2 開(kāi)發(fā)實(shí)例1. 概述 SPEL+是在R170/180控制器上運(yùn)行的與BASIC相近的程序語(yǔ)言。它支持多任務(wù)，動(dòng)作控制和I/O控制。程序以ASCII文本形式創(chuàng)建，被編輯在可以執(zhí)行的對(duì)象文件中。 2. 程序結(jié)構(gòu) 一個(gè)SPEL+程序包括有函數(shù)，變量和宏指令，每一個(gè)程序以.PRG的擴(kuò)展名保持到對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目里（Project）。一個(gè)項(xiàng)目至少包含有一個(gè)程序和一個(gè)main函數(shù)。函數(shù)以Function開(kāi)始，F(xiàn)end結(jié)束，函數(shù)名可以使用最多32個(gè)字符的半角英文

48、數(shù)字和下劃線，不區(qū)分大小寫(xiě)，但是不可以使用以數(shù)字和下劃線開(kāi)始的名稱(chēng)或SPEL+關(guān)鍵字。程序示例如下： MAIN.PRG Function Main Call Func1 . Fend Function Func1 Jump pickpnt . Integer m_i模塊變量m_i Global (Preserve) Integer g_i全局變量（全局保護(hù)變量）g_i Function main Integer I局部變量i . Fend Function Func1 Integer I局部變量i . Fend 3. 變量 SPEL+中有3種不同的變量。 Local : 局部變量（用在同一Fu

49、nction使用的變量） Module : 模塊變量（在同一程序使用的變量） Global : 全局變量（在同一項(xiàng)目使用的變量）4.、變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型 變量有多種數(shù)據(jù)類(lèi)型，使用前先說(shuō)明類(lèi)型，格式為：數(shù)據(jù)類(lèi)型變量名。例如：Integer i，定義變量i為整型數(shù)據(jù)。另外，代入的數(shù)據(jù)和變量的類(lèi)型必須一致。在下表（表3-2）中列出SPEL+ 語(yǔ)言中使用的數(shù)據(jù)類(lèi)型。 表3-2 變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型5、開(kāi)發(fā)實(shí)例 下面是EPSON機(jī)械手的一個(gè)清零操作方法。 動(dòng)作要求：任務(wù)1 : 重復(fù)P1P4的Jump動(dòng)作；任務(wù)2 : 每5秒打開(kāi)/關(guān)閉1次I/O。 Function test9 Integer i Xqt IO Do

50、 For i= 1 To 4 Jump P(i) NextLoop FEND FUNCTION IO Do On 1; Wait 0.5 Off 1; Wait 0.5Loop Fend 第四章 EPSON 機(jī)器人的開(kāi)發(fā)與調(diào)試4.1 研究問(wèn)題與其要求4.1.1 研究存在的問(wèn)題 如果要讓機(jī)器人寫(xiě)字，比如遇到一些比較復(fù)雜的字體，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)也會(huì)比較復(fù)雜，研究的主要問(wèn)題是在EPSON RC+5.0軟件中編寫(xiě)程序與調(diào)試，使EPSON 6軸機(jī)器人在編寫(xiě)的指令下按要求動(dòng)作。在愛(ài)普生機(jī)械手的手部處裝配一支筆，在程序編完后下載到控制箱中來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手按要求動(dòng)作寫(xiě)字，要求機(jī)械手按照我們所編的程序指令一系列的動(dòng)

51、作，能夠?qū)崿F(xiàn)我們寫(xiě)作的要求。機(jī)器人的寫(xiě)字實(shí)例如圖4-1所示： 圖4-1 機(jī)器人的寫(xiě)作實(shí)例4.1.2 機(jī)器人的寫(xiě)字要求 1.筆的類(lèi)型的選擇，先要考慮是用軟筆還是硬筆，其次還要考慮到我們寫(xiě)字字體、筆畫(huà)、力道、粗細(xì)。 2、筆尖與寫(xiě)字板的距離的調(diào)整。只有合適的位置才能使機(jī)器人書(shū)寫(xiě)。 3、確定機(jī)械手坐標(biāo)和機(jī)械手關(guān)節(jié)的活圍。 4、在使用機(jī)械手作業(yè)時(shí)，要使其手部姿勢(shì)在指定的點(diǎn)上動(dòng)作。如果不這樣做的話(huà)，根據(jù)手部姿勢(shì)的不同，會(huì)產(chǎn)生輕微的偏移，使機(jī)械手朝著意想不到的軌跡動(dòng)作，這樣達(dá)不到我們預(yù)期作業(yè)的要求。 5、坐標(biāo)的調(diào)試是個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，調(diào)整的幅度過(guò)大會(huì)造成過(guò)最大的極限，導(dǎo)致機(jī)器人發(fā)出聲音，需要重新驅(qū)動(dòng)電機(jī)，甚

52、至重新啟動(dòng)系統(tǒng)。 6、機(jī)器人要按給定的程序以規(guī)定的軌跡進(jìn)行動(dòng)作。能夠動(dòng)作并正確的寫(xiě)好要寫(xiě)的字。 8、機(jī)械人的動(dòng)作要連貫準(zhǔn)確。 9、對(duì)坐標(biāo)的調(diào)整最好是在寫(xiě)字板的中間來(lái)調(diào)整千不能夠超出寫(xiě)字板的最邊緣的部分，最好要在寫(xiě)字板中間部位調(diào)整。4.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)通過(guò)對(duì)EPSON機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)需求狀況和機(jī)器人系統(tǒng)柔性設(shè)計(jì)的分析，結(jié)合實(shí)例展現(xiàn)EPSON機(jī)器人系統(tǒng)再開(kāi)發(fā)技術(shù)，為機(jī)器人用戶(hù)提供最全面的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)資源再利用。隨著中國(guó)工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用已經(jīng)深入到各種生產(chǎn)線與零部件生產(chǎn)制造的各個(gè)領(lǐng)域，可能大家首先想到的是工業(yè)機(jī)器人對(duì)上下料、搬運(yùn)等的可靠性保障和高生產(chǎn)效率。毫無(wú)疑問(wèn)，質(zhì)量和效率確實(shí)是工業(yè)機(jī)器人得到廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)所在。機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)“柔性制造”工業(yè)機(jī)器人自身就是“柔性制造”設(shè)備的典型代表，體現(xiàn)在：1、 同一臺(tái)機(jī)器人可以同時(shí)具備不同工件對(duì)應(yīng)的作業(yè)程序，從而滿(mǎn)足多種產(chǎn)品混流生產(chǎn)的需要。2、 機(jī)器人可以借助輔助工具輕松實(shí)現(xiàn)作業(yè)工具或用途的更換。在焊接機(jī)器人系統(tǒng)中，我們常見(jiàn)的有多個(gè)點(diǎn)焊鉗的切換、焊接方法的切換等。3、 為了滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，機(jī)器人的作業(yè)功能可以方便地追加。除了機(jī)器人自身“柔性