工業(yè)機(jī)器人論文 工業(yè)機(jī)器人的特征與開展

1、.word.zl-過由r火舂工業(yè)機(jī)器人論文論文題目:工業(yè)機(jī)器人的特征與開展學(xué)生XX:. word.zl-2012年11月29日摘要：機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的問世都是近幾十年的事。然而在西周時(shí)期，我國(guó)的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，這是我國(guó)最早記載的機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)后，機(jī)器人的研究與開發(fā)得到了更多人的關(guān)心與支持，一些適用化的機(jī)器人相繼問世。1959年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)誕生，開創(chuàng)了機(jī)器人開展的新紀(jì)元。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動(dòng)化工廠

2、(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量,而且保障人身平安、改善勞動(dòng)環(huán)境、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約材料消耗以及降低生產(chǎn)本錢有著十分重要的意義。工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。關(guān)鍵字：組成控制與編程開展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)趨勢(shì)機(jī)器人是一個(gè)在三維空間，具有角度自由度的并能實(shí)現(xiàn)眾擬人動(dòng)作和功能的機(jī)器；工業(yè)機(jī)器人是能模擬人手臂.手腕和手功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它可以把任意物體或工具按空間位置的識(shí)辨要求進(jìn)展移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的要求。它們通常配備有機(jī)械手、刀具或其他可裝配的加工工具，以及能夠執(zhí)行搬運(yùn)操作與加工制造的任務(wù)。工業(yè)機(jī)

3、器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)根本局部組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)展控制。機(jī)器人控制系統(tǒng)通常包括控制計(jì)算機(jī)、示教盒、操作面板、存儲(chǔ)器檢測(cè)、傳感器輸入輸出接口、通信接口等組成局部。由于機(jī)器人的類型較多控制系統(tǒng)的形式也是多種多樣的；1按照控制回路的不同可將機(jī)器人控制系統(tǒng)分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。2按照控制系統(tǒng)的硬件分有機(jī)械控制、液壓控制、順序控制、計(jì)算機(jī)控制等。3按自動(dòng)化控制程度分為順序控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、人

4、工智能系統(tǒng)。4按編程方式分為物理設(shè)置編程控制系統(tǒng)、示教編程控制系統(tǒng)、離線編程控制系統(tǒng)5按機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)控制軌跡分為有點(diǎn)位控制和連續(xù)輪廓控制。工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是以穿孔卡、穿孔帶或磁帶等信息載體，輸入已編好的程序。示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動(dòng)控制器（示教操縱盒），將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍。在示教過程的同時(shí)，工作程序的信息即自動(dòng)存入程序存儲(chǔ)器中在機(jī)器人自開工作時(shí)，控制系統(tǒng)從程序存儲(chǔ)器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)

5、機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動(dòng)作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。具有觸覺或簡(jiǎn)單的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。20世紀(jì)80年代以來，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)逐漸成熟，并很快得到推廣，目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。在工業(yè)機(jī)器人逐漸得到推廣和普及的過程中，下面三個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)步起著非常重要的作用。驅(qū)動(dòng)方式的改變20世紀(jì)70年代后期，日本安川電動(dòng)機(jī)公司研制開發(fā)出了第一臺(tái)全電動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人，而此前的工業(yè)機(jī)器人根本上采用液壓驅(qū)

6、動(dòng)方式。與采用液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人相比，采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人在響應(yīng)速度、精度、靈活性等方面都有很大提高，因此，也逐步代替了采用液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，成為工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式的主流。在此過程中，諧波減速器、RV減速器等高性能減速機(jī)構(gòu)的開展也功不可沒。近年來，交流伺服驅(qū)動(dòng)已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流伺服驅(qū)動(dòng)方式，直線電動(dòng)機(jī)等新型驅(qū)動(dòng)方式在許多應(yīng)用領(lǐng)域也有了長(zhǎng)足開展。信息處理速度的提高機(jī)器人的動(dòng)作通常是通過機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。為了使機(jī)器人完成各種復(fù)雜動(dòng)作，機(jī)器人控制器需要進(jìn)展大量計(jì)算，并在此根底上向機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)出必要的控制指令。隨著信息技術(shù)的不斷開展，CPU的計(jì)算能力有

7、了很大提高，機(jī)器人控制器的性能也有了很大提高，高性能機(jī)器人控制器甚至可以同時(shí)控制20多個(gè)關(guān)節(jié)。機(jī)器人控制器性能的提高也進(jìn)一步促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人本身性能的提高，并擴(kuò)大了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。近年來，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展，已經(jīng)出現(xiàn)了多臺(tái)機(jī)器人通過網(wǎng)絡(luò)共享信息，并在此根底上進(jìn)展協(xié)調(diào)控制的技術(shù)趨勢(shì)。傳感器技術(shù)的開展機(jī)器人技術(shù)開展初期，工業(yè)機(jī)器人只具備檢測(cè)自身位置、角度和速度的內(nèi)部傳感器。近年來，隨著信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速開展，觸覺、力覺、視覺等外部傳感器已經(jīng)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。各種新型傳感器的使用不但提高了工業(yè)機(jī)器人的智能程度，也進(jìn)一步拓寬了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入人

8、類歷史舞臺(tái)從事生產(chǎn)活動(dòng)已近半個(gè)世紀(jì)，經(jīng)歷了示教再現(xiàn)型機(jī)器人、具有感覺功能的第二代機(jī)器人和智能型第三代機(jī)器人的開展過程，已從機(jī)械制造領(lǐng)域擴(kuò)展到電子電器、冶金、化工、輕工、建筑、電力、郵電、軍事、海洋、醫(yī)療、家庭及效勞等行業(yè)。120世紀(jì)50年代萌芽期，1954年美國(guó)發(fā)表?通用重復(fù)性機(jī)器人?專利論文，第一次提出“工業(yè)機(jī)器人和“示教再現(xiàn)的概念；1959年推出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。220世紀(jì)60年代黎明期，1962年美國(guó)機(jī)床鑄造公司生產(chǎn)出圓柱坐標(biāo)機(jī)器人，稍后又有公司推出球坐標(biāo)構(gòu)造機(jī)器人。1967年日本率先引進(jìn)用于制造業(yè)。320世紀(jì)70年代實(shí)用化期，到70年代末全世界已擁有萬臺(tái)以上機(jī)器人，日本已成為擁有機(jī)器人

9、最多的國(guó)家。420世紀(jì)80年代普及期，隨著制造業(yè)的開展，使工業(yè)機(jī)器人再興旺國(guó)家走向普及，并向高速、高精度、輕量化、成套系統(tǒng)化和智能化開展，以滿足多品種少批量的需要。520世紀(jì)90年代擴(kuò)展?jié)B透期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)的進(jìn)步和開展，第二代具有一定感覺功能的機(jī)器人已經(jīng)實(shí)用化并開場(chǎng)推廣，具有視覺、觸覺、高靈巧手指、能行走的第三代機(jī)器人相繼出現(xiàn)并開場(chǎng)走向應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域從制造業(yè)向非制造業(yè)開展，其應(yīng)用地域也從興旺國(guó)家向開展中國(guó)家擴(kuò)展?jié)B透。中國(guó)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過“七五攻關(guān)方案、“九五攻關(guān)方案和863方案的支持已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)也已經(jīng)成熟,應(yīng)用上已經(jīng)普及各行各業(yè),但進(jìn)口機(jī)器人占了絕大多

10、數(shù)。我國(guó)在某些關(guān)鍵技術(shù)上有所突破,但還缺乏整體核心技術(shù)的突破,具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工. word.zl-. word.zl-業(yè)機(jī)器人那么很少。目前我國(guó)機(jī)器人技術(shù)相當(dāng)于國(guó)外興旺國(guó)家20世紀(jì)80年代初的水平,特別是在制造工藝與裝備方面,不能生產(chǎn)高精細(xì)、高速與高效的關(guān)鍵部件。我國(guó)目前取得較大進(jìn)展的機(jī)器人技術(shù)有:數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)與裝備、隧道掘進(jìn)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、工程機(jī)械智能化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、裝配自動(dòng)化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)?，F(xiàn)已開發(fā)出金屬焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運(yùn)、包裝、激光加工、檢驗(yàn)、真空、自動(dòng)導(dǎo)引車等的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品,主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、家電等行業(yè)。我國(guó)機(jī)器人技術(shù)主題開展的戰(zhàn)略目標(biāo)是:根據(jù)2l世

11、紀(jì)初我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)先進(jìn)制造及自動(dòng)化技術(shù)的需求,瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿高技術(shù)開展方向創(chuàng)新性地研究和開發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的根底技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。未來工業(yè)機(jī)器人技術(shù)開展的重點(diǎn)有:第一,危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人:主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測(cè)、油汽管道等機(jī)器人;第二,醫(yī)用機(jī)器人:主要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機(jī)器人:主要有移動(dòng)機(jī)器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。其開展趨勢(shì)是智能化、低本錢、高可靠性和易于集成。工業(yè)機(jī)器人開展長(zhǎng)期以來受限于本錢較高與國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力價(jià)格低廉的狀況,隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的開展,近幾年的國(guó)民生產(chǎn)總值年平均增長(zhǎng)率更是保持在9%左右,人民生活水平不斷地提高,勞

12、動(dòng)力供給格局已經(jīng)逐步從“買方市場(chǎng)轉(zhuǎn)為“賣方市場(chǎng)、由供遠(yuǎn)大于求轉(zhuǎn)向供求平衡。作為制造業(yè)主力的農(nóng)民工也從早期的僅解決溫飽問題到現(xiàn)在對(duì)薪資和工作條件提出了更高的要求。這些情況使得許多勞動(dòng)密集型企業(yè)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率所采用的增加工人數(shù)量、延長(zhǎng)工人勞動(dòng)時(shí)間的方法變得本錢高昂,同時(shí)也受到法律的限制和政策的阻礙。無論是企業(yè)還是社會(huì)都認(rèn)識(shí)到必須采取從改善機(jī)器設(shè)備入手,提高技術(shù)和資金的密集度來減少用工量以應(yīng)對(duì)這種改變?？傊?勞動(dòng)力過剩程度降低、單個(gè)工人本錢上升、對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量更高的要求、國(guó)家對(duì)裝備制造業(yè)的重視等變化改善了機(jī)器人的使用環(huán)境,工業(yè)機(jī)器人及技術(shù)在中國(guó)已逐步得到了政府和企業(yè)的重視。隨著機(jī)器人知識(shí)的廣泛普及,

13、人們對(duì)于各種機(jī)器人的了解與認(rèn)識(shí)逐步深化,利用機(jī)器人技術(shù)提升我國(guó)工業(yè)開展水平、從制造業(yè)大國(guó)向強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變,提高人民生活質(zhì)量成為全社會(huì)的共識(shí)。目前，工業(yè)機(jī)器人有很大一局部應(yīng)用于制造業(yè)的物流搬運(yùn)中。極大的促進(jìn)物流自動(dòng)化，隨著生產(chǎn)的開展，搬運(yùn)機(jī)器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。氣動(dòng)機(jī)械手大量的應(yīng)用到物流搬運(yùn)機(jī)器人領(lǐng)域。在手爪的機(jī)械構(gòu)造方面根據(jù)所應(yīng)用場(chǎng)合的不同以及對(duì)工件夾持的特殊要求，采取了多種形式的機(jī)械構(gòu)造來完成對(duì)工件的夾緊和防止工件脫落的鎖緊措施。在針對(duì)同樣的目標(biāo)任務(wù)，采取多種運(yùn)動(dòng)方式相結(jié)合的方式來到達(dá)預(yù)定的目的。驅(qū)動(dòng)方面采用了一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人多種驅(qū)動(dòng)方式的情況，有液壓驅(qū)動(dòng)，氣壓驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)

14、動(dòng)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等等。愈來愈多的搬運(yùn)機(jī)器人是采用混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的，這樣能夠更好的發(fā)揮各驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，防止缺點(diǎn)。并且在它的控制精度方面和搬運(yùn)效率方面有了很大的提高。在搬運(yùn)機(jī)械手的控制方面，出現(xiàn)了多種控制方式。在物料搬運(yùn)方面近年來呈現(xiàn)出的趨勢(shì)就是系統(tǒng)化。無論是我國(guó)還是國(guó)外，物料搬運(yùn)的開展都是由單一設(shè)備走向成套設(shè)備，由單機(jī)走向系統(tǒng)。在制造業(yè)方面，隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的開展，對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)也提出了新的要求。其特點(diǎn)是力求減少庫(kù)存、壓縮等待和輔助時(shí)間，使多品種、少批量的物料準(zhǔn)時(shí)到達(dá)要求的地點(diǎn)。這一趨勢(shì)在機(jī)械工業(yè)方面得到了很大的應(yīng)用。其中采用了機(jī)器人等先進(jìn)的物料搬運(yùn)技術(shù)，促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)水平提高。當(dāng)代工業(yè)機(jī)器人技術(shù)開展一方面表現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)城的擴(kuò)大和機(jī)器人種類的增多。另一方面表現(xiàn)在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)性能的提高和控制系統(tǒng)的智能化。前者是指應(yīng)用領(lǐng)域的橫向拓寬，后者是在性能及水平上的縱向提高。機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)城的拓寬和性能水平的提高二者相輔相承、相互促進(jìn)。應(yīng)用領(lǐng)城的擴(kuò)大對(duì)機(jī)器人不斷提出斷的要求，推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)