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XXX設(shè)計(jì)PAGE5PAGE1機(jī)器人文章出處:《機(jī)械制造專業(yè)英語》主編:章躍節(jié)選自第21課機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人是在生產(chǎn)環(huán)境中用以提高生產(chǎn)效率的工具,它能做常規(guī)乏味的裝配線工作,或能做那些對(duì)于工人來說是危險(xiǎn)的工作,例如:第一代工業(yè)機(jī)器人是用來在核電站中更換核燃料棒,如果人去做這項(xiàng)工作,將會(huì)遭受有害射線的輻射。工業(yè)機(jī)器人亦能工作在裝配線上將小元件裝配到一起,如將電子元件安放在電路印刷板,這樣,工人就能從這項(xiàng)乏味的常規(guī)工作中解放出來。機(jī)器人也能按程序要求用來拆除炸彈,輔助殘疾人,在社會(huì)的很多應(yīng)用場(chǎng)合下履行職能。機(jī)器人可以認(rèn)為是將手臂末端的工具、傳感器和手爪移動(dòng)到程序指定位置的一種機(jī)器。當(dāng)機(jī)器人到達(dá)位置后,它將執(zhí)行某種任務(wù)。這些任務(wù)可以是焊接、密封、機(jī)器裝料、拆裝以及裝配工作。除了編程以及系統(tǒng)的開停之外,一般來說這些工作可以在無人干預(yù)下完成。如下敘述的是機(jī)器人系統(tǒng)基本術(shù)語:1.機(jī)器人是一個(gè)可編程、多功能的機(jī)械手,通過給要完成的不同任務(wù)編制各種動(dòng)作,它可以運(yùn)動(dòng)零件、材料、工具以及特殊裝置。這個(gè)基本定義引導(dǎo)出后續(xù)段落的其他定義,從而描繪出一個(gè)完整的機(jī)器人系統(tǒng)。2.預(yù)編程位置點(diǎn)是機(jī)器人為完成工作而必須跟蹤的軌跡。在某些位置點(diǎn)上機(jī)器人將停下來做某些操作,如裝配零件、噴涂油漆或者焊接。這些預(yù)編程點(diǎn)貯存在機(jī)器人的貯存器中,并為后續(xù)的連續(xù)操作所調(diào)用,而且這些預(yù)編程點(diǎn)像其他程序數(shù)據(jù)一樣,可在日后隨工作需要而變化。因且,正是這種可編程的特征,一個(gè)工業(yè)機(jī)器人很像一臺(tái)計(jì)算機(jī),數(shù)據(jù)可以在這里儲(chǔ)存、后續(xù)調(diào)用與編輯。3.機(jī)械手是機(jī)器人的手臂,它使機(jī)器人能彎屈、延伸和旋轉(zhuǎn),提供這些運(yùn)動(dòng)的是機(jī)械手的軸,亦是所謂的機(jī)械手的自由度。一個(gè)機(jī)械人能有3-16軸,自由度一詞總是與機(jī)器人軸數(shù)相關(guān)。4.工具和手爪不是機(jī)器人自身組成部分,但它們是安裝在機(jī)器人手臂末端的附件。這些連在機(jī)器人手臂末端的附件可使機(jī)器人抬起工件、點(diǎn)焊、刷漆、電焊弧、鉆孔、打毛刺以及根據(jù)機(jī)器人的要求去做各種各樣的工作。5.機(jī)器人系統(tǒng)還可以控制機(jī)器人的工作單元,工作單元是機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)所處的整體環(huán)境,該單元包括控制器、機(jī)械手、工作平臺(tái)、安全保護(hù)裝置或者傳輸裝置。所有這些為保證機(jī)器人完成自己任務(wù)而必需的裝置都包括在這一工作單元中。另外,來自外設(shè)的信號(hào)與機(jī)器人何時(shí)裝配工作、取工件或放工件到傳輸裝置上。機(jī)器人系統(tǒng)有三個(gè)基本不見:機(jī)械手、控制器和動(dòng)力源。A.機(jī)械手機(jī)械手做機(jī)器人系統(tǒng)中粗重工作,它包括兩個(gè)部分:機(jī)構(gòu)和附件,機(jī)械手也有聯(lián)接附件基座,如下圖所示一機(jī)器人基座與附件之間的聯(lián)接情況。機(jī)械手基座通常固定在工作區(qū)域的地基上,有時(shí)基座也可以移動(dòng),在這種情況下基座安裝在導(dǎo)軌或者軌道上,允許機(jī)械手從一個(gè)位置移動(dòng)到另外一個(gè)位置。正如前面所提到的那樣,附件從機(jī)器人基座上延伸出來,附件就是機(jī)器人的手臂,它可以是直線型,也可以是軸節(jié)型手臂,軸節(jié)型手臂也是大家所知的關(guān)節(jié)型手臂。機(jī)械臂使機(jī)械手產(chǎn)生各軸的運(yùn)動(dòng)。這些軸連在一個(gè)安裝基座上,然后再練到托架上,托架確保機(jī)械手停留在某一位置。在手臂的末端上,連接著手腕,手腕由輔助軸和手腕凸緣組成,手腕是讓機(jī)器人用戶在手腕凸緣上安裝不同工具來做不同種工作。機(jī)器手的軸使機(jī)械手在某一區(qū)域內(nèi)執(zhí)行任務(wù),我們將這個(gè)區(qū)域?yàn)闄C(jī)器人的工作單元,該區(qū)域的大小與機(jī)械手的尺寸相對(duì)應(yīng),一個(gè)典型裝配機(jī)器人的工作單元。隨著機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的增加,工作單元的范圍也必須相應(yīng)增加。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)由執(zhí)行元件或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來控制。執(zhí)行元件或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)允許各軸在工作單元內(nèi)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可用電氣液壓和氣壓動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)械傳動(dòng)鏈相匹配。由鏈、齒輪和滾珠絲杠組成的機(jī)械傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)著機(jī)器人的各軸。B.控制器機(jī)器人控制器是工作單元的核心??刂破鲀?chǔ)存著預(yù)編程序供后續(xù)條用、控制外設(shè),及與廠內(nèi)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊以滿足產(chǎn)品經(jīng)常更新的需要。控制器用于控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)和在工作單元內(nèi)控制機(jī)器人外設(shè)。用戶可通過手持的示教盒將機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的程序編入控制器。這些信息儲(chǔ)存在控制器的存儲(chǔ)器中以備后續(xù)調(diào)用,控制器存儲(chǔ)了機(jī)器人系統(tǒng)的所有編程數(shù)據(jù),它能存儲(chǔ)幾個(gè)不同的程序,并且所有這些程序均能編輯。控制器要求能夠在工作單元內(nèi)與外設(shè)進(jìn)行通信。例如控制器有一個(gè)輸入端,它能標(biāo)識(shí)某個(gè)機(jī)加工操作何時(shí)完成。當(dāng)該加工循環(huán)完成后,輸入端接通,告訴控制器定位機(jī)械手以便能抓取以加工工件,隨后機(jī)械手抓取一未加工工件,將其放置在機(jī)床上。接著,控制器給機(jī)床開始加工的信號(hào)??刂破骺梢杂筛鶕?jù)時(shí)間順序而步進(jìn)的機(jī)械式輪轂組成,這種類型的控制器可用在非常簡(jiǎn)單的機(jī)械系統(tǒng)中。用于大多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中的控制器代表現(xiàn)代電子學(xué)的水平,是更復(fù)雜的裝置,即它們是由微處理器操縱的。這些微處理器可以是8位,16位或32位處理器。它們可以使得控制器在操作工程中顯得非常柔性??刂破髂芡ㄟ^通信線發(fā)送電信號(hào),使它能與機(jī)器手各軸交流信息,在機(jī)器人的機(jī)械手和控制器之間的雙向交流信息可以保持系統(tǒng)操作和位置經(jīng)常更新,控制器亦能控制安裝在機(jī)器人手腕上的任何工具??刂破饕灿信c廠內(nèi)各計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的任務(wù),這種通信聯(lián)系使機(jī)器人成為計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。存儲(chǔ)器?;谖⑻幚砥鞯南到y(tǒng)運(yùn)行時(shí)要與固態(tài)的存儲(chǔ)裝置相連,這些存儲(chǔ)裝置可以是磁泡,隨機(jī)存儲(chǔ)器、軟盤、磁帶等。每種記憶存儲(chǔ)裝置均能貯存、編輯信息以備后續(xù)調(diào)用和編輯。C.動(dòng)力源動(dòng)力源是給機(jī)器人和機(jī)器手提供動(dòng)力的單元。傳給機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力源有兩種,一種是用于控制器的交流電,另一種是用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手各軸的動(dòng)力源,例如,如果機(jī)器人的機(jī)械手是由液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)的,控制信號(hào)便傳送到這些裝置中,驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。對(duì)于每一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng),動(dòng)力是用來操縱機(jī)械手的。這些動(dòng)力可來源于液壓動(dòng)力源、氣壓動(dòng)力源或電源,這些能源是機(jī)器人工作單元整體的一部分。不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域,從天上到地下,從工業(yè)拓廣到農(nóng)業(yè)、林、牧、漁,甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類之多,應(yīng)用之廣,影響之深,是我們始料未及的。從機(jī)器人的用途來分,可以分為兩大類:
軍用機(jī)器人:
◆地面軍用機(jī)器人
地面機(jī)器人主要是指智能或遙控的輪式和履帶式車輛.地面軍用機(jī)器人又可分為自主車輛和半自主車輛。自主車輛依靠自身的智能自主導(dǎo)航,躲避障礙物,獨(dú)立完成各種戰(zhàn)斗任務(wù);半自主車輛可在人的監(jiān)視下自主行使,在遇到困難時(shí)操作人員可以進(jìn)行遙控干預(yù)?!魺o人機(jī)
被稱為空中機(jī)器人的無人機(jī)是軍用機(jī)器人中發(fā)展最快的家族,從1913年第一臺(tái)自動(dòng)駕駛儀問世以來,無人機(jī)的基本類型已達(dá)到300多種,目前在世界市場(chǎng)上銷售的無人機(jī)有40多種。美國幾乎參加了世界上所有重要的戰(zhàn)爭(zhēng)。由于它的科學(xué)技術(shù)先進(jìn),國力較強(qiáng),因而80多年來,世界無人機(jī)的發(fā)展基本上是以美國為主線向前推進(jìn)的。美國是研究無人機(jī)最早的國家之一,今天無論從技術(shù)水平還是無人機(jī)的種類和數(shù)量來看,美國均居世界首位。
綜觀無人機(jī)發(fā)展的歷史,可以說現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是無人機(jī)發(fā)展的動(dòng)力,高新技術(shù)的發(fā)展是它不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)。
◆水下機(jī)器人
水下機(jī)器人分為有人機(jī)器人和無人機(jī)器人兩大類:
有人潛水器機(jī)動(dòng)靈活,便于處理復(fù)雜的問題,擔(dān)任的生命可能會(huì)有危險(xiǎn),而且價(jià)格昂貴。
無人潛水器就是人們所說的水下機(jī)器人,“科夫”就是其中的一種。它適于長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的考察任務(wù),近20年來,水下機(jī)器人有了很大的發(fā)展,它們既可軍用又可民用。隨著人對(duì)海洋進(jìn)一步地開發(fā),21世紀(jì)它們必將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。按照無人潛水器與水面支持設(shè)備(母船或平臺(tái))間聯(lián)系方式的不同,水下機(jī)器人可以分為兩大類:一種是有纜水下機(jī)器人,習(xí)慣上把它稱做遙控潛水器,簡(jiǎn)稱ROV;另一種是無纜水下機(jī)器人,潛水器習(xí)慣上把它稱做自治潛水器,簡(jiǎn)稱AUV。有纜機(jī)器人都是遙控式的,按其運(yùn)動(dòng)方式分為拖曳式、(海底)移動(dòng)式和浮游(自航)式三種。無纜水下機(jī)器人只能是自治式的,目前還只有觀測(cè)型浮游式一種運(yùn)動(dòng)方式,但它的前景是光明的。
◆空間機(jī)器人
空間機(jī)器人是一種低價(jià)位的輕型遙控機(jī)器人,可在行星的大氣環(huán)境中導(dǎo)航及飛行。為此,它必須克服許多困難,例如它要能在一個(gè)不斷變化的三維環(huán)境中運(yùn)動(dòng)并自主導(dǎo)航;幾乎不能夠停留;必須能實(shí)時(shí)確定它在空間的位置及狀態(tài);要能對(duì)它的垂直運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制;要為它的星際飛行預(yù)測(cè)及規(guī)劃路徑。
民用機(jī)器人:
◆工業(yè)機(jī)器人
工業(yè)機(jī)器人是指在工業(yè)中應(yīng)用的一種能進(jìn)行自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機(jī),能搬運(yùn)材料、工件或操持工具,用以完成各種作業(yè)。且這種操作機(jī)可以固定在一個(gè)地方,也可以在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的小車上?!舴?wù)機(jī)器人
服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人家族中的一個(gè)年輕成員,到目前為止尚沒有一個(gè)嚴(yán)格的定義,不同國家對(duì)服務(wù)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)也有一定差異。服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用范圍很廣,主要從事維護(hù)、保養(yǎng)、修理、運(yùn)輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護(hù)等工作。德國生產(chǎn)技術(shù)與自動(dòng)化研究所所長(zhǎng)施拉夫特博士給服務(wù)機(jī)器人下了這樣一個(gè)定義:服務(wù)機(jī)器人是一種可自由編程的移動(dòng)裝置,它至少應(yīng)有三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸,可以部分地或全自動(dòng)地完成服務(wù)工作。這里的服務(wù)工作指的不是為工業(yè)生產(chǎn)物品而從事的服務(wù)活動(dòng),而是指為人和單位完成的服務(wù)工作。
◆娛樂機(jī)器人
娛樂機(jī)器人以供人觀賞、娛樂為目的,具有機(jī)器人的外部特征,可以像人,像某種動(dòng)物,像童話或科幻小說中的人物等。同時(shí)具有機(jī)器人的功能,可以行走或完成動(dòng)作,可以有語言能力,會(huì)唱歌,有一定的感知能力。
◆類人機(jī)器人
從其他類別的機(jī)器人可以看出,大多數(shù)的機(jī)器人并不像人,有的甚至沒有一點(diǎn)人的模樣,這一點(diǎn)使很多機(jī)器人愛好者大失所望。也許你會(huì)問,為什么科學(xué)家不研制類人機(jī)器人?這樣的機(jī)器人會(huì)更容易讓人接受。其實(shí),研制出外觀和功能與人一樣的機(jī)器人是科學(xué)家們夢(mèng)寐以求的愿望,也是他們不懈追求的目標(biāo)。然而,研制出性能優(yōu)異的類人機(jī)器人,其最大的難關(guān)就是雙足直立行走。因?yàn)闄C(jī)器人與人的學(xué)習(xí)方式不一樣。一個(gè)嬰兒要先學(xué)走,再學(xué)跑;而機(jī)器人則要先學(xué)跑,再學(xué)走。也就是說機(jī)器人學(xué)跑更容易些。
◆農(nóng)業(yè)機(jī)器人
由于機(jī)械化、自動(dòng)化程度比較落后,“面朝黃土背朝天,一年四季不得閑”成了我國農(nóng)民的象征。但近年農(nóng)業(yè)機(jī)器人的問世,有望改變傳統(tǒng)的勞動(dòng)方式。在農(nóng)業(yè)機(jī)器人的方面,目前日本居于世界各國之首。國際機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì):
1.工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修),而單機(jī)價(jià)格不斷下降,平均單機(jī)價(jià)格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。
2.機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市
3.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展,便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高,控制柜日見小巧,且采用模塊化結(jié)構(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。
4.機(jī)器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器,而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。
5.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制,如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。
6.當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng),而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制,即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng),使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。
7.機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來,這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一,紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。外人原文文獻(xiàn):RobotsTheindustrialrobotisusedinthemanufacturingenvironmenttoincreaseproductivity.Itcanbeusedtodoroutineandtediousassemblylinejobs,oritcanperformjobsthatmightbehazardoustodoroutineandtediousassemblylinejobs,oritcanperformjobsthatmightbehazardoustothehumanworker.Forexample,oneofthefirstindustrialrobotswasusedtoreplacethenuclearfuelrodsinnuclearpowerplants.Ahumandoingthisjobmightbeexposedtoharmfulamountsofradiation.Theindustrialrobotcanalsooperateontheassemblyline,puttingtogethersmallcomponents,suchasplacingelectroniccomponentsonaprintedcircuitboard.Thus,thehumanworkercanberelievedoftheroutineoperationofthistedioustask.Robotscanalsobeprogrammedtodefusebombs,toservethehandicapped,andtoperformfunctionsinnumerousapplicationsinoursociety.Therobotcanbethoughtofasamachinethatwillmoveanend-of-armtool,sensor,andgrippertoapreprogrammedlocation.Whentherobotarrivesatthislocation,itwillperformsomesortoftask.Thistaskcouldbewelding,sealing,machineloading,machineunloading,orahostofassemblyjobs.Generally,thisworkcanbeaccomplishedwithouttheinvolvementofahumanbeing,exceptforprogrammingandforturningthesystemonandoff.Thebasicterminologyofroboticsystemsisintroducedinthefollowing:1.Arobotisareprogrammable,multifunctionalmanipulatordesignedtomoveparts,materials,tools,orspecialdevicesthroughvariableprogrammedmotionsfortheperformanceofavarietyofdifferenttask.Thisbasicdefinitionleadstootherdefinitions,presentedinthefollowingparagraphs,thatgiveacompletepictureofaroboticsystem.2.Preprogrammedlocationsarepathsthattherobotmustfollowtoaccomplishwork.Atsomeoftheselocations,therobotwillstopandperformsomeoperation,suchasassemblyofparts,spraypainting,orwelding.Thesepreprogrammedlocationsarestoredintherobot’smemoryandarerecalledlaterforcontinuousoperation.Furthermore,thesepreprogrammedlocations,aswellasotherprogramdata,canbechangedlaterastheworkrequirementschange.Thus,withregardtothisprogrammingfeature,anindustrialrobotisverymuchlikeacomputer,wheredatacanbestoredandlaterrecalledandedited.3.Themanipulatoristhearmoftherobot.Itallowstherobottobend,reach,andtwist.Thismovementisprovidedbythemanipulator’saxes,alsocalledthedegreesoffreedomoftherobot.Arobotcanhavefrom3to16axes.Thetermdegreesoffreedomoffreedomwillalwaysrelatetothenumberofaxesfoundonarobot.4.Thetoolingandgrippersarenotpartoftheroboticsystemitself;rather,theyareattachmentsthatfitontheendoftherobot’sarm.Theseattachmentsconnectedtotheendoftherobot’sarmallowtherobottoliftparts,spot-weld,paint,arc-weld,drill,deburr,anddoavarietyoftasks,dependingonwhatisrequiredoftherobot.5.Theroboticsystemcanalsocontroltheworkcelloftheoperatingrobot.theworkcelloftherobotisthetotalenvironmentinwhichtherobotmustperformitstask.Includedwithinthiscellmaybethecontroller,therobotmanipulator,aworktable,safetyfeatures,oraconveyor.Alltheequipmentthatisrequiredinorderfortherobottodoitsjobisincludedintheworkcell.Inaddition,signalsfromoutsidedevicescancommunicatewiththerobotinordertotelltherobotwhenitshouldassembleparts,pickupparts,orunloadpartstoaconveyor.Theroboticsystemhasthreebasiccomponents:themanipulator,thecontroller,andthepowersource.A.ManipulatorThemanipulator,whichdoesthephysicalworkoftheroboticsystem,consistsoftwosections:themechanicalsectionandtheattachedappendage.Themanipulatoralsohasabasetowhichtheappendagesareattached.Fig.1illustratestheconnectionofthebaseandtheappendageofarobot.Thebaseofthemanipulatorisusuallyfixedtotheflooroftheworkarea.Sometimes,though,thebasemaybemovable.Inthiscase,thebaseisattachedtoeitherarailoratrack,allowingthemanipulatortobemovedfromonelocationtoanother.Asmentionedpreviously,theappendageextendsfromthebaseoftherobot.Theappendageisthearmoftherobot.Itcanbeeitherastraight,movablearmorajointedarm.thejointedarmisalsoknownasanarticulatedarm.Theappendagesoftherobotmanipulatorgivethemanipulatoritsvariousaxesofmotion.Theseaxesareattachedtoafixedbase,which,inturn,issecuredtoamounting.Thismountingensuresthatthemanipulatorwillremaininonelocation。Attheendofthearm,awristisconnected.Thewristismadeupofadditionalaxesandawristflange.Thewristflangeallowstherobotusertoconnectdifferenttoolingtothewristfordifferentjobs.Themanipulator’saxesallowittoperformworkwithinacertainarea.Thisareaiscalledtheworkcelloftherobot,anditssizecorrespondstothesizeofthemanipulator.Fig.2illustratestheworkcellofatypicalassemblyrobot.Astherobot’sphysicalsizeincreases,thesizeoftheworkcellmustalsoincrease.Themovementofthemanipulatoriscontrolledbyactuators,ordrivesystems.Theactuators,ordrivesystem,allowsthevariousaxestomovewithintheworkcell.Thedrivesystemcanuseelectric,hydraulic,orpneumaticpower.Theenergydevelopedbythedrivesystemisconvertedtomechanicalpowerbyvariousmechanicaldrivesystems.Thedrivesystemsarecoupledthroughmechanicallinkages.Theselinkages,inturn,drivethedifferentaxesoftherobot.Themechanicallinkagesmaybecomposedofchains,gears,andballscrews.B.ControllerThecontrollerintheroboticsystemistheheartoftheoperation.Thecontrollerstorespreprogrammedinformationforlaterrecall,controlperipheraldevices,andcommunicateswithcomputerswithintheplantforconstantupdatesinproductionThecontrollersisusedtocontroltherobotmanipulator’smovementsaswellastocontrolperipheralcomponentswithintheworkcell.Theusercanprogramthemovementsofthemanipulatorintothecontrollerthroughtheuseofahand-heldteachpendent.Thisinformationisstoredinthememoryofthecontrollerforlaterrecall.Thecontrollerstoresallprogramdataoftheroboticsystem.Itcanstoreseveraldifferentprograms,andanyoftheseprogramscanbeedited.Thecontrollerisalsorequiredtocommunicatewithperipheralequipmentwithintheworkcell.Forexample,thecontrollerhasaninputlinethatidentifieswhenamachiningoperationiscompleted.Whenthemachinecycleiscompleted,theinputlineturnson,tellingthecontrollertopositionthemanipulatorsothatitcanpickupthefinishedpart.Then,anewpartispickedupbythemanipulatorandplacedintothemachine.Next,thecontrollersignalsthemachinetostartoperation.Thecontrollercanbemadefrommechanicallyoperateddrumsthatstepthroughasequenceofevents.Thistypeofcontrolleroperateswithaverysimpleroboticsystem.Thecontrollersfoundonthemajorityofroboticsystemsaremorecomplexdevicesandrepresentstate-of-the-artelectronics.Thatis,theyaremicroprocessor-operated.Thesemicroprocessorsareeither8-bit,16-bit,or32-bitprocessors.Thispowerallowsthecontrollertobeveryflexibleinitsoperation.Thecontrollercansendelectricsignalsovercommunicationlinesthatallowittotalkwiththevariousaxesofmanipulator.Thistwo-waycommunicationbetweentherobotmanipulatorandthecontrollermaintainsaconstantupdateofthelocationandtheoperationofthesystem.Thecontrolleralsocontrolsanytoolingplacedontheendoftherobot’swrist.Thecontrolleralsohasthejobofcommunicatingwiththedifferentplantcomputers.Thecommunicationlinkestablishestherobotaspartofacomputer-assistedmanufacturing(CAM)system.Asthebasicdefinitionstated,therobotisareprogrammable,multifunctionalmanipulator.Therefore,thecontrollermustcontainsometypeofmemorystorage.Themicroprocessor-basedsystemsoperateinconjunctionwithsolid-statememorydevices.Thesememorydevicesmaybemagneticbubbles,random-accessmemory,floppydisks,ormagnetictape.Eachmemorystoragedevicestoresprograminformationforlaterrecallorforediting.C.PowersupplyThepowersupplyistheunitthatsuppliespowertothecontrollerandthemanipulator.Twotypesofpoweraredeliveredtotheroboticsystem.OnetypeofpoweristheACpowerforoperationofthecontroller.Theothertypeofpowerisusedfordrivingthevariousaxesofthemanipulator.Forexample,iftherobotmanipulatoridcontrolledbyhydraulicorpneumaticmanipulatordrives,controlsignalsaresenttothesedevices,causingmotionoftherobot.Foreachroboticsystem,powerisrequiredtooperatethemanipulator.Thispowercanbedevelopedfromeitherahydraulicpowersource,apneumaticpowersource,oranelectricpowersource,Thesepowersourcesarepartofthetotalcomponentsoftheroboticworkcell.Thedifferentfunction'srobotalsooneafteranotherappears,andenlivenedinthedifferentdomain,fromthespacetotheunderground,developedfromtheindustrybroadlytotheagriculture,theforest,theherd,thefishing,evenenteredthecommonfamily.Robot'smanytype,broadapplication,affectsthedepth,isweareunexpected.Dividesfromrobot'suse,maydivideintotwobroadheadings:
Militaryrobot:
◆groundmilitaryrobot
Thegroundrobotismainlyreferstotheintelligenceortheremotecontrolwheeledandthetrack-layingvehicle.Thegroundmilitaryrobotmaydivideintotheindependentvehiclesandhalfindependentvehicles.Theindependentvehiclesdependupontheownintelligentautonomousnavigation,theavoidanceobstacle,theindependencecompleteeachkindofcombatmission;Halfindependentvehiclesmayexerciseindependentlyunderperson'ssurveillance,whenencountersthedifficultytheoperatorsmaycarryontheremotecontrolintervention.◆unmannedaerialvehicleIscalledtheairbornerobot'sunmannedaerialvehicleisinthemilitaryrobotdevelopsthequickestfamily,thefirstautopilothasbeenpublishedsince1913,unmannedaerialvehicle'sfundamentaltypehasachieved300manykinds,atpresenttheunmannedaerialvehiclewhichsellsintheworldmarkethas40manykinds.TheUSparticipatedinnearlytheworldallimportantwars.Isadvancedasaresultofitsscienceandtechnology,thenationalstrengthisstrong,thus80formanyyears,theworldunmannedaerialvehicle'sdevelopmentbasicallyhasbeenpromptsforwardbytheline.TheUSstudiesoneofunmannedaerialvehicleearliestcountries,regardlessoftodaylookingfromtechnicallevelorunmannedaerialvehicle'stypeandquantity,theUSoccupiestheworldleader.thecomprehensivesurveyunmannedaerialvehicledevelopsthehistory,maysaythatthemodernwarfareisthepowerwhichtheunmannedaerialvehicledevelops,thehightechnologyandnewtechnologydevelopmentisthefoundationwhichitprogressesunceasingly.
underwaterrobotTheunderwaterrobotdividesintosomepersonofrobotsandnobodyrobottwobroadheadings:
Somepersonofsubmersiblesmobilenimble,isadvantageousfortheprocessingcomplexquestion,holdsthepostthelifewillpossiblyhavethedanger,moreoverthepricewillbeexpensive.Theunmannedsubmersibleistheunderwaterrobotwhichthepeoplesaidthat“Shinao”isonekind.Itissuitableforthelongtime,thewiderangeinspectionduty,intherecent20years,theunderwaterrobothadtheverybigdevelopment,theybothmaymilitaryandbepossiblecivil.Furtherdevelopsalongwiththehumantothesea,inthe21stcenturytheywillcertainlytohaveamorewidespreadapplication.Accordingtotheunmannedsubmersibleandthewatersurfacesupportequipment(depotshiporplatform)contactmethod'sdifference,theunderwaterrobotmaydivideintotwobroadheadings:Onekindhasthecableunderwaterrobot,inthecustomiscalledasitcontrolsremotelythesubmersibles,iscalledROV;Anotherkinddoesnothavethecableunderwaterrobot,inthesubmersiblescustomiscalledasittheautonomoussubmersibles,iscalledAUV.Hasthecablerobotistheremotecontroltype,dividesintotowed,(seabed)accordingtoitsmodeofmotionthemobileandthefloat(fromnavigation)theformulathreekinds.Doesnothavethecableunderwaterrobotonlytobeabletobeautonomous-like,atpresentalsoonlythentheobservationfloattypeonemodeofmotion,butitsprospectisbright.spatialrobotThespatialrobotisonekindoflowendlightteleoperator,mayintheplanetatmosphericenvironmenttheguidanceandtheflight.Therefore,itmustovercomemanydifficulties,forexampleitmustbeable,inchangesunceasinglyinthreedimensionalenvironmentmovementandautonomousnavigation;Cannotpausenearly;Mustbeablereal-timetodetermineitinthespatialpositionandthecondition;MustbeabletocarryonthecontrolprimarilytotheAmericanitsverticalmovement;Mustforecastandplanthewayforitsstarborderflight.
Civilrobot:
◆industryrobotTheindustryrobotisreferstotheindustrytheapplicationonekindcancarryontheautomaticcontrol,tobepossibletoduplicateprograms,multi-purpose,themulti-degrees-of-freedom,themultipurposeoperationmachine,cantransportthematerial,theworkpieceormanagesthetool,withcompleteseachkindofwork.Andthiskindofoperationmachinemayfixinaplace,mayalsoonthereciprocalmotioncar.servicerobotTheservicerobotisinarobotfamily'syoungmember,sofarstilldidnothaveastrictdefinition,thedifferentcountrytoservesrobot'sunderstandingalsotohavecertaindifference.Servesrobot'sapplicationscopetobeverybroad,ismainlyengagedinworkandsoonmaintenance,maintenance,repair,transportation,clean,security,rescue,guardianship.TheGermanproductiontechnologyandInstituteofAutomationmanagerexecutedDr.Lafutefortoservetherobottogivethiskindofdefinition:Servestherobotistheshifterwhichonekindmayprogramfreely,itshouldhavethreemotiveaxlesatleast,maypartiallyorthecompletelyautomaticcompletestheservices.Hereservicesrefertoarenottheservicingactivitieswhichisengagedinfortheindustrialproductiongoods,butreferstotheserviceswhichthemannerandtheunitcomplete.entertainmentrobotTheentertainmentrobottakewatches,theentertainmentforthehumanasagoal,hasrobot'sexteriorcharacteristic,maylooklikethehuman,somekindofanimal,lookslikeinthefairytaleorthesciencefictioncharacterlikelyandsoon.Simultaneouslyhasrobot'sfunction,maywalkorcompletethemovement,mayhavetheverbalskill,willsing,hascertainsensationability.kindofpersonrobotMayseefromothercategory'srobot,themajorityrobotsdonotlooklikethehuman,somedonotevenhaveaperson'sappearance,thispointtocausemanyrobotamateurstobegreatlydisappointed.Perhapsyouwillask,forsystemclasspersonrobot?Suchrobotwillbeeasiertoletthehumanaccept.Actually,developstheoutwardappearanceandthefunctionandperson'ssamerobotisthedesirewhichthescientistslongforevenindreams,isalsothegoalwhichtheypursueunremittingly.However,developstheperformanceoutstandingkindofpersonrobot,itsbiggestdifficultyisbothfeeterectnesswalks.Becausetherobotandperson'sstudywayisdissimilar.Ababywantstostudyfirstwalks,thenstudiesruns;Buttherobotmuststudyfirstruns,thenstudieswalks.Thatistherobotstudyrunseasier.agriculturalrobotBecausethemechanization,theautomaticityarequitebackward,“thesurfacefacesupwardstowardtheloessback,didnothavetimethroughouttheyear”hasbecomeourcountryfarmer'ssymbol.Butrecentyearsagriculturalrobot'sbeingpublished,hopefullychangedtraditionaltheworkway.Intheagriculturalrobot'saspect,Japanresidesinheadatpresentthevariouscountries.Theoverseasrobotdomaindevelopmenthasthefollowingseveraltendenciesinrecentyears:
1.theindustryrobotperformanceenhances(highvelocity,highaccuracy,redundantreliability,tobeadvantageousforoperationandservice)unc
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