工業(yè)機器人論文(機電一體化)

一、工業(yè)機器人的定義及發(fā)展機器人問世已有幾十年，但沒有一個統(tǒng)一的意見。原因之一是機器人還在發(fā)展，另一原因主要是因為機器人涉及到了人的概念，成為一個難以回答的哲學問題。也許正是由于機器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。1987年國際標準化組織(ISO)對工業(yè)機器人的定義：“工業(yè)機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業(yè)的編程操作機。我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。盡管各國定義不同，但基本上指明了工業(yè)機器人所具有的三個特性：1)是一種自動機械裝置，可以搬運材料、零件或完成多種操作和動作功能；2)可以再編程，程序流程可變，即具有柔性(適應性）。3)可以在無人參與下，自動完成多種操作或動作功能，即具有通用性。1954年，美國人GeorgeC.Devol提出了第一個工業(yè)機器人方案并在1956年獲得美國專利。1960年，Conder公司購買專利并制造了樣機。1961年，Unimation公司（通用機械公司）成立，生產和銷售了第一臺工業(yè)機器“Unimate”，即萬能自動之意。1962年，A.M.F.（機械與鑄造）公司，研制出一臺數(shù)控自動通用機，取名“Versatran”，即多用途搬運之意并以“IndustrialRobot”為商品廣告投入市場。日本、西歐各國、前蘇聯(lián)也相斷引進或自行研制工業(yè)機器人。60～70年代是機器技術獲得巨大發(fā)展的階段。80年代，機器人在發(fā)達國家的工業(yè)中大量普及應用，如焊接、噴漆、搬運、裝配。并向各個領域拓展，如航天、水下、排險、核工業(yè)等，機器人的感知技術得到相應的發(fā)展，產生第二代機器人。90年代，機器人技術在發(fā)達國家應用更為廣泛，如軍用、醫(yī)療、服務、娛樂等領域，并開始向智能型（第三代）機器人發(fā)展。二、工業(yè)機器人的組成工業(yè)機器人一般由主構架（手臂）、手腕、驅動系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、控制器及傳感器等組成。工業(yè)機器人的運動由主構架和手腕完成。主構架具有三個自由度，其運動由兩種基本運動組成，即沿著坐標軸的直線移動和繞坐標軸的回轉運動。不同運動的組合形成各種類型的機器人，工業(yè)機器人的基本結構形式有：直角坐標型（a中有三個直線坐標軸）；圓柱坐標型（b中有兩個直線坐標軸和一個回轉軸）；球坐標型（c中有一個直線坐標軸和兩個回轉軸）；關節(jié)型（d中有三個回轉軸關節(jié)，e中有三個平面運動關節(jié)）。三、機器人機械設計的步驟1、作業(yè)分析作業(yè)分析包括任務分析和環(huán)境分析，不同的作業(yè)任務和環(huán)境對機器人操作及的方案設計有著決定性的影響。2、方案設計（1）確定動力源（2）確定機型（3）確定自由度（4）確定動力容量和傳動方式（5）優(yōu)化運動參數(shù)和結構參數(shù)（6）確定平衡方式和平衡質量（7）繪制機構運動簡圖3、結構設計包括機器人驅動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)的配置及結構設計，關節(jié)及桿件的結構設計，平衡機構的設計，走線及電器接口設計等。4、動特性分析估算慣性參數(shù)，建立系統(tǒng)動力學模型進行仿真分析，確定其結構固有頻率和響應特性。5、施工設計完成施工圖設計，編制相關技術文件。四、工業(yè)機器人的驅動與傳動系統(tǒng)結構工業(yè)機器人的驅動與傳動系統(tǒng)結構在機器人機械系統(tǒng)中，驅動器通過聯(lián)軸器帶動傳動裝置(一般為減速器)，再通過關節(jié)軸帶動桿件運動。機器人一般有兩種運動關節(jié)——轉動關節(jié)和移(直)動關節(jié)。為了進行位置和速度控制，驅動系統(tǒng)中還包括位置和速度檢測元件。檢測元件類型很多，但都要求有合適的精度、連接方式以及有利于控制的輸出方式。對于伺服電機驅動，檢測元件常與電機直接相聯(lián)；對于液壓驅動，則常通過聯(lián)軸器或銷軸與被驅動的桿件相聯(lián)。驅動—傳動系統(tǒng)的構成1—碼盤；2—測速機；3—電機；4—聯(lián)軸器；5—傳動裝置；6—轉動關節(jié)；7—桿8—電機；9—聯(lián)軸器；10—螺旋副；11—移動關節(jié)；12—電位器(或光柵尺)（1）驅動器1．電動驅動器電動驅動器的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高。但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅動比較困難。步進電機驅動多為開環(huán)控制，控制簡單但功率不大，多用于低精度小功率機器人