一種取件式平面多關(guān)節(jié)機(jī)械手的研究與計(jì)算樣本

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。第 1 章 緒論1.1引言工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)和高速發(fā)展是社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然,是為提高社會的生產(chǎn)水平和人類的生活質(zhì)量 , 讓機(jī)器人替人們干那些人們不愿干、 干不了、 干不好的工作。中國對于工業(yè)機(jī)器人的定義為 : ”一種自動化的機(jī)器 , 所不同的這種機(jī)器具備一些與人或者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(jī)器”。1920 年捷克作家卡雷爾查培克在其劇本羅薩姆的萬能機(jī)器人中最早使用機(jī)器人一詞 , 劇中機(jī)器人” Robot ”這個(gè)詞的本意是苦力 , 即劇作家筆下的一個(gè)具有人的外

2、表 , 特征和功能的機(jī)器 , 是一種人造的勞力。 它是最早的工業(yè)機(jī)器人設(shè)想。20 世紀(jì) 40 年代中后期 ,機(jī)器人的研究與創(chuàng)造得到了更多人的關(guān)心與關(guān)注。50 年代以后 ,美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室開始研究能搬運(yùn)核原料的遙控操縱機(jī)械手 , 如圖 0.2 所示 , 這是一種主從型控制系統(tǒng) , 主機(jī)械手的運(yùn)動。系統(tǒng)中加入力反饋 , 可使操作者獲知施加力的大小 , 主從機(jī)械手之間有防護(hù)墻隔開 , 操作者可經(jīng)過觀察窗或閉路電視對從機(jī)械手操作機(jī)進(jìn)行有效的監(jiān)視,主從機(jī)械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機(jī)器人的產(chǎn)生為近代機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造作了鋪墊。1954 年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念,并申請了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服

3、技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié),利用人手對機(jī)器人進(jìn)行動作示教,機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人?，F(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。1959年,美國創(chuàng)造家英格伯格與德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人Unimate 以來 ,從此工業(yè)機(jī)器人在現(xiàn)代化社會工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中的占比與日俱增。 同時(shí)伴隨著新一輪工業(yè)革命及科技革命的到來, 各國對于工業(yè)現(xiàn)代化都提出了更高的要求,德國提出了” 工業(yè) 4.0 ” 美國提出了”先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃”,并采取多種措施”吸引制造業(yè)回流” , 英國提出了”高價(jià)值制造業(yè)戰(zhàn)略” ,日本提出了”產(chǎn)業(yè)復(fù)興計(jì)劃”、 法國提出了” 新工業(yè)法國” 等。中國作為全球制造

4、業(yè)中心 ,更要做好充分準(zhǔn)備, 提升中國制造業(yè)的國際競爭新優(yōu)勢,打造中國的工業(yè)現(xiàn)代化、做大做強(qiáng)中國制造,對此 ,中國提出了”中國制造2025”戰(zhàn)略。在這場全球聚焦的科技革命中, 機(jī)器人由于其安全 ,高效, 智能 , 高精度及穩(wěn)定性必將在這場革命中發(fā)揮巨大的作用。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。1.2機(jī)器人特點(diǎn)及分類1.2.1工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人主要具有四個(gè)顯著特點(diǎn):1)具有特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)2)具有通用性3)具有不同程度的智能4)具有獨(dú)立性1.2.2工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人分類關(guān)于機(jī)器人的分類,國際上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),由于機(jī)器人技術(shù)除主要應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域外同時(shí)也已經(jīng)廣泛地

5、應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)、娛樂、空間等各個(gè)領(lǐng)域。1.按照機(jī)器人的技術(shù)等級劃分（1） 示教再現(xiàn)機(jī)器人第一代工業(yè)機(jī)器人是示教再現(xiàn)型。這類機(jī)器人能夠按照人類預(yù)先示教的軌跡、行為、順序和速度重復(fù)作業(yè)。（2） 感知機(jī)器人第二代工業(yè)機(jī)器人具有環(huán)境感知裝置,能在一定程度上適應(yīng)環(huán)境的變化,當(dāng)前已進(jìn)入應(yīng)用階段。（3） 智能機(jī)器人第三代工業(yè)機(jī)器人稱為智能機(jī)器人,具有發(fā)現(xiàn)問題 ,而且能自主地解決問題的能力,尚處在實(shí)驗(yàn)研究階段。2. 按照機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征劃分工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械配置形式多種多樣, 典型機(jī)器人的機(jī)構(gòu)運(yùn)動特征是用其坐標(biāo)特性來描述的。按照基本動作結(jié)構(gòu),工業(yè)機(jī)器人一般資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系

6、改正或者刪除。可分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、柱面坐標(biāo)機(jī)器人、球面坐標(biāo)機(jī)器人和關(guān)節(jié)型機(jī)器人等類型。（ 1） 直角坐標(biāo)機(jī)器人直角坐標(biāo)機(jī)器人具有空間上相互獨(dú)立的多個(gè)直線移動軸,經(jīng)過直角坐標(biāo)方向的3 個(gè)獨(dú)立自由度確定手部的空間位置 ,其動作空間為一長方體。直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)較為簡單,定位精度較高,空間軌跡容易求解,但同時(shí)其活動范圍較小,設(shè)備的空間因數(shù)低 ,機(jī)體本身的體積較大。直角坐標(biāo)機(jī)器人柱面坐標(biāo)機(jī)器人（ 2） 柱面坐標(biāo)機(jī)器人 柱面坐標(biāo)機(jī)器人的空間位置機(jī)構(gòu)主要有旋轉(zhuǎn)基座、 垂直移動和水平移動軸構(gòu)成 , 具有一個(gè)回轉(zhuǎn)和兩個(gè)水平自由度 , 活動空間為圓柱形。柱面坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡單、剛性好 ,但同時(shí)也存在空間利

7、用率低的缺點(diǎn)。（ 3） 球面坐標(biāo)機(jī)器人球面坐標(biāo)機(jī)器人的空間位置由旋轉(zhuǎn)、擺動和平移3 個(gè)自由度確定,空間動作軌跡形成一部分球面。結(jié)構(gòu)緊湊,所占空間面積較球面坐標(biāo)和直角坐標(biāo)機(jī)器人少,但仍多于多關(guān)節(jié)機(jī)器人。（4） 多關(guān)節(jié)型機(jī)器人由多個(gè)旋轉(zhuǎn)和擺動機(jī)構(gòu)組合而成。這類機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊、 工作空間大、 動作和人相仿 , 對噴涂 , 裝配、 焊接等多種工位具有良好的適應(yīng)性 , 應(yīng)用范圍較廣。 擺動方向主要為鉛垂和水平方向 , 這類機(jī)器人又可分為垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人和水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人。多關(guān)節(jié)機(jī)械手垂直多關(guān)節(jié)機(jī)械手1）垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人模擬人的手臂部分,由垂直于地面的腰部旋轉(zhuǎn)軸、肘部旋轉(zhuǎn)軸及小臂前端的手腕等構(gòu)成。手腕一般

8、由23個(gè)自由度構(gòu)成。動作空間類似一個(gè)球體,因此也稱為多關(guān)節(jié)球面機(jī)器人。其優(yōu)點(diǎn)是能夠自由的實(shí)現(xiàn)三維空間的各種姿勢 ,能夠生成各種復(fù)雜形狀的軌跡,動作范圍較寬,但其結(jié)構(gòu)剛度及絕對位置精度較低。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。2） 水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人 結(jié)構(gòu)上具有串聯(lián)配置的兩個(gè)能在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié) , 根據(jù)用途自由度可選擇 2 4 個(gè), 動作空間為圓柱體。其在鉛垂方向上的剛性較好 , 具有較好的二維平面動作能力 , 普遍用于裝配行業(yè)。水平多關(guān)節(jié)機(jī)械手1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的研究可追溯到上世紀(jì) 80 年代 , 當(dāng)時(shí)科技部將工業(yè)機(jī)器人列入了科技攻關(guān)計(jì)劃 , 原機(jī)械工業(yè)部牽頭組織了點(diǎn)焊、弧焊、 噴漆、 搬運(yùn)等類型的工業(yè)機(jī)器人攻關(guān) , 其它部委對此也積極立項(xiàng)支持 , 迎來了中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一次高潮。 其后 , 由于國內(nèi)市場需求不大 , 機(jī)器人研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化長期處于止步不前的狀態(tài)。 以后 , 中國機(jī)器人產(chǎn)量逐年遞增 , 開始著眼于機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。中國制造 2020中 , 規(guī)劃大力推動機(jī)器人重點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展。針對汽車、 機(jī)械、 電子、 危險(xiǎn)品制造、 國防軍工、