工業(yè)機(jī)器人論文

1、精選文檔工業(yè)機(jī)器人論文論文題目:工業(yè)機(jī)器人的特征與進(jìn)展同學(xué)姓名：2012年 11 月 29 日摘摘要：機(jī)器人一詞的消滅和世界上第一臺(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)器人的爭(zhēng)辯與開發(fā)得到了更多人的關(guān)懷與支持，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)器人進(jìn)展的新紀(jì)元。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、把握、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)扮裝備。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( FA) 、計(jì)算機(jī)集成制

2、造系統(tǒng)(CIMS)的自動(dòng)化工具。廣泛接受工業(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)省材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有著格外重要的意義。工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益轉(zhuǎn)變著人類的生產(chǎn)和生活方式。關(guān)鍵字：組成 把握與編程 進(jìn)呈現(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)行移動(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)器人由主體、驅(qū)

3、動(dòng)系統(tǒng)和把握系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。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；把握系統(tǒng)是依據(jù)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)行把握。機(jī)器人把握系統(tǒng)通常包括把握計(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、通信接口等組成部分。由于機(jī)器人的類型較多把握系統(tǒng)的形式也是多種多樣的；（1）依據(jù)把握回路的不同可將機(jī)器人把握系統(tǒng)分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。（2）依據(jù)把握系統(tǒng)的硬件分有機(jī)械把握、液壓把握、挨次把握、計(jì)算機(jī)把握等。（3）按自動(dòng)化把握程度分為挨次把握系統(tǒng)、程序把握系統(tǒng)、自適應(yīng)把握系統(tǒng)、人工

4、智能系統(tǒng)。（4）按編程方式分為物理設(shè)置編程把握系統(tǒng)、示教編程把握系統(tǒng)、離線編程把握系統(tǒng)（5）按機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)把握軌跡分為有點(diǎn)位把握和連續(xù)輪廓把握。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)把握器(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)作挨次和運(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)作挨次和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍。在示教過(guò)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)器人自動(dòng)工作時(shí)，把握系統(tǒng)從程序存儲(chǔ)器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號(hào)傳

5、給驅(qū)動(dòng)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)潔的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為簡(jiǎn)單的環(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。它能依據(jù)人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為簡(jiǎn)單的工作。20世紀(jì)80年月以來(lái)，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)漸漸成熟，并很快得到推廣，目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。在工業(yè)機(jī)器人漸漸得到推廣和普及的過(guò)程中，下面三個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)步起著格外重要的作用。1. 驅(qū)動(dòng)方式的轉(zhuǎn)變20世紀(jì)70年月后期，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)器人基

6、本上接受液壓驅(qū)動(dòng)方式。與接受液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人相比，接受伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人在響應(yīng)速度、精度、機(jī)敏性等方面都有很大提高，因此，也逐步代替了接受液壓驅(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(guò)程中，諧波減速器、R V減速器等高性能減速機(jī)構(gòu)的進(jìn)展也功不行沒。近年來(lái)，溝通伺服驅(qū)動(dòng)已經(jīng)漸漸代替?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)方式在很多應(yīng)用領(lǐng)域也有了長(zhǎng)足進(jìn)展。2. 信息處理速度的提高機(jī)器人的動(dòng)作通常是通過(guò)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)器人完成各種簡(jiǎn)單動(dòng)作，機(jī)器人把握器需要進(jìn)行大量計(jì)算，并在此基礎(chǔ)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)出必要的把握指令。隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)

7、展，CPU的計(jì)算力量有了很大提高，機(jī)器人把握器的性能也有了很大提高，高性能機(jī)器人把握器甚至可以同時(shí)把握20多個(gè)關(guān)節(jié)。機(jī)器人把握器性能的提高也進(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(lái)，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展，已經(jīng)消滅了多臺(tái)機(jī)器人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享信息，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)調(diào)把握的技術(shù)趨勢(shì)。3. 傳感器技術(shù)的進(jìn)展機(jī)器人技術(shù)進(jìn)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(lái)，隨著信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的快速進(jìn)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

8、的應(yīng)用范圍。工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入人類歷史舞臺(tái)從事生產(chǎn)活動(dòng)已近半個(gè)世紀(jì)，經(jīng)受了示教再現(xiàn)型機(jī)器人、具有感覺功能的其次代機(jī)器人和智能型第三代機(jī)器人的進(jìn)展過(guò)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、家庭及服務(wù)等行業(yè)。（1）20世紀(jì)50年月萌芽期，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。（2）20世紀(jì)60年月黎明期，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)結(jié)構(gòu)機(jī)器人。1967年日本領(lǐng)先引進(jìn) 用于制造業(yè)。（3）20世紀(jì)70年月有用化期，到70年月末全世

9、界已擁有萬(wàn)臺(tái)以上機(jī)器人，日本已成為擁有機(jī)器人最多的國(guó)家。（4）20世紀(jì)80年月普及期，隨著制造業(yè)的進(jìn)展，使工業(yè)機(jī)器人再發(fā)達(dá)國(guó)家走向普及，并向高速、高精度、輕量化、成套系統(tǒng)化和智能化進(jìn)展，以滿足多品種少批量的需要。（5）20世紀(jì)90年月擴(kuò)展?jié)B透期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)的進(jìn)步和進(jìn)展，其次代具有肯定感覺功能的機(jī)器人已經(jīng)有用化并開頭推廣，具有視覺、觸覺、高靈活手指、能行走的第三代機(jī)器人相繼消滅并開頭走向應(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)進(jìn)展，其應(yīng)用地域也從發(fā)達(dá)國(guó)家向進(jìn)展中國(guó)家擴(kuò)展?jié)B透。中國(guó)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過(guò)“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

10、已經(jīng)成熟,應(yīng)用上已經(jīng)遍及各行各業(yè),但進(jìn)口機(jī)器人占了絕大多數(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)學(xué)問產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人則很少。目前我國(guó)機(jī)器人技術(shù)相當(dāng)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)80年月初的水平,特殊是在制造工藝與裝備方面,不能生產(chǎn)高精密、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)。現(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)主題進(jìn)展的戰(zhàn)略目

11、標(biāo)是:依據(jù)2l世紀(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)進(jìn)展方向創(chuàng)新性地爭(zhēng)辯和開發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。將來(lái)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)展的重點(diǎn)有:第一,危急、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;其次,醫(yī)用機(jī)器人:主要有腦外科手術(shù)幫助機(jī)器人,遙控操作幫助正骨等;第三,仿生氣器人:主要有移動(dòng)機(jī)器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。其進(jìn)展趨勢(shì)是智能化、低成本、高牢靠性和易于集成。工業(yè)機(jī)器人進(jìn)展長(zhǎng)期以來(lái)受限于成本較高與國(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)快速的進(jìn)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

12、平不斷地提高,勞動(dòng)力供應(yīng)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)夫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。這些狀況使得很多勞動(dòng)密集型企業(yè)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率所接受的增加工人數(shù)量、延長(zhǎng)工人勞動(dòng)時(shí)間的方法變得成本昂揚(yáng),同時(shí)也受到法律的限制和政策的阻礙。無(wú)論是企業(yè)還是社會(huì)都生疏到必需實(shí)行從改善機(jī)器設(shè)備入手,提高技術(shù)和資金的密集度來(lái)削減用工量以應(yīng)對(duì)這種轉(zhuǎn)變?？傊?勞動(dòng)力過(guò)剩程度降低、單個(gè)工人成本上升、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)

13、器人學(xué)問的廣泛普及,人們對(duì)于各種機(jī)器人的了解與生疏逐步深化,利用機(jī)器人技術(shù)提升我國(guó)工業(yè)進(jìn)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)器人有很大一部分應(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)的進(jìn)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)械結(jié)構(gòu)方面依據(jù)所應(yīng)用場(chǎng)合的不同以及對(duì)工件夾持的特殊要求，實(shí)行了多種形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)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)，實(shí)行多種運(yùn)動(dòng)方式相結(jié)合的方式來(lái)達(dá)到預(yù)定的目的。驅(qū)動(dòng)方面接受了一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人多種驅(qū)動(dòng)方式的狀況，有液壓驅(qū)動(dòng)，

14、氣壓驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等等。愈來(lái)愈多的搬運(yùn)機(jī)器人是接受混合驅(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)，避開缺點(diǎn)。并且在它的把握精度方面和搬運(yùn)效率方面有了很大的提高。在搬運(yùn)機(jī)械手的把握方面，消滅了多種把握方式。在物料搬運(yùn)方面近年來(lái)呈現(xiàn)出的趨勢(shì)就是系統(tǒng)化。無(wú)論是我國(guó)還是國(guó)外，物料搬運(yùn)的進(jìn)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)的進(jìn)展，對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)也提出了新的要求。其特點(diǎn)是力求削減庫(kù)存、壓縮等待和幫助時(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。其中接受了機(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)進(jìn)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)性能的提高和把握系統(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)水平的提高.反過(guò)來(lái)，機(jī)