【液壓機器人與氣壓機器人特點和發(fā)展探究3800字（論文）】

液壓機器人與氣壓機器人特點和發(fā)展研究摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，液壓和氣動技術(shù)被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，各行各業(yè)都在日益進步，因此液壓與氣壓技術(shù)也要不斷創(chuàng)新，以適應(yīng)社會發(fā)展的需要，對此本文分析液壓機器人與氣壓機器人技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，旨在為相關(guān)工作開辟思路。關(guān)鍵詞：液壓；氣壓；機器人；發(fā)展目錄TOC\o"1-3"\h\u29511前言 前言液壓機器人可以在復雜的地形環(huán)境中可靠地工作，并提供了超越履帶式、輪式機器人的寶貴優(yōu)勢。由于現(xiàn)代社會的發(fā)展，諸如航空航天、抗險救災(zāi)、野外軍事行動等特殊任務(wù)越來越需要液壓機器人的技能。另外，控制科學和計算科學的快速發(fā)展使得液壓機器人得以快速發(fā)展。熊光明等（2007）認為液壓機器人和氣壓機器人展現(xiàn)出數(shù)字液壓傳動與運動控制的精準、高效、易用和低維護、強耐受等特性，更發(fā)揮出工程機械機器人化后的效率大幅原識別結(jié)欒拜迅速下降的優(yōu)勢。工程機械數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化躍升，給工程機械邁向大功率機器人化奠定了基礎(chǔ)和鋪平了道路，為傳統(tǒng)工程機械行業(yè)創(chuàng)造出新的競爭空間和盈利能力。第1章國外機器人液壓系統(tǒng)的發(fā)展自20世紀60年代以來，國外研究機構(gòu)對液壓機器人進行了廣泛的研究，并制作了一系列物理樣機。隨著多年以來的發(fā)展，液壓機器人的體積和重量已經(jīng)減小，機動性也有了很大的提高。KambB、EngelhardtH(1997)在美國國防高級項目研究局的資助下開發(fā)了液壓六足機器人ASV，這可以被認為是第一個集成到自動控制系統(tǒng)中的液壓機器人。ASV有幾種模式，每種模式都可以通過駕駛室中的鍵盤進行選擇。另外，駕駛員可以使用操縱桿操控ASV的運動方向。在開發(fā)過程中，PanGS(2018)研究了各種結(jié)構(gòu)液壓系統(tǒng)，包括串聯(lián)回路系統(tǒng)、簡單閥控液壓系統(tǒng)(一泵多功能系統(tǒng))、串聯(lián)旁通回路系統(tǒng)、泵控系統(tǒng)等。最后，結(jié)合ASV的特點和不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，設(shè)計了一種非常特殊的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)分為兩級:前級是閥控馬達系統(tǒng)，后級是泵控液壓缸系統(tǒng)。前后系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)軸連接，進行功率的傳遞。第2章液壓系統(tǒng)應(yīng)用于機器人的特點電動驅(qū)動系統(tǒng)是機器人領(lǐng)域最常見的傳動系統(tǒng)，但它有傳動系統(tǒng)部件(如減速齒輪)容易磨損、輸出功率低的問題。與電動驅(qū)動系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)液壓操作系統(tǒng)的輸出功率更高，同時也更緊湊。所以，在大功率機器人中使用液壓系統(tǒng)得到了廣泛認可。由于液壓技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，各種液壓控制機器人得到了廣泛的應(yīng)用。該液壓控制機器人操作方便、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、動力強勁。液壓系統(tǒng)在機器人上的應(yīng)用有以下特點和發(fā)展趨勢；2.1高壓化柴鵬(2019)提出，液壓系統(tǒng)的特點是輸出扭矩和功率大，而這依賴于高壓系統(tǒng)。由于大型機器人的出現(xiàn)，高壓化是液壓系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。樊袁東和李力(2019)提出，由于人和機器的安全性以及系統(tǒng)元件的使用壽命，液壓系統(tǒng)工作壓力的提高受到多種因素的限制。例如，液壓系統(tǒng)壓力的增加增加了人員和身體的安全風險系數(shù)，高壓下的顆粒物質(zhì)或者腐蝕性物質(zhì)造成系統(tǒng)更嚴重的磨損，壓力的增加增加了泄漏，對密封圈性能的要求更高。2.2靈敏化與智能化吳月玉等(2021)根據(jù)實際施工需要，機器人向智能化、多功能方向進化，使機器人具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和高度準確的“感知”功能。王振華、孫立寧、許輝(2021)認為，使用敏感元件、傳感器、高速微處理器不僅滿足多功能和智能化的要求，而且提高了整機的動態(tài)性能，使響應(yīng)時間縮短，使機器人對快速變化的動作做出反應(yīng)。先進的語音傳感器、激光傳感器、超聲波傳感器等高精度傳感器可以提高機器人的智能，有利于機器人的柔性控制。2.3注重節(jié)能增效盧志強等人(2021)在他們的研究中表明，液壓操作系統(tǒng)保證了高功率運行，但由于扼殺損失和容積損失，液壓系統(tǒng)的整體效率不高。所以，新材料的開發(fā)和零部件組裝技術(shù)的提高也是提高機器人工作效率不可或缺的要求。2.4發(fā)揮軟件的作用先進的微處理器、通信設(shè)備和傳感器必須與強大的軟件一起運行。軟件是組件說話的語言。梁巧儀等(2022)認為，基于匯編語言或高級語言的各種軟件開發(fā)平臺不斷涌現(xiàn)，為開發(fā)機器人控制軟件提供了更多更好的選擇?？刂扑惴ǖ能浖_發(fā)也變得越來越重要。在專家系統(tǒng)的幫助下，可以形成合理的控制算法。模糊控制、PID等各種控制算法的綜合控制算法將得到更全面的應(yīng)用。2.5智能化的協(xié)同作業(yè)機群合作是GPS、遙控設(shè)備、智能化單機、現(xiàn)代通訊設(shè)備和合理施工技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。這一領(lǐng)域為電液系統(tǒng)在機器人中的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展前景。第3章氣動機器人的發(fā)展20世紀90年代初，布魯塞爾皇家軍事學院的Y.Bando教授開發(fā)了一種電動氣動機器人“阿基里斯”，一種六足測量器，也被稱為FESTO的“六足動物”。Y.Bando教授利用世界聞名的德國FESTO氣動元件、可編程控制器和傳感器，創(chuàng)造了荷馬史詩中最勇敢、最強壯的希臘英雄——阿基里斯。它可以在人類不易到達的污染或放射性環(huán)境、危險區(qū)域中進行地形調(diào)查。六腳電子氣動機器人裝有一個攝像頭，可以觀察障礙物，并安全地繞過它，在行走時存儲和收集數(shù)據(jù)。FPC101-B可編程控制器能夠控制機器人在六個不同方向上的運動，最大行走速度為0.1米/秒。通常，如果三只腳接觸地面，機器人可以以穩(wěn)定的姿態(tài)行走。六條腳中的每一條都有三個自由度，線性氣缸提升和降低腳，旋轉(zhuǎn)馬達控制腳的伸展和收縮。第二旋轉(zhuǎn)馬達負責繞腳的軸線旋轉(zhuǎn)。每個氣缸都配有一個用于速度控制的單向節(jié)流閥，以在運動過程中保持機械操作部件的穩(wěn)定，即在無級速度控制模式下操作時。氣缸控制閥內(nèi)置于機器人中，由可編程FPC101-B控制器控制。當電源接通時，氣動閥打開至工作位置，當電源關(guān)閉時，氣動閥返回至原始位置。此外，操作員可以在任何點停止機器人的移動，如果機器人的傳感器檢測到障礙物，機器人將自動停止移動。該氣動爬壁機器人由GaoX、JiangZ、LiJ(2009)設(shè)計，可在兩個垂直表面(包括地面到墻壁或墻壁到天花板)上行走。機器人軸的圓周上均勻分布著吸盤和氣缸(根據(jù)步幅距離設(shè)置)。一個吸盤刷的吸力和另一個吸盤刷的吸力以與步相同的方式交替變化，從而機器人可以產(chǎn)生用于鍛煉的旋轉(zhuǎn)步。這種爬壁機器人可用于工具搬運或各種功能，如核電站的檢查、安裝、清掃工作，研究船舶氣動和高層建筑機器人的定位控制系統(tǒng)。鮑官軍(2019)認為，操作者可以通過遠程控制來監(jiān)控機器人并執(zhí)行半自動操作。操作者只需要輸入操作的目標距離，之后計算機就可以自動計算出所需的一步操作。第4章氣壓機器人的特點4.1通用性強氣壓傳動工作壓力較低，運作提件簡單，容易，處理方便，一般壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，就算發(fā)生突然斷電也不會導致工藝流程突然中斷。王雪峰（2019）對氣動機器人的通用性進行了研究，機器人臂采用氣流負壓式吸盤或是夾持式，它可以轉(zhuǎn)動手腕。根據(jù)對工件的抓取要求，手臂具有三個自由度，即上下運動、臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)。升降和回轉(zhuǎn)運動通過支柱進行。橫向運動是手臂的橫向運動，氣缸執(zhí)行各種手臂運動。王立柱和袁夫彩(2022)提出，氣壓傳動系統(tǒng)具有阻力損失、泄漏小、運行速度快，響應(yīng)靈敏的特點，價格低廉，具有一定的承載能力，能在足夠的工作空間和任意位置自動定位。4.2結(jié)構(gòu)簡單、平穩(wěn)可靠由氣動元件組成的控制系統(tǒng)只適用于簡單工藝、小型產(chǎn)品，因為定位精準方面欠缺，不能在高速情況下實現(xiàn)高度的精準定位。氣動技術(shù)是利用空氣壓縮機作為動力源，壓縮空氣作為工作介質(zhì)來傳遞能量或信號的工程。它是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制和自動控制的最重要的方式之一。柳潔等(2019)對氣動機器人的結(jié)構(gòu)進行分析，分析出氣動機器人的優(yōu)點是平穩(wěn)、可靠、節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、運動速度快，應(yīng)用廣泛。氣動機器人夸大了模塊化的形式，現(xiàn)代傳動技術(shù)氣動機器人采用先進的閥島技術(shù)(可重復編程等)，引入模塊化拼裝結(jié)構(gòu)。結(jié)論綜上所述,此前，我國已經(jīng)成為全球最大的工業(yè)機器人市場，制造業(yè)對工業(yè)機器人表現(xiàn)出非常強勁的需求。在這一大環(huán)境下，相關(guān)公司應(yīng)加緊工業(yè)機器人技術(shù)的研發(fā)，克服工業(yè)機器人在發(fā)展時期出現(xiàn)的各種技術(shù)難題，推動工業(yè)機器人技術(shù)的自動化、一體化、擬人化、智能化發(fā)展。改變工業(yè)生產(chǎn)模式，讓工業(yè)機器人為工業(yè)生產(chǎn)提供更多保障，讓企業(yè)有更加廣闊的發(fā)展空間。本文對氣壓與液壓機器人的發(fā)展及技術(shù)特點進行了綜述，希望能夠通過國內(nèi)外的研究對我國機器人發(fā)展提供理論指導。參考文獻[1]熊光明,趙濤,龔建偉,等.服務(wù)機器人發(fā)展綜述及若干問題探討[J].機床與液壓,2007,35(3):5.[2]EngelhardtH,KambB.BasalhydraulicsystemofaWestAntarcticIceStream:constraintsfromboreholeobservations[J].JournalofGlaciology,1997,43(144):207-230.[3]PanGS.Adaptiveslidingmodecontrolofelectro-hydraulicsystemwithnonlinearunknownparameters[J].ControlEngineeringPractice,2008.[4]柴鵬.破拆機器人液壓系統(tǒng)特性分析及能量回收[D].安徽工業(yè)大學,2019.[5]李力,樊袁東.深海采礦機器人行走液壓系統(tǒng)特性研究[J].海洋工程,2019.[6]吳月玉,張弓,林群煦,等.焊接機器人特征參數(shù)預測方法的研究綜述與展望[J].機床與液壓,2021,49(15):7.[7]孫立寧,許輝,王振華,等.工業(yè)機器人智能化應(yīng)用關(guān)鍵共性技術(shù)綜述[J].振動．測試與診斷,2021,41(2):10.[8]盧志強,侯媛彬,孟蕓,等.雙足機器人節(jié)能步態(tài)規(guī)劃算法[J].西安科技大學學報,2021.[9]梁巧儀,林煥然,魏寧,等.多機器人協(xié)同作業(yè)研究[J].2022(18).[10]BandoY,TerashimaT,Ii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