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门架式专用工业机械手设计【机电一体化】【九自由度】【6张CAD图纸+电路图+毕业论文】

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关键词：: 门架式专用工业机械手设计机电一体化九自由度 cad图纸电路图毕业论文工业机械手门架式机械手

资源描述：

门架式专用工业机械手设计

49页 14000字数+说明书+任务书+开题报告+外文翻译+6张CAD图纸【详情如下】

MyDesign1.ddb

任务书.doc

夹持器A1.dwg

小车A1.dwg

成绩评定表理工.doc

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门架图A2.dwg

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门架机械手总装配图A0.dwg

QQ截图20150419172522.gif

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QQ截图20150419172901.gif

机械臂A1.gif

夹持器A1.gif

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门架图A2.gif

全部文件.gif

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输出轴A2.gif

小车A1.gif

摘要

本文以“门架式专用工业机械手设计”为题目，设计了一个多自由度固定机械手，使其具有水平旋转、上下摆动、并抓取一组物体等功能。

在先期工作中，对机械手进行功能原理分解。设计可行性方案并进行对比，选出最优方案。本文的重点有二个方面：

文中设计了机械手的机械结构部分，使用CAD和CATIA完成机械手的总体装配图和非标零件的设计，并结合力学知识对各非标零件进行校核计算。其中包括外观改进和结构优化。

结合设计参数和实践需要，对机械手的传动方案——液压传动进行设计，运用CAD绘制原理图。结合机械实体结构布置液压系统。

关键词：微型件机械手门架式

ABTRACT

This paper takes the project “The designing of a machinery manipulator for auto polishing of miniature parts” as the study background, designs a fixed manipulator which it has freedom 11.The manipulator has some functions, that it can turn in horizontal plane, swing in vertical plane and capture many miniature parts.

In the authors prior work, the manipulator of function is decomposed. Some of reasonable plans are designed. They are contrasted and the best plan is took. The focus of the paper is on three aspects:

At first, this paper designs the manipulator of machinery structure, use CAD and CATIA to finishes its Auto CAD and non-standard parts in mechanics. This part of the paper is consist of outward appearance and machinery construction, that they are improved and optimized.

The second, the paper designs a plan of manipulator’s transmission----hydraulic pressure transmission by parameters of design and practice of demand and finishes the schematic diagram in CAD. The system of hydraulic pressure is designed according the machinery structure.

At last, the paper finally puts forward the electric control strategy of the manipulator, and use the CAD and CATIA to finish the schematic diagram of electric control.

Keywords: Miniature parts Manipulator Polishing

绪论1

1机械手发展状况1

2课题背景及研究意义1

第一章设计任务及方案评价3

1.1设计目标与功能原理分析3

1.2机械手的配置和工作原理3

1.3解决原理4

1.4方案的分析和决策5

第二章结构评价设计7

2.1门架式专用工业机械手总体方案7

2.2机械手的部件设计8

2.2.1机械手的机架设计8

2.2.2小车的设计10

2.2.3机械手臂12

2.2.4夹持器设计13

第三章部件计算与校核15

3.1横梁的计算15

3.2小车计算17

3.2.1 小车速度计算17

3.2.2 小车精度计算17

3.2.3 小车电机功率计算18

3.2.4 小车零件计算18

3.3手臂计算21

3.3.1 手臂汽缸计算21

3.3.2 手手腕处摆动减速电机计算21

3.4夹持器计算24

第四章气动原理设计28

4.1驱动方式28

4.2工作原理28

4.2.1手臂升降汽缸28

4.2.2手臂回转汽缸29

4.2.3夹紧缸30

4.2.4气源处理30

第五章机械手的控制设计32

5.1基本设计思路32

5.2单片机的选择32

5.3驱动芯片的选择34

5.4流程图36

5.5汇编程序37

总结40

参考文献41

致谢42

题目名称（包括主要技术参数）及要求：

1题目名称：门架式专用工业机械手设计

2设计内容题目内容：为金属切削机床装、卸料

要求：完成门架、小车、手臂及夹持器的结构设计及控制

技术参数：承载能力：20kg 线位移最高速度：小车1.2m/s

自由度数：9个手臂0.5m/s

小车最大水平行程：3500mm 最大角位移速度：手腕转动90°/s

小车最大垂直行程：630mm 手腕摆动90°/s

手臂摆动范围：30° 夹持器转动90°/s

手腕转角：90°、180°

夹持器转角：90°

2课题背景及研究意义

机械手的发展已有近400年的历史了。现在全世界已有近100万台机械手在运行，机械手对国民经济和人民生活的各个方面，已产生重要的影响5 机械手技术已成为当今主导技术之一。随着工业机械化和自动化的发展，机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。

工业机械手人又称通用自动机械手，是一种“独立”的可变程序的自动机械手[2]。它是在五十年代末期出现，近年来才迅速发展起来的重要自动化装置，现已成为实现工业自动化的一种重要手段。抛光作业是一种非常艰苦的劳动。操作者总是处于噪音大，粉尘多的环境中。操作者总是技术熟练的老工人，也是必存在老龄化的问题。也给企业带来人手不足的问题。另外，随着技术快速发展，相关标准越来越高，零件越来越小，精度越来越高，手工艺不能满足其要求，此时

工业机械手开始发挥其潜能，并占有越来越重要的地位。

本课题设计的是机加自动线机械手，主要用于机床的上料卸料动作，例如在六角车床上。

手臂要求承载能力20KG，手臂数量2，自由度9，小车左右行程3500mm，手臂最大垂直行程630mm，手臂摆动范围30°。手腕转角90°。线位移最高速度：小车1.2m/s，手臂0.5m/s，最大角位移速度：手腕转动90°/S，手腕摆动90°/S，夹持器转动90°/S。驱动方式：机电，气压。

本课题研究不仅能大幅降低加工成本，还能显著提高微型件的表面质量。因此将机器人应用于微型件加工替代手工操作前景广阔，不仅能大幅度提高生产率，保证产品质量，而且还能解决熟练劳动力的短缺问题。第一章设计任务及方案评价

1.1设计目标与功能原理分析

由于原理方案设计是机械手产品设计的第一步，是对产品成败、好坏起决定性的作用的工作，所以必须慎重。

可以从以下方面来考虑

能量方面、安全方面、人机工程方面、运动方面、创造方面、检查方面、作用方面、装配方面、运输方面、使用方面、材料方面、维修及回收方面、几何关系方面、费用方面、驱动方面、执行方面、设计期限方面

1.功能分析

(1) 明确功能目标

对所要求功能抽象化后，将系统功能合理的分成几组，以便设计需要。

(2) 功能组合

功能分解为功能组合提供了组合元素，功能组和的目的是形成多种形成以达到设计功能目标的集合化，即功能结构。显然功能结构形成的多样性与功能分解的合理与否有很大的联系[6]。

2.寻找解决方案原理

解决原理在机械设计及方法中又叫原理作用，所谓作用原理基本上就是把物理学中的物理效应体现在机械原理中的机构上，达到完成设计任务的目的。寻找作用原理目的，就是要找到一种物理效应，并将其与合理的机构最终形成解决问题的方案。

改变物理效应，改变几何特征都能获得实现某一功能的解决原理，大多数的设计中，参考已有资料，从物理效应着手寻找解决原理，利用表格和机械原理简图表达出来。

3.原理组合

根据功能结构把寻找到的作用原理。组合在一起，形成实现总功能的各种功能原理方案。

4.方案评价

在所中介的各个方案中，通过各方面要求进行评价，选择出最佳。

1.2机械手的配置和工作原理

门架机械手的配置，如图1-1所示。门架机械手设置在机床上方，机床主要为卧室机床，也可以为加工中心，取料和上料主要靠从机床上方空间完成动作[7]。机械手需要满足功能列举如下：

图1-1 机械手图示

1、在机床加工前后，需要门架机械手搬运毛坯和成品，输送线或者是料仓一半在机床旁，因此机械手需要有横向大范围的移动功能。能满足上料时毛坯库范围，下料后成品库范围。

2、每台机械手还需要具有升降功能，安装，取下产品都需要从机床上方经过，因此升降功能需要行程只要满足物料能够顺利通过。

3、在取料，上料过程中，为了提高节拍，需要马上取料后再装料，因此需要两只手同时操作。

4、安装，取料，根据不同工件毛坯的形态，需要机械手臂能够实现转动，摆动功能，以便于满足安装姿态的需要。

5、根据工件的尺寸大小，夹持需要满足多种尺寸的工件，因此范围夹持也是机械手的必须功能。

1.3解决原理

根据机械手各部分的工作原理及要求，列出原理模块图标如下表1-1

表1-1 机械手工作原理

功能ABC

1.机械臂平移齿轮齿条移动丝杆螺母驱动

2.机械臂升降气动丝杆螺母驱动齿轮齿条

3.手臂俯仰电机＋齿轮气动液压

4.手臂回转电机气动液压

5.运动控制机电＋气动机电＋液压气动＋液压

1.4方案的分析和决策

1 评价准则

评价准则是进行评价的依据。通常都使用多个评价准则，有的评价准则可用定量的参量表征，有的则不能。

评价准则来源于设计所要达到的目标，具体的说，就是从要求明细表里包含的各项要求和愿望中提取[8]。

2 衡量尺度

采用“价值”或“有效价值”作为方案评价的衡量尺度。

所谓价值，是基于实际的测量结果或估计结果相对评价准则进行比较得到的主观认识，具有很大的主观成分，故又可说这一工作是“主观步骤”。

3 评价方法

本文涉及采用排除法来解决方案选择问题，排除法是指针对多种方案，首先去掉不能满足功能的方案，再次去掉复杂繁冗方案最后所得的方案经过探讨而决定选用满足功能价格低廉的方案：

相比机电，气动，液压三种动力和控制方案，

液压驱动的特点有：

液压传动目前用得最多的一种传动方式，压力可在1~30Mpa，。液压驱动机械手多用于要求臂力较大而运动速度较低的工作场合。

1) 驱动力和驱动力矩较大，臂力可达100公斤；

参考文献

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内容简介：: 题目名称门架式专用工业机械手设计题目类别设计类题目性质结合实际专业机械电子工程参加本题目学生人数1论文类虚拟题目题目来源、教师准备情况、主要培养学生哪些能力本课题为电机控制方面结合实际应用的设计类题目，指导教师为机械电子专业研究生，从事电机控制课题及教学工作，对该课题已经有较成熟的控制技术及理论。该课题主要培养机械电子工程专业的学生将理论知识充分应用于实际的能力，因为本课题涉及了自动控制原理、计算机控制技术、单片机原理、接口技术、电机及拖动基础、运动控制技术等学科，使学生很好的把四年的所学综合运用及掌握。题目内容及要求题目内容：本文以“门架式专用工业机械手设计”为题目，设计了一个多自由度固定机械手，使其具有水平旋转、上下摆动、并抓取一组物体等功能。要求：完成门架、小车、手臂及夹持器的结构设计及控制实践环节安排实习长春吉通有限公司实习（2周）实验轮式装载机仿真实验（1周）计算机应用计算机绘图(在长春理工大学光电信息学院计算机室，一周)中、外文参考资料：1 张建民工业机器人M北京：北京理工大学，198847-2612 波波夫工业机械人的结构与应用 M北京：机械工业出版社，1997 3 徐灏机械手册第五卷M北京：机械工业出版社19924 蔡卫国关节搬运机械手设计M北京：机械工业出版社，20095 杨永清液压摆动机械手设计M上海：上海科技出版社，20086侯沂等.装卸机械手设计研究。M 北京：机械工业出版社，20057 龚青山立式轴承压桩机上料机械手设计M北京：机械工业出版社，20108 杨永清液压摆动机械手设计M上海：上海科技出版社，20089 樊明等. 封装及自动上料机械手 M 北京：机械工业出版社，200810侯沂等.装卸机械手设计研究。M 北京：机械工业出版社，2005教研室主任审批签字李春梅分院院长审批签字刘薇娜注：题目类别和题目性质请用符号填在相应栏内。毕业设计成绩评定手册论文题目门架式专用工业机械手设计学生姓名李甲吉专业机械电子工程班级学号0852124指导教师陈玲分院机电工程分院2012年6月毕业设计成绩评定表（指导教师用）姓名李甲吉班级学号0852124专业机械电子工程题目门架式专用工业机械手设计评价要素权重评分成绩选题0.10调查报告0.10创新性0.10基础理论与基本技能0.20撰写质量0.20可行性0.15学风与工作作风0.15指导教师评定成绩（合计）指导教师评语：指导教师签字：年月日毕业设计成绩评定表（评阅人用）姓名李甲吉班级学号0852124专业机械电子工程题目门架式专用工业机械手设计评价要素权重评分成绩选题0.15调查报告0.15创新性0.15基础理论与基本技能0.20撰写质量0.20可行性0.15评阅人评定成绩（合计）评阅人评语：评阅人签字：年月日毕业设计成绩评定表（答辩委员会用）姓名李甲吉班级学号0852124专业机械电子工程题目门架式专用工业机械手设计评价要素权重评分成绩选题0.15调查报告0.10创新性0.10基础理论与基本技能0.10撰写质量0.10可行性0.15答辩0.30答辩委员会评定成绩（合计）答辩委员会评语：答辩委员会主席签字：年月日答辩委员会记录答辩学生姓名：李甲吉班级：08521答辩记录：答辩委员会主席签名：年月日本件在学生本人论文留存答辩委员会委员名单主席：委员：秘书：毕业设计综合成绩表姓名李甲吉专业机械电子工程班级08521题目门架式专用工业机械手设计指导教师评定成绩（X）评阅人评定成绩（Y）答辩委员会评定成绩（Z）0.3X+0.3Y+0.4Z等级填表人：教学副院长：本件投学生本人档案答辩委员会委员名单主席：委员：秘书：毕业设计综合成绩表姓名李甲吉专业机械电子工程班级08521题目门架式专用工业机械手设计指导教师评定成绩（X）评阅人评定成绩（Y）答辩委员会评定成绩（Z）0.3X+0.3Y+0.4Z等级填表人：教学副院长：长春理工大学光电信息学院毕业设计机器人文章出处：机械制造专业英语主编：章跃节选自第21课机器人工业机器人是在生产环境中用以提高生产效率的工具，它能做常规乏味的装配线工作，或能做那些对于工人来说是危险的工作，例如：第一代工业机器人是用来在核电站中更换核燃料棒，如果人去做这项工作，将会遭受有害射线的辐射。工业机器人亦能工作在装配线上将小元件装配到一起，如将电子元件安放在电路印刷板，这样，工人就能从这项乏味的常规工作中解放出来。机器人也能按程序要求用来拆除炸弹，辅助残疾人，在社会的很多应用场合下履行职能。机器人可以认为是将手臂末端的工具、传感器和手爪移动到程序指定位置的一种机器。当机器人到达位置后，它将执行某种任务。这些任务可以是焊接、密封、机器装料、拆装以及装配工作。除了编程以及系统的开停之外，一般来说这些工作可以在无人干预下完成。如下叙述的是机器人系统基本术语：1.机器人是一个可编程、多功能的机械手，通过给要完成的不同任务编制各种动作，它可以运动零件、材料、工具以及特殊装置。这个基本定义引导出后续段落的其他定义，从而描绘出一个完整的机器人系统。2.预编程位置点是机器人为完成工作而必须跟踪的轨迹。在某些位置点上机器人将停下来做某些操作，如装配零件、喷涂油漆或者焊接。这些预编程点贮存在机器人的贮存器中，并为后续的连续操作所调用，而且这些预编程点像其他程序数据一样，可在日后随工作需要而变化。因且，正是这种可编程的特征，一个工业机器人很像一台计算机，数据可以在这里储存、后续调用与编辑。3.机械手是机器人的手臂，它使机器人能弯屈、延伸和旋转，提供这些运动的是机械手的轴，亦是所谓的机械手的自由度。一个机械人能有3-16轴，自由度一词总是与机器人轴数相关。4.工具和手爪不是机器人自身组成部分，但它们是安装在机器人手臂末端的附件。这些连在机器人手臂末端的附件可使机器人抬起工件、点焊、刷漆、电焊弧、钻孔、打毛刺以及根据机器人的要求去做各种各样的工作。5.机器人系统还可以控制机器人的工作单元，工作单元是机器人执行任务所处的整体环境，该单元包括控制器、机械手、工作平台、安全保护装置或者传输装置。所有这些为保证机器人完成自己任务而必需的装置都包括在这一工作单元中。另外，来自外设的信号与机器人何时装配工作、取工件或放工件到传输装置上。机器人系统有三个基本不见：机械手、控制器和动力源。A机械手机械手做机器人系统中粗重工作，它包括两个部分：机构和附件,机械手也有联接附件基座，如下图所示一机器人基座与附件之间的联接情况。机械手基座通常固定在工作区域的地基上，有时基座也可以移动，在这种情况下基座安装在导轨或者轨道上，允许机械手从一个位置移动到另外一个位置。正如前面所提到的那样，附件从机器人基座上延伸出来，附件就是机器人的手臂，它可以是直线型，也可以是轴节型手臂，轴节型手臂也是大家所知的关节型手臂。机械臂使机械手产生各轴的运动。这些轴连在一个安装基座上，然后再练到托架上，托架确保机械手停留在某一位置。在手臂的末端上，连接着手腕，手腕由辅助轴和手腕凸缘组成，手腕是让机器人用户在手腕凸缘上安装不同工具来做不同种工作。机器手的轴使机械手在某一区域内执行任务，我们将这个区域为机器人的工作单元，该区域的大小与机械手的尺寸相对应，一个典型装配机器人的工作单元。随着机器人机械结构尺寸的增加，工作单元的范围也必须相应增加。机械手的运动由执行元件或驱动系统来控制。执行元件或驱动系统允许各轴在工作单元内运动。驱动系统可用电气液压和气压动力，驱动系统所产生的动力经机构转变为机械能，驱动系统与机械传动链相匹配。由链、齿轮和滚珠丝杠组成的机械传动链驱动着机器人的各轴。 B.控制器机器人控制器是工作单元的核心。控制器储存着预编程序供后续条用、控制外设，及与厂内计算机进行通讯以满足产品经常更新的需要。控制器用于控制机械手运动和在工作单元内控制机器人外设。用户可通过手持的示教盒将机械手运动的程序编入控制器。这些信息储存在控制器的存储器中以备后续调用，控制器存储了机器人系统的所有编程数据，它能存储几个不同的程序，并且所有这些程序均能编辑。控制器要求能够在工作单元内与外设进行通信。例如控制器有一个输入端，它能标识某个机加工操作何时完成。当该加工循环完成后，输入端接通，告诉控制器定位机械手以便能抓取以加工工件，随后机械手抓取一未加工工件，将其放置在机床上。接着，控制器给机床开始加工的信号。控制器可以由根据时间顺序而步进的机械式轮毂组成，这种类型的控制器可用在非常简单的机械系统中。用于大多数机器人系统中的控制器代表现代电子学的水平，是更复杂的装置，即它们是由微处理器操纵的。这些微处理器可以是8位，16位或32位处理器。它们可以使得控制器在操作工程中显得非常柔性。控制器能通过通信线发送电信号，使它能与机器手各轴交流信息，在机器人的机械手和控制器之间的双向交流信息可以保持系统操作和位置经常更新，控制器亦能控制安装在机器人手腕上的任何工具。控制器也有与厂内各计算机进行通信的任务，这种通信联系使机器人成为计算机辅助制造（CAM）系统的一个组成部分。存储器。基于微处理器的系统运行时要与固态的存储装置相连,这些存储装置可以是磁泡，随机存储器、软盘、磁带等。每种记忆存储装置均能贮存、编辑信息以备后续调用和编辑。C.动力源动力源是给机器人和机器手提供动力的单元。传给机器人系统的动力源有两种，一种是用于控制器的交流电，另一种是用于驱动机械手各轴的动力源，例如，如果机器人的机械手是由液压和气压驱动的，控制信号便传送到这些装置中，驱动机器人运动。对于每一个机器人系统，动力是用来操纵机械手的。这些动力可来源于液压动力源、气压动力源或电源，这些能源是机器人工作单元整体的一部分。不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。从机器人的用途来分，可以分为两大类：军用机器人：地面军用机器人地面机器人主要是指智能或遥控的轮式和履带式车辆.地面军用机器人又可分为自主车辆和半自主车辆。自主车辆依靠自身的智能自主导航,躲避障碍物,独立完成各种战斗任务;半自主车辆可在人的监视下自主行使,在遇到困难时操作人员可以进行遥控干预。无人机被称为空中机器人的无人机是军用机器人中发展最快的家族，从1913年第一台自动驾驶仪问世以来，无人机的基本类型已达到300多种，目前在世界市场上销售的无人机有40多种。美国几乎参加了世界上所有重要的战争。由于它的科学技术先进，国力较强，因而80多年来，世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的。美国是研究无人机最早的国家之一，今天无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看，美国均居世界首位。综观无人机发展的历史，可以说现代战争是无人机发展的动力，高新技术的发展是它不断进步的基础。水下机器人水下机器人分为有人机器人和无人机器人两大类：有人潜水器机动灵活，便于处理复杂的问题，担任的生命可能会有危险，而且价格昂贵。无人潜水器就是人们所说的水下机器人，“科夫”就是其中的一种。它适于长时间、大范围的考察任务，近20年来，水下机器人有了很大的发展，它们既可军用又可民用。随着人对海洋进一步地开发，21世纪它们必将会有更广泛的应用。按照无人潜水器与水面支持设备（母船或平台）间联系方式的不同，水下机器人可以分为两大类：一种是有缆水下机器人，习惯上把它称做遥控潜水器，简称ROV；另一种是无缆水下机器人，潜水器习惯上把它称做自治潜水器，简称AUV。有缆机器人都是遥控式的，按其运动方式分为拖曳式、（海底）移动式和浮游（自航）式三种。无缆水下机器人只能是自治式的，目前还只有观测型浮游式一种运动方式，但它的前景是光明的。空间机器人空间机器人是一种低价位的轻型遥控机器人，可在行星的大气环境中导航及飞行。为此，它必须克服许多困难，例如它要能在一个不断变化的三维环境中运动并自主导航；几乎不能够停留；必须能实时确定它在空间的位置及状态；要能对它的垂直运动进行控制；要为它的星际飞行预测及规划路径。民用机器人：工业机器人工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。且这种操作机可以固定在一个地方，也可以在往复运动的小车上。服务机器人服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，到目前为止尚没有一个严格的定义，不同国家对服务机器人的认识也有一定差异。服务机器人的应用范围很广，主要从事维护、保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。德国生产技术与自动化研究所所长施拉夫特博士给服务机器人下了这样一个定义：服务机器人是一种可自由编程的移动装置，它至少应有三个运动轴，可以部分地或全自动地完成服务工作。这里的服务工作指的不是为工业生产物品而从事的服务活动，而是指为人和单位完成的服务工作。娱乐机器人娱乐机器人以供人观赏、娱乐为目的，具有机器人的外部特征，可以像人，像某种动物，像童话或科幻小说中的人物等。同时具有机器人的功能，可以行走或完成动作，可以有语言能力，会唱歌，有一定的感知能力。类人机器人从其他类别的机器人可以看出，大多数的机器人并不像人，有的甚至没有一点人的模样，这一点使很多机器人爱好者大失所望。也许你会问，为什么科学家不研制类人机器人？这样的机器人会更容易让人接受。其实，研制出外观和功能与人一样的机器人是科学家们梦寐以求的愿望，也是他们不懈追求的目标。然而，研制出性能优异的类人机器人，其最大的难关就是双足直立行走。因为机器人与人的学习方式不一样。一个婴儿要先学走，再学跑；而机器人则要先学跑，再学走。也就是说机器人学跑更容易些。农业机器人由于机械化、自动化程度比较落后，“面朝黄土背朝天，一年四季不得闲”成了我国农民的象征。但近年农业机器人的问世，有望改变传统的劳动方式。在农业机器人的方面，目前日本居于世界各国之首。国际机器人领域发展近几年有如下几个趋势：1工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的103万美元降至97年的65万美元。2机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市3工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。4机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。5虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。6当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。7机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。外人原文文献：RobotsThe industrial robot is used in the manufacturing environment to increase productivity . It can be used to do routine and tedious assembly line jobs , or it can perform jobs that might be hazardous to do routine and tedious assembly line jobs , or it can perform jobs that might be hazardous to the human worker . For example , one of the first industrial robots was used to replace the nuclear fuel rods in nuclear power plants . A human doing this job might be exposed to harmful amounts of radiation . The industrial robot can also operate on the assembly line , putting together small components , such as placing electronic components on a printed circuit board . Thus , the human worker can be relieved of the routine operation of this tedious task . Robots can also be programmed to defuse bombs , to serve the handicapped , and to perform functions in numerous applications in our society .The robot can be thought of as a machine that will move an end-of-arm tool , sensor , and gripper to a preprogrammed location . When the robot arrives at this location , it will perform some sort of task . This task could be welding , sealing , machine loading , machine unloading , or a host of assembly jobs . Generally , this work can be accomplished without the involvement of a human being , except for programming and for turning the system on and off .The basic terminology of robotic systems is introduced in the following : 1. A robot is a reprogrammable , multifunctional manipulator designed to move parts , materials , tools , or special devices through variable programmed motions for the performance of a variety of different task . This basic definition leads to other definitions , presented in the following paragraphs , that give a complete picture of a robotic system . 2. Preprogrammed locations are paths that the robot must follow to accomplish work . At some of these locations , the robot will stop and perform some operation , such as assembly of parts , spray painting , or welding . These preprogrammed locations are stored in the robots memory and are recalled later for continuous operation . Furthermore , these preprogrammed locations , as well as other program data , can be changed later as the work requirements change . Thus , with regard to this programming feature , an industrial robot is very much like a computer , where data can be stored and later recalled and edited .3. The manipulator is the arm of the robot . It allows the robot to bend , reach , and twist . This movement is provided by the manipulators axes , also called the degrees of freedom of the robot . A robot can have from 3 to 16 axes . The term degrees of freedom of freedom will always relate to the number of axes found on a robot .4. The tooling and grippers are not part of the robotic system itself ; rather , they are attachments that fit on the end of the robots arm . These attachments connected to the end of the robots arm allow the robot to lift parts , spot-weld , paint , arc-weld , drill , deburr , and do a variety of tasks , depending on what is required of the robot .5. The robotic system can also control the work cell of the operating robot . the work cell of the robot is the total environment in which the robot must perform its task . Included within this cell may be the controller , the robot manipulator , a work table , safety features , or a conveyor . All the equipment that is required in order for the robot to do its job is included in the work cell . In addition , signals from outside devices can communicate with the robot in order to tell the robot when it should assemble parts , pick up parts , or unload parts to a conveyor .The robotic system has three basic components : the manipulator , the controller , and the power source .A . Manipulator The manipulator , which does the physical work of the robotic system , consists of two sections : the mechanical section and the attached appendage . The manipulator also has a base to which the appendages are attached . Fig.1 illustrates the connection of the base and the appendage of a robot .The base of the manipulator is usually fixed to the floor of the work area . Sometimes , though , the base may be movable . In this case , the base is attached to either a rail or a track , allowing the manipulator to be moved from one location to another .As mentioned previously , the appendage extends from the base of the robot . The appendage is the arm of the robot . It can be either a straight , movable arm or a jointed arm . the jointed arm is also known as an articulated arm .The appendages of the robot manipulator give the manipulator its various axes of motion . These axes are attached to a fixed base , which , in turn , is secured to a mounting . This mounting ensures that the manipulator will remain in one location。At the end of the arm , a wrist is connected . The wrist is made up of additional axes and a wrist flange . The wrist flange allows the robot user to connect different tooling to the wrist for different jobs . The manipulators axes allow it to perform work within a certain area . This area is called the work cell of the robot , and its size corresponds to the size of the manipulator . Fig.2 illustrates the work cell of a typical assembly robot . As the robots physical size increases , the size of the work cell must also increase .The movement of the manipulator is controlled by actuators , or drive systems . The actuators , or drive system , allows the various axes to move within the work cell . The drive system can use electric , hydraulic , or pneumatic power . The energy developed by the drive system is converted to mechanical power by various mechanical drive systems .The drive systems are coupled through mechanical linkages .These linkages, in turn , drive the different axes of the robot . The mechanical linkages may be composed of chains , gears ,and ball screws.B. ControllerThe controller in the robotic system is the heart of the operation. The controller stores preprogrammed information for later recall, control peripheral devices, and communicates with computers within the plant for constant updates in production The controllers is used to control the robot manipulators movements as well as to control peripheral components within the work cell. The user can program the movements of the manipulator into the controller through the use of a hand-held teach pendent. This information is stored in the memory of the controller for later recall. The controller stores all program data of the robotic system. It can store several different programs, and any of these programs can be edited.The controller is also required to communicate with peripheral equipment within the work cell. For example, the controller has an input line that identifies when a machining operation is completed. When the machine cycle is completed, the input line turns on, telling the controller to position the manipulator so that it can pick up the finished part. Then, a new part is picked up by the manipulator and placed into the machine. Next, the controller signals the machine to start operation.The controller can be made from mechanically operated drums that step through a sequence of events. This type of controller operates with a very simple robotic system. The controllers found on the majority of robotic systems are more complex devices and represent state-of-the-art electronics. That is, they are microprocessor-operated. These microprocessors are either 8-bit, 16-bit, or 32-bit processors. This power allows the controller to be very flexible in its operation.The controller can send electric signals over communication lines that allow it to talk with the various axes of manipulator. This two-way communication between the robot manipulator and the controller maintains a constant update of the location and the operation of the system. The controller also controls any tooling placed on the end of the robots wrist. The controller also has the job of communicating with the different plant computers . The communication link establishes the robot as part of a computer-assisted manufacturing (CAM) system.As the basic definition stated , the robot is a reprogrammable , multifunctional manipulator . Therefore , the controller must contain some type of memory storage . The microprocessor-based systems operate in conjunction with solid-state memory devices . These memory devices may be magnetic bubbles , random-access memory , floppy disks , or magnetic tape . Each memory storage device stores program information for later recall or for editing .C. Power supplyThe power supply is the unit that supplies power to the controller and the manipulator . Two types of power are delivered to the robotic system . One type of power is the AC power for operation of the controller . The other type of power is used for driving the various axes of the manipulator . For example , if the robot manipulator id controlled by hydraulic or pneumatic manipulator drives , control signals are sent to these devices , causing motion of the robot .For each robotic system , power is required to operate the manipulator . This power can be developed from either a hydraulic power source , a pneumatic power source , or an electric power source , These power sources are part of the total components of the robotic work cell . The different functions robot also one after another appears, and enlivened in the different domain, from the space to the underground, developed from the industry broadly to the agriculture, the forest, the herd, the fishing, even entered the common family. Robots many type, broad application, affects the depth, is we are unexpected. Divides from robots use, may divide into two broad headings:Military robot: ground military robot The ground robot is mainly refers to the intelligence or the remote control wheeled and the track-laying vehicle. The ground military robot may divide into the independent vehicles and half independent vehicles. The independent vehicles depend upon the own intelligent autonomous navigation, the avoidance obstacle, the independence complete each kind of combat mission; Half independent vehicles may exercise independently under persons surveillance, when encounters the difficulty the operators may carry on the remote control intervention. unmanned aerial vehicleIs called the airborne robots unmanned aerial vehicle is in the military robot develops the quickest family, the first autopilot has been published since 1913, unmanned aerial vehicles fundamental type has achieved 300 many kinds, at present the unmanned aerial vehicle which sells in the world market has 40 many kinds. The US participated in nearly the world all important wars. Is advanced as a result of its science and technology, the national strength is strong, thus 80 for many years, the world unmanned aerial vehicles development basically has been prompts forward by the line. The US studies one of unmanned aerial vehicle earliest countries, regardless of today looking from technical level or unmanned aerial vehicles type and quantity, the US occupies the world leader. the comprehensive survey unmanned aerial vehicle develops the history, may say that the modern warfare is the power which the unmanned aerial vehicle develops, the high technology and new technology development is the foundation which it progresses unceasingly. underwater robotThe underwater robot divides into some person of robots and nobody robot two broad headings: Some person of submersibles mobile nimble, is advantageous for the processing complex question, holds the post the life will possibly have the danger, moreover the price will be expensive. The unmanned submersible is the underwater robot which the people said that “Shinao” is one kind. It is suitable for the long time, the wide range inspection duty, in the recent 20 years, the underwater robot had the very big development, they both may military and be possible civil. Further develops along with the human to the sea, in the 21st century they will certainly to have a more widespread application. According to the unmanned submersible and the water surface support equipment (depot ship or platform) contact methods difference, the underwater robot may divide into two broad headings: One kind has the cable underwater robot, in the custom is called as it controls remotely the submersibles, is called ROV; Another kind does not have the cable underwater robot, in the submersibles custom is called as it the autonomous submersibles, is called AUV. Has the cable robot is the remote control type, divides into towed, (seabed) according to its mode of motion the mobile and the float (from navigation) the formula three kinds. Does not have the cable underwater robot only to be able to be autonomous -like, at present also only then the observation float type one mode of motion, but its prospect is bright. spatial robotThe spatial robot is one kind of low end light teleoperator, may in the planet atmospheric environment the guidance and the flight. Therefore, it must overcome many difficulties, for example it must be able, in changes unceasingly in three dimensional environment movement and autonomous navigation; Cannot pause nearly; Must be able real-time to determine it in the spatial position and the condition; Must be able to carry on the control primarily to the American its vertical movement; Must forecast and plan the way for its star border flight.Civil robot: industry robot The industry robot is refers to the industry the application one kind can carry on the automatic control, to be possible to duplicate programs, multi-purpose, the multi-degrees-of-freedom, the multipurpose operation machine, can transport the material, the work piece or manages the tool, with completes each kind of work. And this kind of operation machine may fix in a place, may also on the reciprocal motion car. service robotThe service robot is in a robot familys young member, so far still did not have a strict definition, the different country to serves robots understanding also to have certain difference. Serves robots application scope to be very broad, is mainly engaged in work and so on maintenance, maintenance, repair, transportation, clean, security, rescue, guardianship. The German production technology and Institute of Automation manager executed Dr. Lafute for to serve the robot to give this kind of definition: Serves the robot is the shifter which one kind may program freely, it should have three motive axles at least, may partially or the completely automatic completes the services. Here services refer to are not the servicing activities which is engaged in for the industrial production goods, but refers to the services which the manner and the unit complete. entertainment robotThe entertainment robot take watches, the entertainment for the human as a goal, has robots exterior characteristic, may look like the human, some kind of animal, looks like in the fairy tale or the science fiction character likely and so on. Simultaneously has robots function, may walk or complete the movement, may have the verbal skill, will sing, has certain sensation ability. kind of person robot May see from other categorys robot, the majority robots do not look like the human, some do not even have a persons appearance, this point to cause many robot amateurs to be greatly disappointed. Perhaps you will ask, for system class person robot? Such robot will be easier to let the human accept. Actually, develops the outward appearance and the function and persons same robot is the desire which the scientists long for even in dreams, is also the goal which they pursue unremittingly. However, develops the performance outstanding kind of person robot, its biggest difficulty is both feet erectness walks. Because the robot and persons study way is dissimilar. A baby wants to study first walks, then studies runs; But the robot must study first runs, then studies walks. That is the robot study runs easier. agricultural robotBecause the mechanization, the automaticity are quite backward, “the surface faces upwards toward the loess back, did not have time throughout the year” has become our country farmers symbol. But recent years agricultural robots being published, hopefully changed traditional the work way. In the agricultural robots aspect, Japan resides in head at present the various countries.The overseas robot domain development has the following several tende

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