下面是范文網(wǎng)小編收集的工業(yè)機(jī)器人實(shí)習(xí)報(bào)告共5篇 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)報(bào)告，供大家賞析。

工業(yè)機(jī)器人實(shí)習(xí)報(bào)告共1

　　引言

　　機(jī)器人的誕生和機(jī)器人學(xué)的建立及發(fā)展，是20世紀(jì)自動(dòng)控制領(lǐng)域最具說(shuō)服力的成就，是20世紀(jì)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重大成果?，F(xiàn)在全世界已經(jīng)有100萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人，銷(xiāo)售額每年增加20%及以上。機(jī)器人技術(shù)和工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)交叉和綜合的體現(xiàn)，先進(jìn)機(jī)器人的發(fā)展代表著國(guó)家綜合科技實(shí)力和水平，因此目前許多國(guó)家都已經(jīng)把機(jī)器人技術(shù)列入本國(guó)21世紀(jì)高科技發(fā)展計(jì)劃隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，機(jī)器人已從傳統(tǒng)的制造業(yè)進(jìn)入人類(lèi)的工作和生活領(lǐng)域，另外，隨著需求范圍的擴(kuò)大，機(jī)器人結(jié)構(gòu)和形態(tài)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化。高端系統(tǒng)具有明顯的仿生和智能特征，其性能不斷提高，功能不斷擴(kuò)展和完善；各種機(jī)器人系統(tǒng)便逐步向具有更高智能和更密切與人類(lèi)社會(huì)融洽的方向發(fā)展。

　　一、早期機(jī)器人的發(fā)展

　　機(jī)器人的起源要追溯到3000多年前?！皺C(jī)器人”是存在于多種語(yǔ)言和文字的新造詞，它體現(xiàn)了人類(lèi)長(zhǎng)期以來(lái)的一種愿望，即創(chuàng)造出一種像人一樣的機(jī)器或人造人，以便能夠代替人去進(jìn)行各種工作。

　　直到四十多年前，“機(jī)器人”才作為專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)加以引用，然而機(jī)器人的概念在人類(lèi)的想象中卻已存在三千多年了。早在我國(guó)西周時(shí)代（公元前1066年~前771年），就流傳著有關(guān)巧匠偃師獻(xiàn)給周穆王一個(gè)藝妓（歌舞機(jī)器人）的故事。

　　春秋時(shí)代（公元前770~前467）后期，被稱(chēng)為木匠祖師爺?shù)聂敯?，利用竹子和木料制造出一個(gè)木鳥(niǎo)，它能在空中飛行，“三日不下”，這件事在古書(shū)《墨經(jīng)》中有所記載，這可稱(chēng)得上世界第一個(gè)空中機(jī)器人。

　　東漢時(shí)期（公元25~220），我國(guó)大科學(xué)家張衡，不僅發(fā)明了震驚世界的“候風(fēng)地動(dòng)儀”，還發(fā)明了測(cè)量路程用的“計(jì)里鼓車(chē)”，車(chē)上裝有木人、鼓和鐘，每走1里，擊鼓1次，每走10里擊鐘一次，奇妙無(wú)比。

　　三國(guó)時(shí)期的蜀漢（公元221~263），丞相諸葛亮既是一位軍事家，又是一位發(fā)明家。他成功地創(chuàng)造出“木牛流馬”，可以運(yùn)送軍用物資，可成為最早的陸地軍用機(jī)器人。

　　在國(guó)外，也有一些國(guó)家較早進(jìn)行機(jī)器人的研制。公元前3世紀(jì)，古希臘發(fā)明家戴達(dá)羅斯用青銅為克里特島國(guó)王邁諾斯塑造了一個(gè)守衛(wèi)寶島的青銅衛(wèi)士塔羅斯。

　　在公元前2世紀(jì)出現(xiàn)的書(shū)籍中，描寫(xiě)過(guò)一個(gè)具有類(lèi)似機(jī)器人角色的機(jī)械化劇院，這些角色能夠在宮廷儀式上進(jìn)行舞蹈和列隊(duì)表演。

　　公元前2世紀(jì)，古希臘人發(fā)明了一個(gè)機(jī)器人，它是用水、空氣和蒸汽壓力作為動(dòng)力，能夠動(dòng)作，會(huì)自己開(kāi)門(mén)，可以借助蒸汽唱歌。

　　1662年，日本人竹田近江，利用中標(biāo)技術(shù)發(fā)明了能進(jìn)行表演的自動(dòng)機(jī)器玩偶；到了18世紀(jì)，日本人若井源大衛(wèi)門(mén)和源信，對(duì)該玩偶進(jìn)行了改進(jìn)，制造出了端茶玩偶，該玩偶雙手端著茶盤(pán)，當(dāng)講茶杯放到茶盤(pán)上后，它就會(huì)走向客人將茶送上，客人取茶杯時(shí)，它會(huì)自動(dòng)停止走動(dòng)，帶客人喝完茶姜茶被放回茶盤(pán)之后，他就會(huì)轉(zhuǎn)回原來(lái)的地方，煞是可愛(ài)。

　　法國(guó)的天才冀師杰克·戴·瓦克遜，于1738年發(fā)明了一直機(jī)器鴨，他會(huì)游泳。喝水、吃東西和排泄，還會(huì)嘎嘎叫。

　　瑞士鐘表名匠德羅斯父子三人于公元1768~1774年間，設(shè)計(jì)制造出三個(gè)像真人一樣大小的機(jī)器人——寫(xiě)字偶人、繪圖偶人和彈風(fēng)琴偶人。它們是由凸輪控制和彈簧驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)機(jī)器，至今還作為國(guó)寶保存在瑞士納切特爾市藝術(shù)和歷史博物館內(nèi)。同時(shí)，還有德國(guó)梅林制造的巨型泥塑偶人“巨龍哥雷姆”，日本物理學(xué)家細(xì)川半藏設(shè)計(jì)的各種自動(dòng)機(jī)械圖形，法國(guó)杰夸特設(shè)計(jì)的機(jī)械式可編程織造機(jī)等。 1770年，美國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種報(bào)時(shí)鳥(niǎo)，一到整點(diǎn)，這種鳥(niǎo)的翅膀、頭和喙便開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)發(fā)出叫聲，他的主彈簧驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，是活塞壓縮空氣而發(fā)出叫聲，同時(shí)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)翅膀、頭運(yùn)動(dòng)。 1893年，加拿大摩爾設(shè)計(jì)的能行走的機(jī)器人“安德羅丁”，是以蒸汽為動(dòng)力的。這些機(jī)器人工藝珍品，標(biāo)志著人類(lèi)在機(jī)器人從夢(mèng)想到現(xiàn)實(shí)這一漫長(zhǎng)道路上，前進(jìn)了一大步。

　　二、近代機(jī)器人的發(fā)展

　　1920年，原捷克斯洛伐克劇作家卡雷爾·凱培克在他的科幻情節(jié)劇《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》中，第一次提出了“機(jī)器人” （Robot）這個(gè)名詞，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。在捷克語(yǔ)中，Robot這個(gè)詞是指一個(gè)賦役的努力。

　　20世紀(jì)初期，機(jī)器人已躁動(dòng)于人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的母胎之中，人們含有幾分不安地期待著它的誕生。他們不知道即將問(wèn)世的機(jī)器人將是個(gè)寵兒，還是個(gè)怪物。針對(duì)人類(lèi)社會(huì)對(duì)即將問(wèn)世的機(jī)器人的不安，美國(guó)著名科學(xué)幻想小說(shuō)家阿西莫夫于1950年在他的小說(shuō)《我是機(jī)器人》中，首先使用了機(jī)器人學(xué)（Robotics）這個(gè)詞來(lái)描述與機(jī)器人有關(guān)的科學(xué)，并提出了有名的“機(jī)器人三守則”：

　?。?） 機(jī)器人必須不危害人類(lèi)，也不允許他眼看人將受害而袖手旁觀； （2） 機(jī)器人必須絕對(duì)服從于人類(lèi)，除非這種服從有害于人類(lèi)；

　　（3） 機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非為了保護(hù)人類(lèi)或者是人類(lèi)命令它做出犧牲。

　　這三條守則，給機(jī)器人社會(huì)賦以新的倫理性，并使機(jī)器人概念通俗化更易于為人類(lèi)社會(huì)所接受。至今，它仍為機(jī)器人研究人員、設(shè)計(jì)制造廠家和用戶(hù)，提供了十分有意義的指導(dǎo)方針。

　　wps_clip_image- 圖一 第一代機(jī)器人

　　通?？蓪C(jī)器人分為三代。第一代是可編程機(jī)器人（如圖一）。這類(lèi)機(jī)器人一般可以根據(jù)操作員所編的程序，完成一些簡(jiǎn)單的重復(fù)性操作。這一帶機(jī)器人從20世紀(jì)60年代后半期開(kāi)始投入使用，目前他在工業(yè)界得到了廣泛應(yīng)用。第二代是感知機(jī)器人（如圖二），即自適應(yīng)機(jī)器人，它是在第一代機(jī)器人的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，具有不同程度的“感知”能力。這類(lèi)機(jī)器人在工業(yè)界已有應(yīng)用。第三代機(jī)器人將具有識(shí)別、推理、規(guī)劃和學(xué)習(xí)等智能機(jī)制，它可以把感知和行動(dòng)智能化結(jié)合起來(lái)，因此能在非特定的環(huán)境下作業(yè)，故稱(chēng)之為智能機(jī)器人（如圖三）。目前，這類(lèi)機(jī)器人處于試驗(yàn)階段，將向?qū)嵱没较虬l(fā)展。 wps_clip_image- 圖二第二代機(jī)器人

　　今日工業(yè)機(jī)器人的最早研究可追溯到第二次大戰(zhàn)后不久。在40年代后期，橡樹(shù)嶺和阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室就已開(kāi)始實(shí)施計(jì)劃，研制遙控式機(jī)械手，用于搬運(yùn)放射性材料。這些系統(tǒng)是“主從”型的，用語(yǔ)準(zhǔn)確地“模仿”操作員手和臂的動(dòng)作。主機(jī)械手由使用者進(jìn)行導(dǎo)引做一連串動(dòng)作，而從機(jī)械手盡可能準(zhǔn)確地模仿主機(jī)械手的動(dòng)作，后來(lái)用機(jī)械耦合主從機(jī)械手的動(dòng)作加入力的反饋，使操作員能夠感覺(jué)到從機(jī)械手及其環(huán)境之間產(chǎn)生的力。50年代中期，機(jī)械手中的機(jī)械耦合被液壓裝置所取代，如通用電氣公司的“巧手人”機(jī)器人和通用制造廠的“怪物”I型機(jī)器人。1954年提出了“通用重復(fù)操作機(jī)器人”的方案，并在1961年獲得了專(zhuān)利。同一時(shí)期誕生了利用肌肉生物電流控制的上臂假肢。 wps_clip_image-1709 圖三 第三代機(jī)器人

　　1958年，被譽(yù)為“工業(yè)機(jī)器人之父”的Joseph Berger創(chuàng)建了世界上第一個(gè)機(jī)器人公司——Unimation（Univeral Automation）公司，并參與設(shè)計(jì)了第一臺(tái)Unimate機(jī)器人（如圖四）。這是一臺(tái)用于壓鑄的五軸液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，手臂的控制由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成。它采用了分離式固體數(shù)控元件，并裝有存儲(chǔ)信息的磁鼓，能夠記憶完成180個(gè)工作步驟。與此同時(shí)，另一家美國(guó)公司——AMF公司也開(kāi)始研制工業(yè)機(jī)器人，即Versatran（Versatile Transfer）機(jī)器人。它主要用于機(jī)器之間的物料運(yùn)輸、采用液壓驅(qū)動(dòng)。該機(jī)器人的手臂可以繞底座回轉(zhuǎn)，沿垂直方向升降，也可以沿半徑方向伸縮。一般認(rèn)為Unimate和Versatran機(jī)器人是世界上最早的工業(yè)機(jī)器人。 wps_clip_image- 圖四 Unimate機(jī)器人

　　1959年，美國(guó)Consolidated Controls公司研制出第一代工業(yè)機(jī)器人原型。1960年美國(guó)機(jī)床鑄造公司（AMF）生產(chǎn)出圓柱坐標(biāo)的VERSATRAN型機(jī)器人，可做點(diǎn)位和軌跡控制，同年第一批電焊機(jī)器人用于工業(yè)生產(chǎn)。隨后，美國(guó)Unimation公司研制出球坐標(biāo)的UNIMATE型機(jī)器人，它采用電液伺候驅(qū)動(dòng)，磁鼓存儲(chǔ)，可完成近200種示教在線(xiàn)動(dòng)作。

　　可以說(shuō)，60年代和70年代是機(jī)器人發(fā)展最快、最好的時(shí)期，這期間的各項(xiàng)研究發(fā)明有效地推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和推廣。主要成就如表一。 表一 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展編年表 機(jī)器人表

　　雖然，編程機(jī)器人是一種新穎而有效的制造工具，但到了60年代，利用傳感器反饋大大增強(qiáng)機(jī)器人柔性的趨勢(shì)就已經(jīng)很明顯了。60年代早期，厄恩斯特于1962年介紹了帶有觸覺(jué)傳感器的計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手的研制情況。這種稱(chēng)為MH-1的裝置能“感覺(jué)”到塊狀材料，用此信息控制機(jī)械手，把塊狀材料堆起來(lái)，無(wú)需操作員幫助。這種工作是機(jī)器人在合理的非結(jié)構(gòu)性環(huán)境中具有自適應(yīng)特性的一例。機(jī)械手系統(tǒng)是六自由度ANL Model-8型操作機(jī)，由一臺(tái)TX-O計(jì)算機(jī)通過(guò)接口裝置進(jìn)行控制。此研究項(xiàng)目后來(lái)成為MAC計(jì)劃的一部分，在機(jī)械手上又增加了電視攝像機(jī)，開(kāi)始進(jìn)行機(jī)器感覺(jué)研究。與此同時(shí)，湯姆威克和博奈也于1962年研制出一種裝有壓力傳感器的手爪樣機(jī)，可檢測(cè)物體，并向電機(jī)輸入反饋信號(hào)，啟動(dòng)一種或兩種抓取方式。一旦手爪接觸到物體，與物體大小和質(zhì)量成比例的信息就通過(guò)這些壓力敏感元件傳輸?shù)接?jì)算機(jī)1963年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司推出了VERSATRAN機(jī)器人商品，同年初，還研制了多種操作機(jī)手臂，如Roehampton型和Edinburgh型手臂。

　　在60年代后期，麥卡錫于1968年和他在斯坦福工人智能實(shí)驗(yàn)室的同事報(bào)告了有手、眼和耳（即機(jī)械手、電視攝象機(jī)和拾音器）的計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)情況。他們表演了一套能識(shí)別語(yǔ)音命令、“看見(jiàn)”散放在桌面上的方塊和按指令進(jìn)行操作的系統(tǒng)。皮珀也在1968年研究了計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題。在1971年卡恩和羅恩分析了機(jī)械限位手臂開(kāi)關(guān)式（最短時(shí)間）控制的動(dòng)力學(xué)和控制問(wèn)題。

　　這時(shí)，其他國(guó)家（特別是日本）也開(kāi)始認(rèn)識(shí)到工業(yè)機(jī)器人的潛力。早在1968年，日本川崎重工業(yè)公司與Unimation公司談判，購(gòu)買(mǎi)了其機(jī)器人專(zhuān)利。1969年，機(jī)器人出現(xiàn)了不尋常的新發(fā)展，通用電氣公司為誒過(guò)陸軍研制了一種試驗(yàn)性步行車(chē)。同年，研制出了“波士頓”機(jī)械手，次年又研制出了“斯坦福”機(jī)械手。后者裝有攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)控制器。把這些機(jī)械手用作機(jī)器人的操作機(jī)，是一些重大的機(jī)器人研究工作開(kāi)始了。對(duì)“斯坦?！睓C(jī)械手所做的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是根據(jù)各種策略自動(dòng)地堆放狀材料。在當(dāng)時(shí)對(duì)于自動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作。1974年Cincinnati Milacron公司推出了第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，定名為“The Tomorrow Tool”。它能舉起重達(dá)的物體，并能跟蹤裝配線(xiàn)上的各種移動(dòng)物體。

　　在此期間，智能機(jī)器人的研究也有進(jìn)展，1961年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出有觸覺(jué)的MH-1型機(jī)器人，在計(jì)算機(jī)控制下用來(lái)處理放射性材料。1968年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出名為SHAKEY的智能移動(dòng)機(jī)器人。從60年代后期起，噴漆、弧焊機(jī)器人相繼在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，由加工中心和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性加工單元標(biāo)志著單件小批生產(chǎn)方式的一個(gè)新的高度。幾個(gè)工業(yè)化國(guó)家競(jìng)相開(kāi)展了具有視覺(jué)、觸覺(jué)、多手、多足，能超越障礙、鉆洞、爬墻、水下移動(dòng)的各種智能機(jī)器人的研究工作，并開(kāi)始在海洋開(kāi)發(fā)、空間探索和核工業(yè)中試用。整個(gè)60年代，機(jī)器人技術(shù)雖然取得了如上列舉的許多進(jìn)展，建立了產(chǎn)業(yè)并生產(chǎn)了多種機(jī)器人商品，但是在這一階段多數(shù)工業(yè)部門(mén)對(duì)應(yīng)用機(jī)器人還持觀望態(tài)度，機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用方面的進(jìn)展并不快。

　　在70年代，大量的研究工作把重點(diǎn)放在使用外部傳感器來(lái)改善機(jī)械手的操作。1973年博爾斯和保羅在斯坦福使用視覺(jué)和力反饋，表演了與PDP-10計(jì)算機(jī)相連由計(jì)算機(jī)控制的“斯坦?！睓C(jī)械手，用于裝配自動(dòng)水泵。幾乎同時(shí)，IBM公司的威爾和格羅斯曼在1975年研制了一個(gè)帶有觸覺(jué)和力覺(jué)傳感器的計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械手，用于完成20個(gè)零件的打字機(jī)機(jī)械裝配工作。1974年，麻省理工學(xué)院人工智能實(shí)驗(yàn)室的井上對(duì)力反饋的人工智能作了研究。在精密裝配作業(yè)中，用一種著陸導(dǎo)航搜索技術(shù)進(jìn)行初始定位。內(nèi)文斯等人于1974年在德雷珀實(shí)驗(yàn)室研究了基于依從性的傳感技術(shù)。這項(xiàng)研究發(fā)展為一種被動(dòng)柔順（稱(chēng)為間接中心柔順，RCC）裝置，它與機(jī)械手最后一個(gè)關(guān)節(jié)的安裝板相連，用于緊配合裝配。同年，貝杰茨在噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室為空間開(kāi)發(fā)計(jì)劃用的擴(kuò)展性“斯坦?！睓C(jī)械手提供了一種基于計(jì)算機(jī)的力矩控制技術(shù)。從那以后相繼提出了多種不同的用于機(jī)械手伺候的控制方法。

　　1979年Unimation公司推出了PUMA系列工業(yè)機(jī)器人，他是全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)、多CPU二級(jí)微機(jī)控制、采用VAL專(zhuān)用語(yǔ)言，可配置視覺(jué)、觸覺(jué)的力覺(jué)感受器的，技術(shù)較為先進(jìn)的機(jī)器人。同年日本山梨大學(xué)的牧野洋研制成具有平面關(guān)節(jié)的SCARA型機(jī)器人。整個(gè)70年代，出現(xiàn)了更多的機(jī)器人商品，并在工業(yè)生產(chǎn)中逐步推廣應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、控制技術(shù)和人工智能的發(fā)展，機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)，無(wú)論就水平和規(guī)模而言都得到迅速發(fā)展。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，到1980年全世界約有2萬(wàn)余臺(tái)機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用。

　　進(jìn)入80年代后，機(jī)器人生產(chǎn)繼續(xù)保持70年代后期的發(fā)展勢(shì)頭。到80年代中期機(jī)器人制造業(yè)成為發(fā)展最快和最好的經(jīng)濟(jì)部門(mén)之一。機(jī)器人在工業(yè)中開(kāi)始普及應(yīng)用，工業(yè)化國(guó)家的機(jī)器人產(chǎn)值近幾年以年均20%~40%的增長(zhǎng)率上升。1984年全世界機(jī)器人使用總臺(tái)數(shù)是1980年的四倍，到1985年底，這一數(shù)字已達(dá)到14萬(wàn)臺(tái)， 1990年達(dá)到30萬(wàn)臺(tái)左右，其中高性能的機(jī)器人所占比例將不斷增加，特別是各種裝配機(jī)器人的產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，和機(jī)器人配套使用的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和裝置正在迅速發(fā)展。1985年前后，F(xiàn)ANUC和GMF公司又先后推出交流伺候驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品。

　　到80年代后期，由于傳統(tǒng)機(jī)器人用戶(hù)應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)飽和，從而造成工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的積壓，不少機(jī)器人廠家倒閉或被兼并，是國(guó)際機(jī)器人學(xué)研究和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)不景氣。到90年代初，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)復(fù)蘇和繼續(xù)發(fā)展跡象。但是，好景不長(zhǎng)，1993~1994年又跌入低谷。1995年后，世界機(jī)器人數(shù)量逐年增加，增長(zhǎng)率也較高，1998年丹麥樂(lè)高公司推出了機(jī)器人套件，讓機(jī)器人的制造變得像搭積木一樣相對(duì)簡(jiǎn)單又能任意拼裝，從而使機(jī)器人開(kāi)始走入個(gè)人世界。機(jī)器人學(xué)以較好的發(fā)展勢(shì)頭進(jìn)入21世紀(jì)。2002年丹麥iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba（如圖五），他能避開(kāi)障礙，自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線(xiàn)，還能在電量不足時(shí)，自動(dòng)駛向充電座，這是目前世界上銷(xiāo)量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。近年來(lái)，全球機(jī)器人行業(yè)發(fā)展迅速，2007年全球機(jī)器人行業(yè)總銷(xiāo)售量比2006年增長(zhǎng)10%。人性化、重型化、智能化已經(jīng)成為未來(lái)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)在全世界服役的工業(yè)機(jī)器人總數(shù)在100萬(wàn)臺(tái)以上。此外，還有數(shù)百萬(wàn)服務(wù)機(jī)器人在運(yùn)行。 wps_clip_image- 圖五Roomba

　　阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)軍方領(lǐng)導(dǎo)人決定向阿富汗派遣一種名為“大狗”的新型機(jī)器人，作為增兵計(jì)劃的一部分。與以往各種機(jī)器人不同的是，“大狗”并不依靠輪子行進(jìn)，而是通過(guò)其身下的四條“鐵腿”。美媒體報(bào)道稱(chēng)，美軍正在將阿富汗作為測(cè)試這種具有高機(jī)動(dòng)能力的機(jī)器人的試驗(yàn)場(chǎng)。 機(jī)器人發(fā)展史 在過(guò)去30~40年間，機(jī)器人學(xué)和機(jī)器人技術(shù)獲得引人注目的發(fā)展，具體體現(xiàn)在：①機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在全世界迅速發(fā)展；②機(jī)器人的應(yīng)用范圍遍及工業(yè)、科技和國(guó)防的各個(gè)領(lǐng)域；③形成了新的學(xué)科——機(jī)器人學(xué)；④機(jī)器人向智能化方向發(fā)展；⑤服務(wù)機(jī)器人成為機(jī)器人的新秀而迅猛發(fā)展。

　　我國(guó)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始涉足機(jī)器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的。1986年，我國(guó)開(kāi)展了“七五”機(jī)器人攻關(guān)計(jì)劃，1987年，我國(guó)的“863”高技術(shù)計(jì)劃將機(jī)器人方面的研究開(kāi)發(fā)列入其中。目前我國(guó)從事機(jī)器人研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的主要是高校及有關(guān)科研院所等。最初我國(guó)在機(jī)器人技術(shù)方面研究的主要目的是跟蹤國(guó)際先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)。隨后，我國(guó)在機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用方面取得了很大的成就，主要研究成果有：哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的兩足步行機(jī)器人，北京自動(dòng)化研究所1993年研制的噴涂機(jī)器人，1995年完成的高壓水切割機(jī)器人，沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制完成的有纜深潛300m機(jī)器人、無(wú)纜深潛機(jī)器人、遙控移動(dòng)作業(yè)機(jī)器人。

　　我國(guó)在仿人形機(jī)器人方面，也取得很大的進(jìn)展。例如，中國(guó)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)經(jīng)過(guò)10年的努力，于2000年成功地研制出我國(guó)第一個(gè)仿人形機(jī)器人——“先行者”，其身高140厘米，重20公斤。它有與人類(lèi)似的軀體、頭部、眼睛、雙臂和雙足，可以步行，也有一定的語(yǔ)言功能。它每秒走一步到兩步，但步行質(zhì)量較高：既可在平地上穩(wěn)步向前，還可自如地轉(zhuǎn)彎、上坡；既可以在已知的環(huán)境中步行，還可以在小偏差、不確定的環(huán)境中行走。

　　三、未來(lái)機(jī)器人的展望

　　展望未來(lái)，對(duì)機(jī)器人的需求是多面的。在制造工業(yè)由于多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品的商品壽命逐漸縮短，品種需求加多，這就促使產(chǎn)品的生產(chǎn)就要從傳統(tǒng)的單一品種成批大量生產(chǎn)逐步向多品種小批量柔性生產(chǎn)過(guò)渡。有各種加工裝備、機(jī)器人、物料傳送裝置和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)組成的柔性制造系統(tǒng)，以及由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一調(diào)度的更大規(guī)模的集成制造系統(tǒng)將逐步成為制造工業(yè)的主要生產(chǎn)手段之一。

　　現(xiàn)在工業(yè)上運(yùn)行的90%以上的機(jī)器人，都不具有智能。隨著工業(yè)機(jī)器人數(shù)量的快速增長(zhǎng)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)機(jī)器人的工作能力也提出了更高的要求，特別是需要各種具有不同程度智能的機(jī)器人和特種機(jī)器人。這些智能機(jī)器人，有的能夠模擬人類(lèi)用兩條腿走路，可在凹凸不平的地面上行走移動(dòng)；有的具有視覺(jué)和觸覺(jué)功能，能夠進(jìn)行獨(dú)立操作、自動(dòng)裝配和產(chǎn)品檢驗(yàn)；有的具有自主控制和決策能力。這些智能機(jī)器人，不僅應(yīng)用各種反饋傳感器，而且還運(yùn)用人工智能中各種學(xué)習(xí)、推理和決策技術(shù)。智能機(jī)器人還應(yīng)用許多最新的智能技術(shù)，如臨場(chǎng)感技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多真體技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遺傳算法和遺傳編程、放聲技術(shù)、多傳感器集成和融合技術(shù)以及納米技術(shù)等?？梢哉f(shuō)，智能機(jī)器人將是未來(lái)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的方向。

工業(yè)機(jī)器人實(shí)習(xí)報(bào)告共2

　　報(bào)告題目：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用

　　學(xué) 院：信息工程與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué) 號(hào)： 姓 名：何亞琦

　　2015年12月26日

　　 摘要：工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，需求越來(lái)越大，其技術(shù)研究與發(fā)展越來(lái)越深入。這將提高社會(huì)生產(chǎn)率與產(chǎn)品質(zhì)量，為社會(huì)創(chuàng)造巨大的財(cái)富！ 關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人、發(fā)展現(xiàn)狀、未來(lái)走向

　　引言

　　工業(yè)機(jī)器人誕生于20 世紀(jì)60 年代,在20 世紀(jì)90 年代得到迅速發(fā)展,是最先產(chǎn)業(yè)化的機(jī)器人技術(shù)。自問(wèn)世以來(lái)，就一直備受矚目。40余年來(lái)，有關(guān)它的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。各種形態(tài)、功能的機(jī)器人相繼面世，而未來(lái)的機(jī)器人將是一種能夠代替人類(lèi)在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險(xiǎn)、復(fù)雜勞動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)器，是集機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識(shí)于一身的高新技術(shù)綜合體。

　　一、工業(yè)機(jī)器人

　　工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。

　　1962年美國(guó)推出的一些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形主要由類(lèi)似人的手和臂組成。后來(lái)，出現(xiàn)了具有視覺(jué)傳感器的、能識(shí)別與定位的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。作為人類(lèi)二十世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，機(jī)器人在短短的幾十年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。從自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機(jī)器人可謂是無(wú)處不在。目前機(jī)器已經(jīng)走進(jìn)人們的生活與工作，機(jī)器人已經(jīng)在很多的領(lǐng)域代替著人類(lèi)的勞動(dòng)，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，人們已經(jīng)越來(lái)越離不開(kāi)機(jī)器人幫助。

　　工業(yè)機(jī)器人最顯著的特點(diǎn)有以下幾個(gè)：

　　(1)可編程。生產(chǎn)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性啟動(dòng)化。工業(yè)機(jī)器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過(guò)程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。 (2)擬人化。工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類(lèi)似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機(jī)器人還有許多類(lèi)似人類(lèi)的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺(jué)傳感器、聲覺(jué)傳感器、語(yǔ)言功能等。傳感器提高了工業(yè)機(jī)器人對(duì)周?chē)h(huán)境的自適應(yīng)能力。

　　(3)通用性。除了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用的工業(yè)機(jī)器人外，一般工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時(shí)具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機(jī)器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。

　　(4)工業(yè)機(jī)器技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起來(lái)是機(jī)械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合-機(jī)電一體化技術(shù)。第三代智能機(jī)器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語(yǔ)言理解能力、圖像識(shí)別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動(dòng)其他技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗(yàn)證一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。

　　二、我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

　　我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要突出增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力這一條主線(xiàn)，著力營(yíng)造有利于自主創(chuàng)新的政策環(huán)境，加快促進(jìn)企業(yè)成為創(chuàng)新主體，大力倡導(dǎo)企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合。國(guó)內(nèi)一大批企業(yè)或自主研制或與科研院所合作，進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人研制和生產(chǎn)行列，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入了初步產(chǎn)業(yè)化階段。

　　我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了一系列國(guó)家攻關(guān)。計(jì)劃支持的應(yīng)用工程開(kāi)發(fā)，奠定了我國(guó)獨(dú)立自主發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。但是，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在總體技術(shù)上與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有很大差距，僅相當(dāng)于國(guó)外90年代中期的水平。目前工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)規(guī)模仍然不大，多數(shù)是單件小批生產(chǎn)，關(guān)鍵配套的單元部件和器件始終處于進(jìn)口狀態(tài)，工業(yè)機(jī)器人的性?xún)r(jià)比較低。伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，以汽車(chē)等行業(yè)需求為牽引，我國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人需求量急劇增加，國(guó)際工業(yè)機(jī)器人知名企業(yè)如ABB、FANAC等紛紛在中國(guó)建廠，國(guó)外知名品牌工業(yè)機(jī)器人價(jià)格逐年下降，制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成和實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人新裝機(jī)量近90%仍依賴(lài)進(jìn)口。

　　三、工業(yè)機(jī)器人的未來(lái)走向

　　從近幾年國(guó)外知名企業(yè)推出和正在研制的產(chǎn)品來(lái)看，新一代工業(yè)機(jī)器人正在向智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、編程圖形化發(fā)展。

　　目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究?jī)?nèi)容集中在以下10個(gè)方面：

　　1．機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。

　　2．機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開(kāi)放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語(yǔ)言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式 控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線(xiàn)編程的可操作性之外，離線(xiàn)編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。

　　3．多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問(wèn)題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線(xiàn)性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問(wèn)題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。

　　4．機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來(lái)愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。

　　5．機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。

　　6．虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。

　　7．多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。

　　8．微型和微小機(jī)器人技術(shù)（micro/miniaturerobotics）:這是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。

　　9．軟機(jī)器人技術(shù)（softrobotics）:主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂(lè)場(chǎng)合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時(shí)是安全的，機(jī)器人對(duì)人是友好的。

　　10．仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　工業(yè)機(jī)器人的誕生和機(jī)器人學(xué)的建立，無(wú)疑是21世紀(jì)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的重大成就。工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,中國(guó)制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參與國(guó)際分工的巨大挑戰(zhàn),加快工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個(gè)歷史機(jī)遇的主要途徑。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑,政府要對(duì)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有更多的政策與經(jīng)濟(jì)支持,參考國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),加大技術(shù)投入與改造。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展必將大大加速我國(guó)制造業(yè)的崛起。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1].吳瑞詳．機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994 [2].徐元宣．工業(yè)機(jī)器人．北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999 [3].朱世強(qiáng)，王宣銀．機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用．杭州：浙江大學(xué)出版社，2000 [4].21世紀(jì)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2000, 22(4) [5].世界工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)向．今日科技，2001，11：41 [6].我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀2001(1)杜志?。I(yè)機(jī)器人的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛．機(jī)電國(guó)際市場(chǎng)，2002(1)：20一22．

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工業(yè)機(jī)器人實(shí)習(xí)報(bào)告共3

　　工業(yè)機(jī)器人讀書(shū)報(bào)告

　　今天剛好沒(méi)什么事，于是就應(yīng)老師的要求把我們《工業(yè)機(jī)器人》這本書(shū)老師讓我們自己課后看的第二章認(rèn)真看了一遍。

　　《工業(yè)機(jī)器人》第二章講的是工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這本書(shū)主要是從以下6個(gè)方面來(lái)講的：1.工業(yè)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)；2.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；3.機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)；4.腕部設(shè)計(jì)；5.手部設(shè)計(jì)；6.行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　在中，書(shū)中主要給我們講了一下工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)思路。機(jī)器人總體設(shè)計(jì)一般分為系統(tǒng)分析和技術(shù)設(shè)計(jì)兩大步驟。其中系統(tǒng)分析主要分為以下幾步：1.根據(jù)使用場(chǎng)合，確定機(jī)器人的目的和任務(wù)；2.分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境，包括機(jī)器人與已有設(shè)備的兼容性；3.分析系統(tǒng)的工作要求，確定機(jī)器人的基本功能和方案，準(zhǔn)備做技術(shù)設(shè)計(jì)；4.進(jìn)行必要的調(diào)查研究，搜集國(guó)內(nèi)外的有關(guān)資料，進(jìn)行綜合分析，找出可供借鑒之處，以及別人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。技術(shù)設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)過(guò)程：1.確定機(jī)器人的基本參數(shù)（自由度數(shù)目、工作范圍、承載能力、運(yùn)動(dòng)速度、定位精度等）；2.確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式；3.擬定檢測(cè)傳感系統(tǒng)框圖；4.確定控制系統(tǒng)總體方案，繪制框圖；5.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　在中，書(shū)中給我講了一下機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。首先它給我們分析了一下液壓、氣壓和電氣這三種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，其中液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：1.體積小，可以獲得較大的推力和轉(zhuǎn)矩；2.介質(zhì)的可壓縮性小，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，精度高；3.容易實(shí)現(xiàn)對(duì)力、速度、方向的自動(dòng)控制；4.油液介質(zhì)使系統(tǒng)具有防銹蝕和自潤(rùn)滑性能。缺點(diǎn)是：1.油液的黏度受溫度影響，影響工作性能；2.液體泄漏難以克服，要求液壓元件制造精度高；3.需要提供相應(yīng)的供油系統(tǒng)和嚴(yán)格的濾油裝置。氣壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：1.壓縮空氣黏度小，容易達(dá)到高速（1m/s)；2.工廠一般都自有空氣壓縮機(jī)站，可提供壓縮空氣，不必再額外的添加動(dòng)力設(shè)備，而且空氣介質(zhì)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，使用安全；3.氣動(dòng)元件工作壓力低，因此制造要求也低一些，價(jià)格低廉；4.空氣具有壓縮性，是系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)。缺點(diǎn)是：1.壓縮空氣一般為~，要想獲得較大的壓力，結(jié)構(gòu)就要增大；2.空氣具有壓縮性，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的位置控制更困難；3.壓縮空氣排水比較麻煩；4.排氣造成噪音污染。電氣驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是：1.步進(jìn)電機(jī)：多為開(kāi)環(huán)控制，簡(jiǎn)單，功率較小，多用于低精度、小功率的機(jī)器人；2.直流伺服電機(jī)：易于控制，有較理想的機(jī)械特性，但其電刷易磨損，易形成火花；3.交流伺服電機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，可以頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)。交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)相比：沒(méi)有電刷等易磨損部件，外形尺寸小，能在重載下高速運(yùn)行，加速性能好，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制和平滑運(yùn)動(dòng)，但控制較復(fù)雜。其次它把驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為了直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，然后分別深入地給我們講解了這兩種機(jī)構(gòu)。其中直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)可以直接由氣缸或液壓缸和活塞產(chǎn)生，也可以采用齒輪齒條、絲杠、螺母等傳動(dòng)元件由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換而得到。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主要有齒輪鏈驅(qū)動(dòng)、同步帶傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)、諧波齒輪驅(qū)動(dòng)、擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)減速器驅(qū)動(dòng)。

　　在中，書(shū)中主要給我們介紹了一下機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)，這一節(jié)主要是從三方面來(lái)給我們講的：首先是給我們介紹了一下機(jī)身設(shè)計(jì)過(guò)程，書(shū)中給我們介紹了幾種機(jī)身的典型機(jī)構(gòu)，并給我們講了一下機(jī)身驅(qū)動(dòng)力和力矩的計(jì)算，還給我們列舉了一些設(shè)計(jì)機(jī)身時(shí)要注意的問(wèn)題；其次給我們講了一下機(jī)器人的臂部設(shè)計(jì)，它是先給我們介紹了一下臂部設(shè)計(jì)的基本要求，再給我們介紹了一些手臂的常用機(jī)構(gòu)；最后還給我們舉了一個(gè)MOTOMAN SV3機(jī)器人的機(jī)身與臂部的例子。機(jī)身設(shè)計(jì)要注意以下問(wèn)題：1.要有足夠的剛度和穩(wěn)定性；2.運(yùn)動(dòng)要靈活，升降運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)套長(zhǎng)度不宜過(guò)短，避免發(fā)生卡死現(xiàn)象，一般要有導(dǎo)向裝置；3.結(jié)構(gòu)布置要合理。通常工業(yè)機(jī)器人的機(jī)身具有具有回轉(zhuǎn)、升降、回轉(zhuǎn)與升降、回轉(zhuǎn)與俯仰、回轉(zhuǎn)與升降及俯仰等5種運(yùn)動(dòng)方式，采用哪一種方式由工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)來(lái)確定。機(jī)身驅(qū)動(dòng)力和力矩的計(jì)算主要分為三種：1.垂直升降運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算：作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，除克服摩擦力之外，還要克服機(jī)身自身運(yùn)動(dòng)部件的重力和其承受的手臂、手腕、手部、工件等總重力以及升降運(yùn)動(dòng)的全部部件的慣性力，因此其驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算如下：

　??；2.回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算：作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩只包括兩項(xiàng)：回轉(zhuǎn)部件的摩擦總力矩；機(jī)身自身運(yùn)動(dòng)部件和其攜帶的手臂、手腕、手部、工件等總慣性力矩，因此，其驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算方法為：中

　　，其

　　。3.升降立柱下降過(guò)程不卡死的條件計(jì)算偏重力矩是指臂部全部零部件與工件的總重量對(duì)機(jī)身立柱軸的靜力矩。當(dāng)手臂在最大行程位置時(shí)，偏重力矩最大，因此，偏重力矩按懸伸最大行程，最大抓重時(shí)進(jìn)行計(jì)算。手臂在總重量G的作用下，產(chǎn)生偏重力矩，導(dǎo)致立柱傾斜。如果偏重力矩過(guò)大， 并且導(dǎo)套設(shè)計(jì)不合理（導(dǎo)套長(zhǎng)度不夠），立柱在導(dǎo)套中有卡住現(xiàn)象，這時(shí)，機(jī)身的升降驅(qū)動(dòng)力必須增大，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)就龐大。如果機(jī)身下降靠重力的話(huà)，則可能立柱被卡死在導(dǎo)套內(nèi)而不能作下降運(yùn)動(dòng)，這就是自鎖。因此必須根據(jù)偏重力矩的大小決定立柱導(dǎo)套的長(zhǎng)度。要使立柱在導(dǎo)套內(nèi)自由下降，則臂部總重量必須大于導(dǎo)套與立柱之間的摩擦力，這就是升降立柱靠自重下降而不卡死的條件：在中，書(shū)中給我們講的是機(jī)器人的腕部設(shè)計(jì)。這一節(jié)主要是從腕部的作用于自由度和機(jī)器人的手腕分類(lèi)這兩個(gè)方面給我們講解

　　了一下，并給我們舉了一個(gè)MOTOMAN SV3機(jī)器人的手腕機(jī)構(gòu)的例子，還給我們分析了一下六自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人的關(guān)節(jié)布置與機(jī)構(gòu)特點(diǎn)。工業(yè)機(jī)器人的腕部是連接手部和臂部的部件，起支承手部的作用，手腕上的自由度主要是使手部（末端操作器）達(dá)到目標(biāo)位置和處于期望的姿態(tài)。為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)軸X、Y、Z的轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有翻轉(zhuǎn)、俯仰、偏轉(zhuǎn)三個(gè)自由度，如下圖所示。一般將手腕的翻轉(zhuǎn)稱(chēng)為Roll，用R表示；將手腕的俯仰稱(chēng)為Pitch，用P表示；將手腕的偏轉(zhuǎn)稱(chēng)為Yaw，用Y表示，圖（d）所示的手腕即可實(shí)現(xiàn)RPY運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人的手腕分類(lèi)主要有以下兩種方法：1.按自由度數(shù)目來(lái)分類(lèi)：可分為單自由度手腕、兩自由度手腕、三自由度手腕。2.按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)：可分為直接驅(qū)動(dòng)手腕、遠(yuǎn)距離傳動(dòng)手腕。 在這一節(jié)，書(shū)中主要是從機(jī)器人手部的特點(diǎn)和手部的分類(lèi)這兩個(gè)方面給我們著重介紹了一下機(jī)器人的手部設(shè)計(jì)。工業(yè)機(jī)器人的手部也稱(chēng)末端操作器，是裝在工業(yè)機(jī)器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。工業(yè)機(jī)器人手部的特點(diǎn)有：1.手部與手腕相連處可拆卸。手部與手腕有機(jī)械接口，也可能有電、氣、液接頭，當(dāng)作業(yè)對(duì)象不同時(shí)，可以方便地拆除和更換手部；2.手部是工業(yè)機(jī)器人末端操作器，它可以是像人手那樣具有手指，也可以不具備手指，直接就是進(jìn)行專(zhuān)業(yè)作業(yè)的工具。3.手部的通用性比較差，手部屬于專(zhuān)用的裝置，一只手爪往往只能抓握一種或幾種在形狀、尺寸、重量等方面近似的工件；一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務(wù)；4.手部是一個(gè)獨(dú)立的部件。手部的分類(lèi)主要有以下幾種方法：1.按用途分類(lèi)：可分為手爪、工具。2.按夾持原理分類(lèi)：可分為機(jī)械類(lèi)、磁力類(lèi)、真空類(lèi)。3.按手指或洗盤(pán)數(shù)目分類(lèi)：可分為兩指手爪、多指手爪。4.按智能化分類(lèi)：可分為普通手爪、智能手爪。

　　這一節(jié)，書(shū)中主要給我們著重介紹了一下車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)和履帶式行走機(jī)構(gòu)、步行機(jī)構(gòu)，并簡(jiǎn)單介紹了一下其他行走機(jī)構(gòu)。 機(jī)器人可分為固定機(jī)器人和行走機(jī)器人，一般的工業(yè)機(jī)器人都是固定式的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，行走機(jī)器人的應(yīng)用也越來(lái)越多。行走機(jī)構(gòu)是行走機(jī)器人的重要執(zhí)行部件，它由行走的驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置檢測(cè)元件、傳感器、電纜以及管路組成。一方面它支承機(jī)器人的機(jī)身、臂部、腕部。手部、工件，另一方面還根據(jù)工作任務(wù)的要求，帶動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)在廣闊的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。行走機(jī)構(gòu)按其行走運(yùn)動(dòng)軌跡可分為固定軌跡式和無(wú)固定軌跡式。固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)主要用于工業(yè)機(jī)器人，無(wú)固定軌跡式主要有輪式、履帶式、步行式。

　　這一章看起來(lái)比較簡(jiǎn)單，涉及到的計(jì)算也不多，但真正想把它搞透徹還是需要一點(diǎn)時(shí)間的，我是花了整整一下午才把它理解得差不多。

工業(yè)機(jī)器人實(shí)習(xí)報(bào)告共4

　　工業(yè)機(jī)器人課程報(bào)告

　　昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)2006級(jí) 流體傳動(dòng)與控制模塊（8）

　　班級(jí)：

　　學(xué)號(hào)：

　　姓名：

　　日期：

　　工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)用

　　[摘要]:自從20世紀(jì)初以來(lái),隨著機(jī)床,汽車(chē)等制造業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了機(jī)械手,并且經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展以及在工業(yè)中的應(yīng)用,工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視.有代表性的美國(guó),日本，蘇聯(lián)，歐洲在工業(yè)機(jī)器人方面的研究和應(yīng)用加大了力度,特別是日本在這方面尤其突出。 近年來(lái)工業(yè)機(jī)器人在焊接,噴涂,搬運(yùn)物料,裝配,海洋開(kāi)發(fā),原子能工業(yè),宇宙開(kāi)發(fā)，軍事應(yīng)用，農(nóng)牧業(yè)，建筑，礦業(yè)，醫(yī)療福利等方面也有了廣泛的應(yīng)用，并且隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用范圍一定會(huì)越來(lái)越廣泛。下面我們將從執(zhí)行系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)四方面來(lái)具體介紹工業(yè)機(jī)器人。

　　[Abstract]：Since the beginning of the 20th century, with the machine tool, automobile manufacturing industry experienced a mechanical hand, and after years of development, as well as in industry applications, industrial robots have been more and more of the United States, Japan, the Soviet Union, the European industrial robot research and application of stepped up efforts, especially in Japan in this regard are particularly recent years, industrial robots, welding, painting, material handling, aembly, ocean development, atomic energy industry, the universe development, military applications, agriculture, animal husbandry, construction, mining, medical and welfare also have a wide range of applications, and with advances in robotics,Range of applications will become increasingly we will implement the system, drive systems, control systems and artificial intelligence systems to the specific introduction four robots.

　　一.工業(yè)機(jī)器人的定義、產(chǎn)生和發(fā)展

　　機(jī)器人的定義

　　到目前為止，世界各地對(duì)“工業(yè)機(jī)器人”還沒(méi)有作出統(tǒng)一的明確定義。通常所說(shuō)的工業(yè)機(jī)器人是一種能模擬人的手、臂的部分動(dòng)作，按照預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具的自動(dòng)化裝置。

　　機(jī)器人的外表不一定像人，有的根本不像人。因?yàn)槿藗冎圃鞕C(jī)器人是為了讓及其人代替人的工作，所以機(jī)器人能夠具有人的勞動(dòng)機(jī)能。機(jī)器人能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)和生物能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)一樣，包括智能、機(jī)能和物理能三個(gè)方面。

　　智能是指感覺(jué)和感知，包括記憶、運(yùn)算，比較，鑒別，判斷，決策，學(xué)習(xí)和邏輯推理等。 機(jī)能是指變通性，通用性或空間占有性等。

　　物理能則包括力，速度，連續(xù)運(yùn)行能力，可靠性，聯(lián)用性，壽命等。

　　把上述三方面能力綜合起來(lái)，有可以說(shuō)機(jī)器人是具有生物功能的空間三維坐標(biāo)系機(jī)械。 既然要求機(jī)器人能代替人的勞動(dòng)。人們就希望它能有一雙像人一樣的巧手；能行走的雙腳；具有人類(lèi)感官的功能（視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)、痛覺(jué)等）；具有理解人類(lèi)語(yǔ)言和用語(yǔ)言表達(dá)的能力；具有一顆善于思考，學(xué)習(xí)和決策的頭腦。但是機(jī)器人所有這些能力都必須滿(mǎn)足機(jī)器人學(xué)三定律：

　　第一定律：機(jī)器人不得傷害人，也不得見(jiàn)人受到傷害而袖手旁觀。

　　第二定律：機(jī)器人應(yīng)服從人的一切命令，但不得違反第一定律。

　　第三定律：機(jī)器人應(yīng)保護(hù)自身的安全，但不得違反第一，第二定律。

　　機(jī)器人的產(chǎn)生和發(fā)展

　　早在20世紀(jì)初，隨著機(jī)床，汽車(chē)等制造業(yè)的發(fā)展就出現(xiàn)了機(jī)械手。1913年美國(guó)福特汽車(chē)工業(yè)公司就安裝了第一條汽車(chē)零件加工自動(dòng)線(xiàn)。自動(dòng)機(jī)的上下料與工件的傳送采用了專(zhuān)用機(jī)械手代替人工上下料及傳送工件?？梢?jiàn)專(zhuān)用機(jī)械手就是作為自動(dòng)機(jī)，自動(dòng)線(xiàn)的附屬裝置出現(xiàn)的。

　　到了40年代，隨著原子能工業(yè)的產(chǎn)生，出現(xiàn)了另一類(lèi)半自動(dòng)化抓取搬運(yùn)裝置——操作機(jī)。在原子能工業(yè)中用它來(lái)進(jìn)行放射性材料的加工，處理和實(shí)驗(yàn)；

　　“工業(yè)機(jī)器人”這種自動(dòng)化裝置出現(xiàn)的比較晚。它的研究工作是50年代初從美國(guó)開(kāi)始的。日本，蘇聯(lián)，歐洲的研制工作比美國(guó)大約晚十年。但是日本的發(fā)展速度比美國(guó)快，歐洲特別是西歐各國(guó)比較注意工業(yè)機(jī)器人的研制和應(yīng)用，其中英國(guó)，瑞典，挪威等國(guó)的技術(shù)水平較高，產(chǎn)量也較大。

　　1954年美國(guó)人戴萬(wàn)獲得了一項(xiàng)工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)利。到1958年，美國(guó)機(jī)械與鑄造公司研制成功一臺(tái)數(shù)控自動(dòng)通用機(jī)器。這就是世界上最早的機(jī)器人。從此之后，美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：

　?。?）1963——1967年為實(shí)驗(yàn)定型階段;

　?。?）1968——1970年為實(shí)際應(yīng)用階段；

　?。?）1970年至今一直處于技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用階段。

　　二機(jī)器人的組成及各部分結(jié)構(gòu)原理

　　工業(yè)機(jī)器人一般應(yīng)由執(zhí)行系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)組成。下面我們就來(lái)詳細(xì)分析各個(gè)系統(tǒng)的組成及其原理。

　　執(zhí)行系統(tǒng)

　　執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人完成抓取工件（或工具）實(shí)現(xiàn)所需的各種運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件，包括以下幾個(gè)部分：手部，腕部，臂部，機(jī)身和行走機(jī)構(gòu)。

　?。?） 手部：是工業(yè)機(jī)器人直接與工件接觸用來(lái)完成握持工件（或工具）的部件。有些

　　工業(yè)機(jī)器人直接將工具（如焊槍?zhuān)瑖姌專(zhuān)萜鳎┭b在手部位置，而不再設(shè)置手部。 根據(jù)手指和手掌在抓取物體時(shí)的相對(duì)狀態(tài)，抓取方式可分為捏，夾握三大類(lèi)。這三種抓取方式都是靠手指間或手指與手掌間對(duì)工件的作用力以及手指手掌與工件之間的摩擦力保持工件的。

　　從機(jī)械手指根部來(lái)看，手部機(jī)構(gòu)的動(dòng)作形式有回轉(zhuǎn)式和移動(dòng)式（或直進(jìn)式）兩種。其中回轉(zhuǎn)式為基本形式，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，應(yīng)用廣泛。由于移動(dòng)式手部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，龐大等，所以以用較少。但移動(dòng)式手部機(jī)構(gòu)抓取工件時(shí)，工件直徑的變化對(duì)定位精度一般無(wú)影響，故宜于工件直徑有較大變化時(shí)使用。

　?。?） 腕部：是工業(yè)機(jī)器人中聯(lián)接手部與臂部，主要用來(lái)確定手部工作位置并擴(kuò)大臂部

　　動(dòng)作范圍的部件。有一些專(zhuān)用機(jī)器人沒(méi)有手腕部件，而是直接將手部安裝在手臂部件的頂端。為了使手部處于空間任意方向，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。即具有回轉(zhuǎn)，俯仰和擺動(dòng)。一些專(zhuān)用機(jī)械手甚至沒(méi)有腕部，但有的腕部是為了特殊要求還有橫向移動(dòng)自由度。

　　（3） 臂部：是機(jī)器人用來(lái)支承腕部和手部實(shí)現(xiàn)較大運(yùn)動(dòng)范圍的部件。工業(yè)機(jī)器人的臂

　　部一般有2——3個(gè)自由度，即伸縮，回轉(zhuǎn)，俯仰和升降。專(zhuān)用機(jī)械手的臂部一般具有1——2個(gè)自由度，即伸縮，回轉(zhuǎn)和直移。臂部總重量較大，受力一般叫復(fù)雜，在運(yùn)動(dòng)時(shí)，直接承受腕部手部和工件（工具）的靜動(dòng)載荷，尤其高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生教的的慣性力（或慣性矩），引起沖擊，影響定位的準(zhǔn)確性。臂部運(yùn)動(dòng)部分零部件的重量直接影響著臂部構(gòu)建的剛度和強(qiáng)度。專(zhuān)用機(jī)械手的臂部一般直接安裝在主機(jī)上，工業(yè)機(jī)器人的臂部一般與控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一起安裝在機(jī)身上（即機(jī)座上），機(jī)身可以是固定式的，也可以是行走式的，即沿地面和導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。

　?。?） 機(jī)身：是工業(yè)機(jī)器人用來(lái)支承手部部件的，并安裝驅(qū)動(dòng)裝置和其他裝置的部件。

　　專(zhuān)用機(jī)械手一般將臂部安裝在主機(jī)上。成為主機(jī)的附屬裝置，臂部的運(yùn)動(dòng)越多，機(jī)身的受力和結(jié)構(gòu)情況越復(fù)雜。機(jī)身即可以是固定的也可以是行走式的，即在他的下部能行走的結(jié)構(gòu)，可沿地面和架空軌道運(yùn)行。設(shè)計(jì)機(jī)身時(shí)為提高剛度應(yīng)注意

　　以下幾點(diǎn)：剛度，精度，平穩(wěn)性。

　?。?） 行走機(jī)構(gòu)：是工業(yè)機(jī)器人用來(lái)擴(kuò)大活動(dòng)范圍的機(jī)構(gòu)，有的是專(zhuān)門(mén)的行走裝置，有

　　的是軌道滾輪機(jī)構(gòu)。行走部是行走機(jī)器人的重要執(zhí)行部件，是由行走的驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，位置檢測(cè)元件，傳感器，電纜及管路等構(gòu)成。它一方面支承機(jī)器人的機(jī)身，臂和手部，另一方面還根據(jù)工作任務(wù)的要求，帶動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更廣泛的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。行走部機(jī)構(gòu)按其行走運(yùn)動(dòng)軌跡固定軌跡式和無(wú)固定軌跡式。隨著海洋科學(xué)，原子能工業(yè)及宇宙空間事業(yè)的發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)，具有智能的可移動(dòng)機(jī)器人，能夠自行的柔性機(jī)器人肯定是今后的發(fā)展方向。

　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是向執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動(dòng)力的裝置。采用的動(dòng)力源不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式也不同。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式有四種：液壓式，氣壓式，電器式和機(jī)械式。

　　（1） 液壓式:其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由油缸，電磁閥，油泵和郵箱等組成。其特點(diǎn)是操作力大，體

　　積小，動(dòng)作平穩(wěn)，耐沖擊耐振動(dòng)。但漏油對(duì)系統(tǒng)的工作性能影響大。與氣壓式相比成本高。

　?。?） 氣壓式：其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由氣缸，氣閥，空氣壓縮機(jī)（或氣壓站直接供給）和儲(chǔ)氣罐

　　等組成。其特點(diǎn)是起源方便，維修簡(jiǎn)單，易于獲得高速度，成本低，防火防爆，漏氣對(duì)環(huán)境無(wú)影響，有沖擊，臂力一般不超過(guò)300牛頓。

　?。?） 電器式；其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是電源方便，信號(hào)傳遞運(yùn)算容易，響

　　應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大，適用于中小型工業(yè)機(jī)器人。但是必須使用減速裝置（如齒輪減速器，諧波齒輪減速器等），所需要的電機(jī)有步進(jìn)電機(jī)，DC伺服電機(jī)和AC伺服電機(jī)等。

　?。?） 機(jī)械式：器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)，凸輪，齒輪齒條，連桿等機(jī)械裝置組成。傳動(dòng)可靠，

　　適用于簡(jiǎn)單的機(jī)械手。

　　2．3控制系統(tǒng)

　　控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人或機(jī)械手的指揮系統(tǒng)，它控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，并檢測(cè)其正確與否。一般常見(jiàn)的為電氣與電子回路控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也不斷增多。就其控制方式可分為分散控制與集中控制兩種類(lèi)型。若以控制的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)分原則上分為兩種：（1）點(diǎn)位控制：主要控制空間兩點(diǎn)或有限多個(gè)點(diǎn)的空間位置，而其對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑?jīng)]有要求。專(zhuān)用機(jī)械手和絕大部分工業(yè)機(jī)器人均采用這種點(diǎn)位控制方式。（2）連續(xù)軌跡控制：是用連續(xù)的信息對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的任意位置進(jìn)行控制，其運(yùn)動(dòng)路徑是連續(xù)的。對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡有要求的工業(yè)機(jī)器人需要連續(xù)軌跡控制，如電弧焊，切割等。

　　人工智能系統(tǒng)

　　傳感器技術(shù)是今后左右工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的重要技術(shù)之一。傳感器的功能相當(dāng)于人的部分感覺(jué)機(jī)能。機(jī)器人自動(dòng)操作時(shí)，需要檢測(cè)自身狀態(tài)和作業(yè)對(duì)象與作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)。檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)的傳感器稱(chēng)為內(nèi)部信息傳感器而檢測(cè)外部信息的傳感器有和人的五官對(duì)應(yīng)的，有純工程的和五官對(duì)應(yīng)的有接觸式的觸覺(jué)，味覺(jué)（PH計(jì)，化學(xué)分析器）傳感器。非接觸式的視覺(jué)，嗅覺(jué)（氣體傳感器，化學(xué)分析器，煙傳感器）傳感器，以及有固定作用的聽(tīng)覺(jué)傳感器。

　?。?）觸覺(jué)傳感器人的觸覺(jué)包含有接觸覺(jué)，壓覺(jué)，冷熱覺(jué)，滑動(dòng)覺(jué)，痛覺(jué)等。

　?。?）接近覺(jué)傳感器人沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的接近覺(jué)器官，而是依靠視覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷物體的接近情況。如果仿照人的功能使機(jī)器人具有接近覺(jué)將非常復(fù)雜，所以機(jī)器人使用專(zhuān)門(mén)的接近覺(jué)傳感器。

　?。?）視覺(jué)傳感器視覺(jué)傳感器在機(jī)器人上起三個(gè)作用：第一位置的測(cè)量，第二進(jìn)行圖像識(shí)別，第三進(jìn)行檢驗(yàn)

　　（4）人工視覺(jué)人類(lèi)是借助五種感官?gòu)耐饨绔@得信息的，一般認(rèn)為有90%以上的信息來(lái)自

　　視覺(jué)。就是說(shuō)，人要順利地生活和工作，非用眼睛識(shí)別客觀環(huán)境不可。同樣，要讓機(jī)器人有高度的適應(yīng)性以及復(fù)雜的工作能力也必須使之具備某種形式的人工視覺(jué)。

　　三機(jī)器人的應(yīng)用

　　工業(yè)機(jī)器人最早應(yīng)用的領(lǐng)域是汽車(chē)工業(yè)。其中應(yīng)用最早最多的工種為焊接，噴涂和上下料。有人稱(chēng)這個(gè)領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)器人的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。

　　1焊接包括點(diǎn)焊，弧焊，錫焊，激光焊等，它的用途廣，歷史長(zhǎng)。例如汽車(chē)的駕駛室是用點(diǎn)焊的方法把各個(gè)分離的板件焊成一個(gè)整體的。

　　2噴涂由于噴涂工序中霧狀漆料對(duì)人體有危害，噴涂環(huán)境中照明，通風(fēng)等條件很差，而且不易從根本上改進(jìn)，因此在這個(gè)領(lǐng)域中大量使用了機(jī)器人。使用機(jī)器人不僅可以改善勞動(dòng)條件，而且還可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低成本。

　　3搬運(yùn)物料包括為機(jī)床服務(wù),上下工件,為自動(dòng)線(xiàn)服務(wù),在不同流向的自動(dòng)線(xiàn)上轉(zhuǎn)運(yùn)工件.這種機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床可以組成柔性加工系統(tǒng)(FMS),它可以滿(mǎn)足多品種,中小批量生產(chǎn)的需要.4裝配由于機(jī)器人的觸覺(jué)和視覺(jué)系統(tǒng)不斷完善,可以把軸類(lèi)件投放于孔內(nèi)的準(zhǔn)確度提高到之內(nèi)。國(guó)外已逐步開(kāi)始應(yīng)用機(jī)器人裝配復(fù)雜部件，例如裝配發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)，大規(guī)模集成電路板等。

　　5海洋開(kāi)發(fā)機(jī)器人常用于海洋測(cè)量多目標(biāo)觀測(cè)，海底施工，電纜鋪設(shè)，管道連接維修，石油開(kāi)采等。

　　6原子能工業(yè)機(jī)器人可用于放射性物質(zhì)搬運(yùn)，設(shè)備檢查維修，污染物處理等對(duì)人體有害的工作。

　　7其他機(jī)器人在宇宙開(kāi)發(fā)，軍事應(yīng)用，農(nóng)牧業(yè)，建筑，礦業(yè)，醫(yī)療福利等方面也有了廣泛的應(yīng)用，并且隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用范圍一定會(huì)越來(lái)越廣泛。

　　參考文獻(xiàn)：吳廣玉 姜復(fù)興編 《機(jī)器人工程導(dǎo)論》哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社1988年3月張建明 編著《工業(yè)機(jī)器人》北京理工大學(xué)出版社1988年12月

工業(yè)機(jī)器人實(shí)習(xí)報(bào)告共5

　　大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)（調(diào)研）報(bào)告

　　調(diào)研報(bào)告

　　1 工業(yè)機(jī)器人的概念工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類(lèi)指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。

　　2 工業(yè)機(jī)器人展現(xiàn)狀與前景展望 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展簡(jiǎn)史

　　1920年捷克作家卡雷爾·查培克在其劇本《羅薩姆的萬(wàn)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)器人的研究與發(fā)明得到了更多人的關(guān)心與關(guān)注。50年代以后，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始研究能搬運(yùn)核原料的遙控操縱機(jī)械手，如圖所示，這是一種主從型控制系統(tǒng)，主機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。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(kāi)，操作者可通過(guò)觀察窗或閉路電視對(duì)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(guó)戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請(qǐng)了專(zhuān)利。該專(zhuān)利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)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年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)誕生，開(kāi)創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。

　　工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)

　　戴沃爾提出的工業(yè)機(jī)器人有以下特點(diǎn):將數(shù)控機(jī)床的伺服軸與遙控操縱器的連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)接在一起，預(yù)先設(shè)定的機(jī)械手動(dòng)作經(jīng)編程輸入后，系統(tǒng)就可以離開(kāi)人的輔助而獨(dú)立運(yùn)行。這種機(jī)器人還可以接受示教而完成各種簡(jiǎn)單的重復(fù)動(dòng)作，示教過(guò)程中，機(jī)械手可依次通過(guò)工作任務(wù)的各個(gè)位置，這些位置序列全部記錄在存儲(chǔ)器內(nèi)，任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中，機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動(dòng)下依次再現(xiàn)上述位置，故這種機(jī)器人的主要技術(shù)功能被稱(chēng)為“可編程”和“示教再現(xiàn)”。

　　1962年美國(guó)推出的一些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形主要由類(lèi)似人的手和臂組成。后來(lái)，出現(xiàn)了具有視覺(jué)傳感器的、能識(shí)別與定位的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。

　　當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強(qiáng)的對(duì)作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。目前，對(duì)全球機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展最有影響的國(guó)家是美國(guó)和日本。美國(guó)在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的綜合研究水平上仍處于領(lǐng)先地位，而日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量、種類(lèi)方面則居世界首位。

　　工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)造與分類(lèi)工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(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)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3～6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有1～3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；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；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?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)行控制。

　　工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。

　　工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動(dòng)，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。

　　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(lèi)。編程輸入型是將計(jì)算機(jī)上已編好的作業(yè)程序文件，通過(guò)RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機(jī)器人控制柜。

　　示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動(dòng)控制器(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)作順序和運(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)作順序和運(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)，控制系統(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(chēng)為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。

　　具有觸覺(jué)、力覺(jué)或簡(jiǎn)單的視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(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。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。

　　 點(diǎn)焊機(jī)器人

　　焊接機(jī)器人具有性能穩(wěn)定、工作空間大、運(yùn)動(dòng)速度快和負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)，焊接質(zhì)量明顯優(yōu)于人工焊接，大大提高了點(diǎn)焊作業(yè)的生產(chǎn)率。

　　點(diǎn)焊機(jī)器人主要用于汽車(chē)整車(chē)的焊接工作，生產(chǎn)過(guò)程由各大汽車(chē)主機(jī)廠負(fù)責(zé)完成。國(guó)際工業(yè)機(jī)器人企業(yè)憑借與各大汽車(chē)企業(yè)的長(zhǎng)期合作關(guān)系，向各大型汽車(chē)

　　生產(chǎn)企業(yè)提供各類(lèi)點(diǎn)焊機(jī)器人單元產(chǎn)品并以焊接機(jī)器人與整車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)配套形式進(jìn)入中國(guó)，在該領(lǐng)域占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。

　　隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，焊接生產(chǎn)線(xiàn)要求焊鉗一體化，重量越來(lái)越大，165公斤點(diǎn)焊機(jī)器人是目前汽車(chē)焊接中最常用的一種機(jī)器人。2008年9月，機(jī)器人研究所研制完成國(guó)內(nèi)首臺(tái)165公斤級(jí)點(diǎn)焊機(jī)器人，并成功應(yīng)用于奇瑞汽車(chē)焊接車(chē)間。2009年9月，經(jīng)過(guò)優(yōu)化和性能提升的第二臺(tái)機(jī)器人完成并順利通過(guò)驗(yàn)收，該機(jī)器人整體技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類(lèi)機(jī)器人水平。

　　弧焊機(jī)器人

　　弧焊機(jī)器人主要應(yīng)用于各類(lèi)汽車(chē)零部件的焊接生產(chǎn)。在該領(lǐng)域，國(guó)際大型工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)主要以向成套裝備供應(yīng)商提供單元產(chǎn)品為主。本公司主要從事弧焊機(jī)器人成套裝備的生產(chǎn)，根據(jù)各類(lèi)項(xiàng)目的不同需求，自行生產(chǎn)成套裝備中的機(jī)器人單元產(chǎn)品，也可向大型工業(yè)機(jī)器人企業(yè)采購(gòu)并組成各類(lèi)弧焊機(jī)器人成套裝備。在該領(lǐng)域，本公司與國(guó)際大型工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)既是競(jìng)爭(zhēng)亦是合作關(guān)系。關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)弧焊機(jī)器人系統(tǒng)優(yōu)化集成技術(shù)：弧焊機(jī)器人采用交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及高精度、高剛性的RV減速機(jī)和諧波減速器，具有良好的低速穩(wěn)定性和高速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)功能。

　　(2)協(xié)調(diào)控制技術(shù)：控制多機(jī)器人及變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，既能保持焊槍和工件的相對(duì)姿態(tài)以滿(mǎn)足焊接工藝的要求，又能避免焊槍和工件的碰撞。

　　(3)精確焊縫軌跡跟蹤技術(shù)：結(jié)合激光傳感器和視覺(jué)傳感器離線(xiàn)工作方式的優(yōu)點(diǎn)，采用激光傳感器實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中的焊縫跟蹤，提升焊接機(jī)器人對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行焊接的柔性和適應(yīng)性，結(jié)合視覺(jué)傳感器離線(xiàn)觀察獲得焊縫跟蹤的殘余偏差，基于偏差統(tǒng)計(jì)獲得補(bǔ)償數(shù)據(jù)并進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的修正，在各種工況下都能獲得最佳的焊接質(zhì)量。

　　激光加工機(jī)器人

　　激光加工機(jī)器人是將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過(guò)高精度工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)。本系統(tǒng)通過(guò)示教盒進(jìn)行在線(xiàn)操作，也可通過(guò)離線(xiàn)方式進(jìn)行編程。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)加工工件的自動(dòng)檢測(cè)，產(chǎn)生加工件的模型，繼而生成加工曲線(xiàn)，也可以利用CAD數(shù)據(jù)直接加工?？捎糜诠ぜ募す獗砻嫣幚怼⒋蚩?、焊接和模具修復(fù)等。

　　關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)激光加工機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：采用大范圍框架式本體結(jié)構(gòu)，在增大作業(yè)范圍的同時(shí)，保證機(jī)器人精度；

　　(2)機(jī)器人系統(tǒng)的誤差補(bǔ)償技術(shù)：針對(duì)一體化加工機(jī)器人工作空間大，精度高等要求，并結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取非模型方法與基于模型方法相結(jié)合的混合機(jī)器人補(bǔ)償方法，完成了幾何參數(shù)誤差和非幾何參數(shù)誤差的補(bǔ)償。

　　(3)高精度機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)：將三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人高精度在線(xiàn)測(cè)量。

　　(4)激光加工機(jī)器人專(zhuān)用語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)技術(shù)：根據(jù)激光加工及機(jī)器人作業(yè)特點(diǎn)，完成激光加工機(jī)器人專(zhuān)用語(yǔ)言。

　　(5)網(wǎng)絡(luò)通訊和離線(xiàn)編程技術(shù)：具有串口、CAN等網(wǎng)絡(luò)通訊功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)的監(jiān)控和管理；并實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)機(jī)器人的離線(xiàn)編程控制。

　　真空機(jī)器人真空機(jī)器人是一種在真空環(huán)境下工作的機(jī)器人，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中，實(shí)現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。真空機(jī)械手難進(jìn)口、受限制、用量大、通用性強(qiáng)，其成為制約了半導(dǎo)體裝備整機(jī)的研發(fā)進(jìn)度和整機(jī)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵部件。而且國(guó)外對(duì)中國(guó)買(mǎi)家嚴(yán)加審查，歸屬于禁運(yùn)產(chǎn)品目錄，真空機(jī)械手已成為嚴(yán)重制約我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備整機(jī)裝備制造的“卡脖子”問(wèn)題。直驅(qū)型真空機(jī)器人技術(shù)屬于原始創(chuàng)新技術(shù)。

　　關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)真空機(jī)器人新構(gòu)型設(shè)計(jì)技術(shù)：通過(guò)結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，避開(kāi)國(guó)際專(zhuān)利，設(shè)計(jì)新構(gòu)型滿(mǎn)足真空機(jī)器人對(duì)剛度和伸縮比的要求；

　　(2)大間隙真空直驅(qū)電機(jī)技術(shù)：涉及大間隙真空直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)和高潔凈直驅(qū)電機(jī)開(kāi)展電機(jī)理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作工藝、電機(jī)材料表面處理、低速大轉(zhuǎn)矩控制、小型多軸驅(qū)動(dòng)器等方面。

　　(3)真空環(huán)境下的多軸精密軸系的設(shè)計(jì)。采用軸在軸中的設(shè)計(jì)方法，減小軸之間的不同心以及慣量不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題。

　　(4)動(dòng)態(tài)軌跡修正技術(shù)：通過(guò)傳感器信息和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)信息的融合，檢測(cè)出晶圓與手指之間基準(zhǔn)位置之間的偏移，通過(guò)動(dòng)態(tài)修正運(yùn)動(dòng)軌跡，保證機(jī)器人準(zhǔn)確地將晶圓從真空腔室中的一個(gè)工位傳送到另一個(gè)工位。

　　(5)符合SEMI標(biāo)準(zhǔn)的真空機(jī)器人語(yǔ)言：根據(jù)真空機(jī)器人搬運(yùn)要求、機(jī)器人作業(yè)特點(diǎn)及SEMI標(biāo)準(zhǔn)，完成真空機(jī)器人專(zhuān)用語(yǔ)言。

　　(6)可靠性系統(tǒng)工程技術(shù)：在IC制造中，設(shè)備故障會(huì)帶來(lái)巨大的損失。根據(jù)半導(dǎo)體設(shè)備對(duì)MCBF的高要求，對(duì)各個(gè)部件的可靠性進(jìn)行測(cè)試、評(píng)價(jià)和控制，提高機(jī)械手各個(gè)部件的可靠性，從而保證機(jī)械手滿(mǎn)足IC制造的高要求。

　　潔凈機(jī)器人

　　潔凈機(jī)器人是一種在潔凈環(huán)境中使用的工業(yè)機(jī)器人。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，其對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求也日益苛刻，很多現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)都要求在潔凈環(huán)境進(jìn)行，潔凈機(jī)器人是潔凈環(huán)境下生產(chǎn)需要的關(guān)鍵設(shè)備。

　　關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)潔凈潤(rùn)滑技術(shù)：通過(guò)采用負(fù)壓抑塵結(jié)構(gòu)和非揮發(fā)性潤(rùn)滑脂，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境無(wú)顆粒污染，滿(mǎn)足潔凈要求。

　　(2)高速平穩(wěn)控制技術(shù)：通過(guò)軌跡優(yōu)化和提高關(guān)節(jié)伺服性能，實(shí)現(xiàn)潔凈搬運(yùn)的平穩(wěn)性。

　　(3)控制器的小型化技術(shù)：根據(jù)潔凈室建造和運(yùn)營(yíng)成本高，通過(guò)控制器小型化技術(shù)減小潔凈機(jī)器人的占用空間。

　　(4)晶圓檢測(cè)技術(shù)：通過(guò)光學(xué)傳感器，能夠通過(guò)機(jī)器人的掃描，獲得卡匣中晶圓有無(wú)缺片、傾斜等信息。

　　工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

　　工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡(jiǎn)單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門(mén)中，完成對(duì)人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。20世紀(jì)50年代末，美國(guó)在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱(chēng)為工業(yè)機(jī)器人；60年代初，美國(guó)研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國(guó)通用汽車(chē)公司用21臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車(chē)車(chē)身的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。此后，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。

　　工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展前景

　　在發(fā)達(dá)國(guó)家中，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流機(jī)器人發(fā)展前景及未來(lái)的發(fā)展方向。國(guó)外汽車(chē)行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)避免了大量的工傷事故。全球諸多國(guó)家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐表明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。機(jī)器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)IEEE的科學(xué)家在對(duì)未來(lái)科技發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)測(cè)中提出了4個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，機(jī)器人技術(shù)就是其中之一。1990年10月，國(guó)際機(jī)器人工業(yè)人士在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_(kāi)了一次工業(yè)機(jī)器人國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)，并在這次大會(huì)上通過(guò)了一個(gè)文件，把工業(yè)機(jī)器人分為四類(lèi)：⑴順序型。這類(lèi)機(jī)器人擁有規(guī)定的程序動(dòng)作控制系統(tǒng)；⑵沿軌跡作業(yè)型。這類(lèi)機(jī)器人執(zhí)行某種移動(dòng)作業(yè)，

　　如焊接。噴漆等；⑶遠(yuǎn)距作業(yè)型。比如在月球上自動(dòng)工作的機(jī)器人；⑷智能型。這類(lèi)機(jī)器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機(jī)通信機(jī)能。日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)普及了第一和第二類(lèi)工業(yè)機(jī)器人，并達(dá)到了其工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史的鼎盛時(shí)期。而今已在第發(fā)展

　　三、四類(lèi)工業(yè)機(jī)器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本下一代機(jī)器人發(fā)展重點(diǎn)有：低成本技術(shù)、高速化技術(shù)、小型和輕量化技術(shù)、提高可靠性技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、高精度化技術(shù)、視覺(jué)和觸覺(jué)等傳感器技術(shù)等。根據(jù)日本政府2007年指定的一份計(jì)劃，日本2050年工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到兆日元，擁有百萬(wàn)工業(yè)機(jī)器人。按照一個(gè)工業(yè)機(jī)器人等價(jià)于10個(gè)勞動(dòng)力的標(biāo)準(zhǔn)，百萬(wàn)工業(yè)機(jī)器人相當(dāng)于千萬(wàn)勞動(dòng)力，是目前日本全部勞動(dòng)人口的15%。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初，其發(fā)展過(guò)程大致可分為三個(gè)階段：70年代的萌芽期；80年代的開(kāi)發(fā)期；90年代的實(shí)用化期。而今經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。目前我國(guó)已生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。一批國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)上；一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來(lái)。一些相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)；運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)與周邊配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)等。某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近世界水平。一個(gè)國(guó)家要引入高技術(shù)并將其轉(zhuǎn)移為產(chǎn)業(yè)技術(shù)（產(chǎn)業(yè)化），必須具備5個(gè)要素即5M: Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有著“機(jī)器人王國(guó)”之稱(chēng)的日本相比，我國(guó)有著截然不同的基本國(guó)情，那就是人口多，勞動(dòng)力過(guò)剩。刺激日本發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的根本動(dòng)力就在于要解決勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。所以，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步晚發(fā)展緩。但是正如前所述，廣泛使用機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，提高社會(huì)生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國(guó)正在努力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備，培養(yǎng)人才，打開(kāi)市場(chǎng)。日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的輝煌得益于本國(guó)政府的鼓勵(lì)政策，我國(guó)在十一五綱要中也體現(xiàn)出了對(duì)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的大力支持。

　　3結(jié)束語(yǔ)

　　工業(yè)機(jī)器人是機(jī)械科學(xué)技術(shù)的一個(gè)分支， 它的發(fā)展需要機(jī)械及其他門(mén)類(lèi)學(xué)科的發(fā)展來(lái)推動(dòng)， 它的發(fā)展也能推動(dòng)工業(yè)系統(tǒng)的整體發(fā)展。 它有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)， 和其他技術(shù)一樣，需要不斷地設(shè)計(jì)應(yīng)用修改和完善。

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工業(yè)機(jī)器人實(shí)習(xí)報(bào)告共5篇 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)報(bào)告相關(guān)文章：