小型工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)狀況與前景

　　工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械手在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色，是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)， 在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。

　　1 國內(nèi)外設(shè)計(jì)狀況

　　1.1 機(jī)器人領(lǐng)域

　　機(jī)器人技術(shù)與信息技術(shù)一樣，在強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力方面是極為重要的戰(zhàn)略技術(shù)領(lǐng)域。機(jī)器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表， 是人造機(jī)器的“終極”形式。它涉及到機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。一方面， 機(jī)器人在制造業(yè)應(yīng)用的范圍越來越廣闊，其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強(qiáng)，并向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展;另一方面，機(jī)器人向著非制造業(yè)應(yīng)用發(fā)展以及微小型方向發(fā)展，并將服務(wù)于人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域?？傮w趨勢(shì)是，從狹義的機(jī)器人概念向廣義的機(jī)器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)的內(nèi)涵已變?yōu)?ldquo;靈活應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的、具有在實(shí)世界動(dòng)作功能的智能化系統(tǒng)”。

　　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)工成，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)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)， 而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置， 既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力， 又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力， 從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物， 它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備， 也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備.

　　1.2 機(jī)械手領(lǐng)域

　　工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特 點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)， 在構(gòu)造和性能上 兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)， 尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī) 械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力， 在國民經(jīng)濟(jì) 各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、 電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科 學(xué)領(lǐng)域， 是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。

　　2 工業(yè)機(jī)器人的研究趨勢(shì)

　　目前， 國外機(jī)器人技術(shù)正在向智能機(jī)器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展， 其現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1) 工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠 性、便于操作和維修)，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的10.3萬美元降至97 年的6.5萬美元。

　　(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)器人 產(chǎn)品問市。

　　(3)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu); 大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和 可維修性。