工業(yè)機(jī)器人在鑄造中的應(yīng)用

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1、題目工業(yè)機(jī)器人在鑄造中的應(yīng)用學(xué)院材料學(xué)院專業(yè)材料成型及控制工程班級(jí)組員（排名不分先后）2013年5月9日工業(yè)機(jī)器人在鑄造中應(yīng)用一、歷史與發(fā)展2二、基本機(jī)構(gòu)組成3三、工作原理在鑄造中的應(yīng)用一、歷史與發(fā)展工業(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)、Ik化的機(jī)器人技術(shù)。工業(yè)機(jī)器人是精密機(jī)械技術(shù)和微電廣技術(shù)相結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它在工廠自動(dòng)化和柔性生產(chǎn)系統(tǒng)屮起著關(guān)鍵作用。它是綜合了計(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

2、活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)。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。機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的犄長(zhǎng)和機(jī)器犄長(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，乂有機(jī)器可訟時(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)

3、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。一般來說，工業(yè)機(jī)器人的顯著特點(diǎn)有以下四個(gè)方面：(1)仿人功能。工業(yè)機(jī)器人通過各種傳感器感知工作環(huán)境，達(dá)到自適應(yīng)能力。在功能上模仿人的腰、臂、手腕、手抓等部位達(dá)到工業(yè)自動(dòng)化的目的。2)可編程。工業(yè)機(jī)器人作為柔性制造系統(tǒng)的重要組成部分，可編程能力是其對(duì)適應(yīng)工作環(huán)境改變能力的一種體現(xiàn)。(3)通用性。工業(yè)機(jī)器人一般分為通用與專用兩類。通用工業(yè)機(jī)器人只要更換不同的末端執(zhí)行器就能完成不同的工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。(4)良好的環(huán)境交互性。智能工業(yè)機(jī)器人在無(wú)人

4、為干預(yù)的條件下，對(duì)工作環(huán)境有自適應(yīng)控制能力和自我規(guī)劃能力。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展過程可分為三個(gè)階段：第一代機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的“示教再現(xiàn)”機(jī)器人，主要由夾持器、手臂、驅(qū)動(dòng)器和控制器組成。示教內(nèi)容為機(jī)器人操作機(jī)構(gòu)的空間軌跡，作業(yè)條件，作業(yè)順序等。示教方法可以是操作者“手把手”直接做，或與計(jì)算機(jī)編程結(jié)合.通過示教存儲(chǔ)信息，工作時(shí)讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作.廣泛用于上下料、焊接、噴漆和搬運(yùn)。第二代機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人。能獲取作業(yè)環(huán)境，操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，通過計(jì)算機(jī)處

5、理和分析，對(duì)外界信息進(jìn)行反饋，采用自適應(yīng)控制，從90年代起進(jìn)入實(shí)用階段。第三代機(jī)器人即智能機(jī)器人，是指只冇適應(yīng)性的自治機(jī)器人，能理解指示命令，感知環(huán)境，識(shí)別對(duì)象.具有知識(shí)庫(kù)和專家系統(tǒng)，在作業(yè)環(huán)境屮能獨(dú)立工作，目前還處于實(shí)驗(yàn)階段。其未來的發(fā)展趨勢(shì)是：(1)提高運(yùn)動(dòng)速度和動(dòng)作精度，減少重量和占用空間，加速機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊組合化：將機(jī)器人的冋轉(zhuǎn)、伸縮、俯仰利擺動(dòng)等各種功能的機(jī)械模塊和控制模塊、檢測(cè)模塊組合成結(jié)構(gòu)和用途不同的機(jī)器人；(2)幵發(fā)新型結(jié)構(gòu)，如開發(fā)微動(dòng)機(jī)構(gòu)保證動(dòng)作精度；開發(fā)多關(guān)節(jié)、多自由

6、度的手臂和手指；研制新型的行走機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)各種作業(yè)需要。(3)研制各種傳感檢測(cè)裝置，如視覺、觸覺、聽覺和測(cè)距傳感器等，用傳感器獲取冇關(guān)工作對(duì)象和外部環(huán)境信總，來完成模式識(shí)別，并采用專家系統(tǒng)進(jìn)行問題求解.動(dòng)作規(guī)劃，采用微機(jī)控制。機(jī)器人可代替人完成重復(fù)的、繁瑣的或危險(xiǎn)的勞動(dòng)，組成單機(jī)自動(dòng)化或自動(dòng)生產(chǎn)線，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于焊接、噴漆、裝配、核能、醫(yī)療和搬運(yùn)等工作領(lǐng)域。二、基本機(jī)構(gòu)組成工業(yè)機(jī)器人由三大部分、六個(gè)子系統(tǒng)組成。三大部分是：機(jī)械本體、傳感器部分和控制部分。六個(gè)子系統(tǒng)是：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、

7、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人一環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。如圖1所示。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要指驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源的不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)三種以及把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以與機(jī)械系統(tǒng)直接和連，也可通過同步帶、鏈條、齒輪、諧波傳動(dòng)裝置等與機(jī)械系統(tǒng)間接相連。2、機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)又稱操作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，它由一系列連桿、關(guān)節(jié)或其他形式的運(yùn)動(dòng)副所組成。機(jī)械系統(tǒng)通常包括機(jī)座、立柱、腰關(guān)節(jié)、臂關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)和手爪等，構(gòu)成一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

8、由機(jī)身、手臂、末端執(zhí)行器三大件組成。每一大件都有若干自由度，構(gòu)成一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。若機(jī)身具備行走機(jī)構(gòu)便構(gòu)成行走機(jī)器人；若機(jī)身不具備行走及腰轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成單機(jī)器人臂。手臂一般由上臂、I臂和手腕組成。末端執(zhí)行器是直接裝在手腕上的一個(gè)重要部件，它可以是兩手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊槍等作業(yè)工具。3、感知系統(tǒng)感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化水平