文獻(xiàn)綜述-六軸機(jī)械手臂機(jī)器人的設(shè)計(jì).doc

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1、文獻(xiàn)綜述業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名指導(dǎo)教師文獻(xiàn)綜述機(jī)械手臂的發(fā)展過程工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械工程、控制工程、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)、人工智能等多學(xué)科技術(shù)于一?體的自動(dòng)化設(shè)備。自1962年美國制造出世界上第一,臺(tái)示教型工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展日趨成熟、其產(chǎn)業(yè)日趨壯大，目前廣泛應(yīng)用于裝配、搬運(yùn)、切割、檢測(cè)、噴涂、碼垛等領(lǐng)域，已成為IH動(dòng)化工廠、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)的現(xiàn)代化工具。由于機(jī)器人是-一種柔性自動(dòng)化設(shè)備，能夠適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代，所以工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用可以縮短新產(chǎn)品的換代周期，進(jìn)而提高了該產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競爭力。目前全世界已擁有一百多萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,在

2、當(dāng)代工業(yè)技術(shù)革命中，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展日趨柔性自動(dòng)化，因此在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)革命中，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是重要的一?個(gè)組成部分［4］。隨著工業(yè)與經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，制造行業(yè)競爭日益激烈。工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)越來越向著多品種、小批量化的模式發(fā)展,與此同時(shí),用戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)周期提出了更高的需求。提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本、增加產(chǎn)品的科技含量、縮短研制生產(chǎn)周期、靈活地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的變化等成了制造業(yè)競爭者們追求的目標(biāo)和生存的途徑。二機(jī)械手臂的種類根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同分為多關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，直角坐標(biāo)系機(jī)械手臂，球坐標(biāo)系機(jī)械手臂，極坐標(biāo)機(jī)械手臂，柱坐標(biāo)機(jī)械手臂等。他有X移動(dòng)，Y移動(dòng)，Z移動(dòng)，X轉(zhuǎn)動(dòng)，Y轉(zhuǎn)動(dòng)，Z轉(zhuǎn)動(dòng)六個(gè)

3、自由度組成。水平多關(guān)節(jié)機(jī)械手臂一般有三個(gè)主自由度,Z1轉(zhuǎn)動(dòng)，Z2轉(zhuǎn)動(dòng)，Z移動(dòng)。通過在執(zhí)行終端加裝X轉(zhuǎn)動(dòng)，Y轉(zhuǎn)動(dòng)可以到達(dá)空間內(nèi)的任何坐標(biāo)點(diǎn)。直角坐標(biāo)系機(jī)械手臂有三個(gè)主自由度。X移動(dòng)，Y移動(dòng)，Z移動(dòng)組成,通過在執(zhí)行終端加裝X轉(zhuǎn)動(dòng)，Y轉(zhuǎn)動(dòng)，Z轉(zhuǎn)動(dòng)可以到達(dá)空間內(nèi)的任何坐標(biāo)點(diǎn)。三機(jī)械手技術(shù)的研究現(xiàn)狀雖然機(jī)械手己經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，但目前主要還是在工業(yè)環(huán)境中,應(yīng)用范圍還需要進(jìn)一步拓展。另一方面，機(jī)械手的相關(guān)技術(shù)蓬勃發(fā)展，欣欣向榮,但在某些應(yīng)用場(chǎng)合，比如制造業(yè)、農(nóng)業(yè)等，機(jī)械手也存在著技術(shù)落后，智能化水平相對(duì)較為低下的問題。1.機(jī)械結(jié)構(gòu)在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，機(jī)械手仍以關(guān)節(jié)型為主流，80年

4、代發(fā)明的適用于裝配作業(yè)的平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手仍然占少數(shù)。90年代初開發(fā)的適用于窄小空間、快節(jié)奏、全空間范圍的垂直關(guān)節(jié)型機(jī)械手主要用于焊接和上下料。應(yīng)汽車、建筑和橋梁等行業(yè)的需求，超大型的機(jī)械手應(yīng)運(yùn)而生。如焊接10米長，10噸以上大構(gòu)件的焊接機(jī)械手，采取螞蟻啃骨頭的協(xié)作機(jī)構(gòu)。另外CAD、CAE等技術(shù)己普遍用于設(shè)計(jì)、仿真和制造過程中。2.控制技術(shù)大多數(shù)采用32位的CPU,控制軸數(shù)多達(dá)27軸，NC技術(shù)、離線編程技術(shù)大量采用；協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實(shí)現(xiàn)了多手與變位機(jī)、多機(jī)械手的協(xié)調(diào)控制，正逐步實(shí)現(xiàn)多智能體的協(xié)調(diào)控制；采用基于PC的開放結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)已成為潮流，其成本低，具有標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)

5、絡(luò)功能。3.馳動(dòng)技術(shù)80年代發(fā)展起來的AC伺服驅(qū)動(dòng)己成為主流驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械手中，DD馳動(dòng)技術(shù)則廣泛的應(yīng)用于裝配機(jī)械手中；新一代的伺服電機(jī)與基于微處理器的智能伺服控制器相結(jié)合己由FANUC等公司開發(fā)出并應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械手中；在遠(yuǎn)程控制中已采用了分布式智能馳動(dòng)新技術(shù)。4.應(yīng)用智能化的傳感器裝有視覺傳感器的機(jī)械手?jǐn)?shù)量呈上升趨勢(shì)，不少機(jī)械手裝有兩種傳感器，很多機(jī)械手留有多種傳感器接口o3.通用的編程語言為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械手編程的簡單、易行，編程語言越來越標(biāo)準(zhǔn)化。4.網(wǎng)絡(luò)通訊方式大部分機(jī)械手采用Ether網(wǎng)絡(luò)通訊方式，其它采用出行通訊RS—232、RA-422、RS-485等通訊接

6、口5.高速、高精度、多功能化目前最快的裝配機(jī)械手的最大合成速度為16.5m/s,位置重復(fù)精度達(dá)到了0.01mmo甚至有一種大的直角坐標(biāo)搬運(yùn)機(jī)械手，其最大合成速度達(dá)到80m/s；另一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)的NC機(jī)械手其位置重復(fù)精度達(dá)到0.OOlmmo現(xiàn)在功能單一的機(jī)械手已經(jīng)很少見，一般都具有幾種功能，并正在向多功能方向發(fā)展。6.集成化與系統(tǒng)化當(dāng)今機(jī)械手技術(shù)的另一個(gè)特點(diǎn)是應(yīng)用從單機(jī)、單元向系統(tǒng)發(fā)展，很多的機(jī)械手與微機(jī)及周辿智能設(shè)備和操作人員形成一個(gè)大群體（多智能體）?？鐕蠹瘓F(tuán)的壟斷，和全球化的生產(chǎn)將世界眾多廠家的產(chǎn)品聯(lián)接在一起，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化的“虛擬制造”為工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)

7、化的發(fā)展推波助瀾。四機(jī)械手目前遇到的難題及解決方案機(jī)械手雖然能代替人工操作，大大改善工人的勞動(dòng)條件，將操作工人從繁重、單調(diào)的工作環(huán)境中解放出來，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。但是相對(duì)人的思維邏輯，如果機(jī)械手的邏輯時(shí)間設(shè)計(jì)不合理，也會(huì)造成生產(chǎn)延誤與浪費(fèi)。要找到最優(yōu)的生產(chǎn)時(shí)問，需要經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐的驗(yàn)證和摸索，對(duì)生產(chǎn)中影響到生產(chǎn)效率的幾個(gè)瓶頸工位進(jìn)行分析，并制定可行性方案，從而實(shí)現(xiàn)曲軸線生產(chǎn)的產(chǎn)能最大化。對(duì)曲軸線機(jī)械手與設(shè)備上、下料之間的邏輯時(shí)間進(jìn)行研究和分析，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況分析曲軸線上的機(jī)械手在機(jī)床設(shè)備之間上下料和清空Buffer之間的邏輯