空间机械臂技术发展综述
空间机械臂技术发展综述
刘一宏?蒋再男?刘业超
(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室?哈尔滨１５００８０)
摘要:介绍了国外载人航天中的航天飞机二国际空间站上的典型空间机械臂系统?概述了用于
我国空间站建造和维护任务的空间站机械臂系统?详述了其中核心舱机械臂和实验舱机械臂的任务要求和基本方案?重点阐述了实验舱机械臂的关节二末端作用器二控制器以及遥操作子系统的方案二组成和主要功能?并对我国未来空间机械臂技术的发展提出了建议?关键词:空间机械臂?在轨建造?在轨维护
中图分类号:ＴＰ２４２ ３一文献标识码:Ａ一文章编号:１６７４￣５８２５(２０１５)０５￣０４３５￣０９
ＲｅｖｉｅｗｏｆＳｐａｃｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＬＩＵＨｏｎｇ?ＪＩＡＮＧＺａｉｎａｎ?ＬＩＵＹｅｃｈａｏ
(ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＳｙｓｔｅｍ?ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｈａｒｂｉｎ１５００８０?Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｔｙｐｉｃａｌｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｆｏｒｔｈｅｓｐａｃｅｓｈｕｔｔｌｅａｎｄｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｐａｃｅＳｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.ＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅｓｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎｒｅｍｏｔｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｏｎ－ｏｒ￣ｂｉｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｍｉｓｓｉｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｔｈｅｍｉｓｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｂａｓｉｃｓｏｌｕ￣ｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｃｏｒｅｍｏｄｕｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｏｄｕｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ.Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｏｓａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔ?ｔｈｅｅｎｄｅｆｆｅｃｔｏｒ?ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄｔｈｅｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｏｄｕｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗｅｒｅｅｌａｂｏｒａｔｅｄ.Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏ￣ｐｏｓａｌｆｏｒｏｕｒｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗａｓａｌｓｏｍａｄｅｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ?ｏｎ￣ｏｒｂｉｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｏｎ￣ｏｒｂｉｔｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ
收稿日期:２０１５￣０３￣１０?修回日期:２０１５￣０９￣０１
基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１９０５０９７)?国家基础研究发展规划资助项目(９７３￣２０１３ＣＢ７３３１０３)
作者简介:刘一宏(１９６６－)?男?博士?教授?博士生导师?教育部长江学者特聘教授?研究方向为空间机器人技术?Ｅ￣ｍａｉｌ:ｄｌｒｈｉｔｌａｂ＠ａｌｉｙｕｎ.ｃｏｍ
１一引言
空间机械臂具有一体化的空间感知二机动和操作能力?通过在轨操作二地面遥操作或自主操作方式完成航天器的在轨装配二污染清理二观测与检查二故障模块更换二在轨加注二消耗载荷更换和补充二轨道清理二轨道转移等工作[１]?是航天器在轨组装与维护的核心装备?
国际空间站的搭建和维护经验告诉我们?利用空间机械臂辅助航天员完成空间搭建和载荷维护等任务?大大减轻了航天员出舱风险?减轻了航天员的工作压力?提高了空间探索活动的效率[２￣５]?
加拿大二日本二欧洲二美国等较早开展了空间机械臂的研究工作?并基于航天飞机二国际空间站等平台开展了大量的在轨试验和工程应用?积累了丰富的技术能力和应用经验?我国目前已完成了针对合作目标的空间机械臂在轨演示验证?正开展针对我国空间站的机械臂研制?
本文对载人航天中有人参与的空间机械臂进行了综述?分别介绍了国际空间站ＩＳＳ(Ｉｎｔｅｒ￣
ｎａｔｉｏｎａｌＳｐａｃｅＳｔａｔｉｏｎ)的加拿大移动服务系统ＭＳＳ(ＭｏｂｉｌｅＳｅｒｖｉｎｇＳｙｓｔｅｍ)二日本实验舱远程机械臂ＪＥＭＲＭＳ(ＪａｐａｎｅｓｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＭｏｄｕｌｅＲｅ￣ｍｏｔｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＳｙｓｔｅｍ)二欧空局机械臂ＥＲＡ(ＥｕｒｏｐｅａｎＲｏｂｏｔｉｃＡｒｍ)以及美国的机器人宇航第２１卷一第５期２０１５年一９月一一一一一一一一一载一人一航一天ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔ一一一一一一一一一
Ｖｏｌ.２１一Ｎｏ.５
Ｓｅｐ.２０１５
员Ｒ２?针对我国空间站的建设与维护任务需求?介绍了空间站机械臂系统研制的基本情况?最后对我国空间机械臂技术的发展提出了建议?
２一加拿大空间机械臂概况
２ １一加拿大ＳＲＭＳ机械臂
加拿大航天飞机远程机械臂ＳＲＭＳ(Ｓｈｕｔｔｌｅ
ＲｅｍｏｔｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＳｙｓｔｅｍ)是人类历史上第一套空间机械臂?安装在航天飞机上?主要用来部署和回收固定和自由的有效载荷?转移和支持航天员舱外作业?卫星维修二国际空间站建造以及国际空间站在轨操作的观测辅助任务[６￣８]?如图１所示?加拿大臂长约１５ｍ?具有６个自由度?肘部和腕部安装了相机?重约４１０ ５ｋｇ?肘部相机可为隔壁舱二操作臂以及有效载荷提供可视画面?腕部相机可以协助末端执行器和捕获机构的操作?ＳＲＭＳ采用航天员在轨操作方式进行控制?航天飞机内的航天员通过舱内机器人工作站操作ＳＲＭＳ?操作模式包括自动模式二手动增强模式二单关节驱动模式二直接驱动模式以及备份驱动模式
?
图１一加拿大ＳＲＭＳ系统Ｆｉｇ.１一ＣａｎａｄｉａｎＳＲＭＳｓｙｓｔｅｍ
２ ２一加拿大ＭＳＳ机械臂
加拿大的移动服务系统ＭＳＳ用于国际空间
站的搭建和维修等任务?主要由活动基座系统(ＭｏｂｉｌｅＢａｓｅＳｙｓｔｅｍ?ＭＢＳ)二空间站遥控机械臂系统(ＳｐａｃｅＳｔａｔｉｏｎＲｅｍｏｔｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＳｙｓｔｅｍ?
ＳＳＲＭＳ)以及专用灵巧机械臂(ＳｐｅｃｉａｌＰｕｒｐｏｓｅ
ＤｅｘｔｅｒｏｕｓＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒ?ＳＰＤＭ)组成[１０￣１２]?空间站远程操作臂系统ＳＳＲＭＳ是由６自由度航天飞机远程机械臂ＳＲＭＳ演变而来的７自由度机械臂系统?长１７ ６ｍ?最大载荷质量高达１１００００ｋｇ?操作灵活性大为提高?如图２所示[１３]?机械臂的杆件和关节柔性振动制约了操作效率和末端定位精度?仍需要进一步优化控制?特殊用途灵巧操作器ＳＰＤＭ是一个双臂机器人系统?可安装在空间站遥控机械臂系统ＳＳＲＭＳ的末端?长度约为
３ ５ｍ?载荷质量为６００ｋｇ?能够实现对载荷的灵巧操作?完成一些可维修航天器的服务任务?如模块更换二燃料加注等[１４￣１６]?如图２(ｃ)?航天员根据反馈的实时视频图像?通过机器人操作台ＲＷＳ(ＲｏｂｏｔＷｏｒｋＳｔａｔｉｏｎ)操作面板二手柄等设备实现对ＭＳＳ的操作控制?如图２(ｄ)?近年来?对于部分常规例行检查任务?ＭＳＳ主要通过地面遥操作的方式进行控制?减轻航天员工作负担[１７]?ＭＳＳ的操作对象上安装了视觉靶标?属于合作目标操作
?
图２一加拿大ＭＳＳ系统Ｆｉｇ.２一ＣａｎａｄｉａｎＭＳＳｓｙｓｔｅｍ
３一日本ＪＥＭＲＭＳ机械臂概述
日本航天局ＪＡＸＡ(原来的ＮＡＳＤＡ)研制的日本实验舱远程机械臂ＪＥＭＲＭＳ由主臂ＭＡ(ＭａｉｎＡｒｍ)和小精细臂ＳＦＡ(ＳｍａｌｌＦｉｎｅＡｒｍ)串联组成?安装在国际空间站日本实验舱段[１８￣１９]?
用于支持和操作在暴露设施与实验后勤舱暴露部分上进行的实验?还可以支持空间站相应区域
６
３４载人航天第２１卷
中国纺织机械行业概况研究-行业基本情况
中国纺织机械行业概况研究-行业基本情况 （一）行业基本情况 纺织机械是指应用在纺织工艺各个环节中，把天然纤维或化学纤维加工成为纺织品所需要的各种机械设备。纺织机械行业是为纺织工业发展提供技术装备的基础性产业，是纺织工业产业升级、技术进步的重要保障，是纺织工业综合实力和技术水平的集中体现。 1、市场容量 全球纺织机械的研发、生产地主要集中在欧洲和亚洲，德国、日本、意大利、瑞士等国为研制纺织机械的传统强国。中国在全球纺织机械的生产制造与销售中占据越来越重要的地位。 根据国际纺织制造商联合会发布的数据，2016 年全球转杯纺纱机的出货量比去年同期增长约66%，达到63.4 万锭。历年世界各洲转杯纺纱机的出货量（千锭）如下图所示：
2016年无梭织机的全球出货量上涨了4%，约8.4 万台。其中，喷气织机约2.29 万台，剑杆织机和片梭织机大约3 万台。 当前全球纺织机械行业聚焦于科技创新和新技术的推广，纺织机械的配件制造技术、电子数控技术、生产过程的自动化和智能化在线控制技术等均得到了大幅提高，整个行业呈现高速化、高效化、用工少、成本低和低能耗的发展趋势。 2、中国纺织机械行业基本情况 中国是全球最大的纺织服装生产国和出口国。纺织行业是中国国民经济的支柱产业和重要的民生产业，在繁荣市场、扩大出口、吸纳就业、增加农民收入、促进城镇化发展等方面发挥着重要作用。根据中国纺织机械协会编制的《2016 年纺机行业经济运行报告》，中国纺织行业2016年质效指标表现平稳。纺织全行业主营业务收入为73,302 亿元，同比增长4.08%；利润总额为4,004 亿元，同比增长4.50%；完成固定资产投资12,838.75 亿元，同比增加7.77%；中国纺织品服装出口额为2,701.2 亿美元，同比下降7.22%。根据中国纺织机械协会统计数据，2017 年1-9 月，中国纺织行业主营业务收入同比增长7.78%；利润总额同比增长10.63%；固定资产投资同比增长6.17%。2017 年1-11 月，中国纺织品服装出口2,445.86 亿美元，同比增长0.16%；全国限额以上服装鞋帽针织品零售额13,252 亿元，同比增长7.6%，增速较上年同期有所提升。 纺织机械是中国实现纺织工业结构调整和产业升级的重点，是国家重点支持和鼓励的行业。纺织工业是中国国民经济支柱产业、重要民生产业、国际竞争优势明显的产业、战略性新兴产业的重要组成部分。建设纺织强国离不开纺织工业的基础能力建设，纺织机械对提高生产效率、节约资源、减少排放具有显著效果。
基于A_算法的空间机械臂避障路径规划
机 械 工 程 学 报 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 第46卷第13期 2010年7月 Vol.46 No.13 Jul. 2010 DOI ：10.3901/JME.2010.13.109 基于A *算法的空间机械臂避障路径规划* 贾庆轩 陈 钢 孙汉旭 郑双奇 (北京邮电大学自动化学院 北京 100876) 摘要：针对空间机械臂在轨操作任务需求，提出一种基于A*算法的避障路径规划算法。根据机械臂和障碍物几何特征，对机械臂模型和障碍模型进行简化。通过研究机械臂本身所固有的几何特性，根据障碍物的位姿坐标，分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞的条件，进而求解空间机械臂的无碰撞自由工作空间。在此基础上，利用A*算法在空间机械臂的自由工作空间进行无碰撞路径搜索，实现了空间机械臂的避障路径规划。通过仿真试验验证了基于A*算法的空间机械臂避障路径规划算法的有效性与可行性。 关键词：空间机械臂 避障路径规划 A*算法 中图分类号：TP242 Path Planning for Space Manipulator to Avoid Obstacle Based on A * Algorithm JIA Qingxuan CHEN Gang SUN Hanxu ZHENG Shuangqi (Automation School , Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876) Abstract ：A novel path planning method to avoid obstacle based on A* algorithm is presented for space manipulator to accomplish the in-orbit mission. According to the geometric characteristics of manipulator and obstacle, the manipulator model and obstacle model are simplified. On the basis of the inherent geometric characteristic of manipulator, and according to the position and orientation coordinates of obstacle, the collision conditions of all links of manipulator are analyzed. And then, the collision-free workspace of space manipulator is obtained. On this basis, the collision-free path search in the free workspace of space manipulator is carried out by using A* algorithm, thereby, the obstacle avoidance path planning is achieved. The effectiveness and feasibility of the proposed path planning algorithm based on A* algorithm for space manipulator to avoid obstacle are verified by simulation and experiment. Key words ：Space manipulator Obstacle avoidance path planning A* algorithm 0 前言 随着空间探索的不断深入，空间机械臂应用技 术已经成为空间技术的重要研究方向。空间机械臂代替宇航员完成空间作业任务，如组装与搭建空间站、释放与回收卫星、维护空间设备以及完成空间科学试验等，大大减小了宇航员舱外作业的风险，因此空间机械臂应用技术受到国内外专家的高度重视。在微重力环境下，空间机械臂系统处于自由漂 * 国家高技术研究发展计划资助项目(863计划，2009AA7041007)。 20100324收到初稿，20100504收到修改稿 浮状态，使得机械臂控制变量与非独立变量之间存在强烈的运动耦合，运动控制难度加大，从而空间机械臂的路径规划变得特别复杂[1]。此外，由于空间环境中的空间碎片，空间舱体外设试验装置等都有可能成为空间机械臂在轨操作过程中的障碍，因此为了顺利完成在轨操作任务，开展空间机械臂避障路径规划研究十分重要。 避障路径规划是指在给定的障碍条件以及起始和目标的位姿，选择一条从起始点到达目标点的路径，使运动物体能安全、无碰撞地通过所有的障碍[2]。目前，针对机械臂避障路径规划提出了许多方法，其中最为典型的包括基于自由空间法和人工
浅析机器手的发展现状和发展趋势
机械手论文发展趋势论文：浅析机械手的现状和发展趋势 摘要：机械手是现代科学技术发展的必然结果，本文简述了机械手技术的基本摘要。综述了机械手技术的现状，分析了机械手技术的发展趋势。 关键词：机械手技术现状发展趋势 引言 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。机械手是近代自动控制领域出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。这种新技术发展很快，逐渐形成一门新兴的学科——机械手工程。机械手是在上世纪五十年代末期出现，今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。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手大的特点，因此，机械手已经受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到应用。 一、机械手概要 机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、
材料、和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手自由度。为抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。二、机械手的发展状况 1954年，被称为“机器人之父”的美国科学家george devol取得了附有重放记忆装置的第一台机械手专利权，该设备能执行从一点到另一点的受控运动（即点一点运动），这被认为是“机器人时代|”的开始。1970年，机器人学界早期的改革家之一，victor schenman在斯坦福大学演示了一种计算机控制的机械手，这就是非常著名的斯坦福机械手。它非常先进，技术很复杂，迄今还被很多研究中心使用。 70年代以后，机械手和以机械手为核心的自动化设备在工业发达国家，尤其在日本，有了广泛的应用。由机械手与其它设备组成的生产线极大的提高了企业的劳动生产率，提高和稳定了产品质量，大大缩短了产品更新换代周期。这些应用在很大程度上激发了人们对机械手的研究和开发，它的技术也因此取得了长足的进步。80年代，人们为了让机器人技术向各行各业扩展、应用，于是有了用于社会服务、海洋开发、宇宙空间、地下采矿、军事作战、救灾抢险等领域的机器人。应用于这些领域的机器人，绝大多数都是由机械手和与之对应的安装平台组成的。
工业机械手简介
第一章绪论 1.1前言 用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。 机械手一般分为三类: 第一类：是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类：是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类：是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。 1.2 工业机械手的简史 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。 （1）1954年USA工程师德尔沃最早提出机械人的概念； （2）1959年USA德尔沃与英格伯制造了世界上的第一台机械人； （3）1962年USA正式将机械人的使用性提出来，且制造出类似人的手臂； （4）1967年JAN成立了人工手研究会，并召开了首届机械手学术会； （5）1970年在USA召开了第一届工业机械人学术会，并的到迅速普及；
（6）1973年辛辛那提公司制造出第一台小型计算机控制的的工业机械人，当时是液压驱动，能载重大成就45KG ； （7）到1980年在JAN 得到普及，并定为“机械人元年”此后在日本机械人得到了前所未有的发展与提升，在就是后来到台湾再到大陆。 第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。 第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。 随着工业机器手（机械人）研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。 1.3 机械手的组成 机械手主要由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。其组成及相互关系如下图： 控制部分 驱动部分 执行机构 行程检测装置 被传动物件 手部
机械手控制器的研究现状和发展趋势
机械手控制器的研究现状和发展趋势 摘要：介绍了机械手控制器的研究及其应用的现状，以及在国内的发展状况，根据近几年的发展状况，分析了其发展趋势。 关键词：机械手控制器研究现状发展趋势 前言 在现今的生活上,科技日新月益的进展之下,机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。也就是机械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下永远也不会觉得累。机械手臂的应用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。工业机械手机器人的一个重要分支。 1．关于机械手 能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。
机械手的应用及发展趋势
机械手的应用 机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。例如，机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上的使用较为普遍；在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件；它可以在劳动条件差，单调重复易疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动；它可以在危险的场合下工作，如军用品的装卸、危险品及有害物质的搬运等；还可用于宇宙及海洋的开发及军事工程和生物医学方面的研究和实验等。 机械手的发展趋势 1 重复高精度 精度是指机械手达到指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复次数多，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机械手定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定次数地重复运行机械手来测定。随着微电子技术和现代控制技
术的发展，机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。 2 模块化 有的公司把带有系列导向驱动装置的机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的机械手称为现代传输技术。模块化拼装的机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及油管的导向系统装置，使机械手动作自如。模块化机械手使同一机械手可能应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是机械手的一个重要的发展方向。 3 节能化 为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。 4 机电一体化 由“可编程控制器—传感器—液压元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制液压元件，使液压技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”；节省配线的复合集成系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系
中国纺织机械市场前景调查分析报告
中国纺织机械 市场前景调查分析报告编制机构：千讯（北京）信息咨询有限公司
核心内容提要 市场规模（Market Size） 市场规模（Market Size），即市场容量，本报告里，指的是目标产品或行业的整体规模，通常用产值、产量、消费量、消费额等指标来体现市场规模。千讯咨询对市场规模的研究，不仅要对过去五年的市场规模进行调研摸底，同时还要对未来五年行业市场规模进行预测分析，市场规模大小可能直接决定企业对新产品设计开发的投资规模；此外，市场规模的同比增长速度，能够充分反应行业的成长性，如果一个产品或行业处在高速成长期，是非常值得企业关注和投资的。本报告的第三章对纺织机械行业的市场规模和同比增速有非常详细数据和文字描述。 消费结构 消费结构是指被消费的产品或服务的构成成份，本报告主要从三个角度来研究消费结构，即：产品结构、用户结构、区域结构。1、产品结构，主要研究各类细分产品或服务的消费情况，以及细分产品或服务的规模在整个市场规模中的占比；2、用户结构，主要研究产品或服务都销售给哪些用户群体了，以及各类用户群体的消费规模在整个市场规模中的占比；3、区域结构，主要研究产品或服务都销售到哪些重点地区了，以及某些重点区域市场的消费规模在整个市场规模中的占比。对消费结构的研究，有助于企业更为精准的把握目标客户和细分市场，从而调整产品结构，更好地服务客户和应对市场竞争。 市场份额（Market shares） 市场份额，又称市场占有率，指一个企业的销售量（或销售额）在市场同类产品中所占的比重。市场份额是企业判断自身市场地位的重要指标之一，也是无数大中型企业讨论和制定市场战略的重要依据。对市场份额的研究，又分为总体市场市场份额和目标市场市场份额，本报告以中国市场为研究对象，中国市场即为总体市场，而某些特定的省、市则为目标市场。 市场集中度（Market Concentration Rate） 市场集中度（Market Concentration Rate）是对整个行业的市场结构集中程度的测量指标，是决定市场结构最基本、最重要的因素，集中体现了市场的竞争和垄断程度，经常使用的集中度计量指标有：行业集中率（CRn）、赫尔芬达尔—赫希曼指（Herfindahl-HirschmanIndex，缩写：HHI，以下简称赫希曼指数）、洛仑兹曲线、基尼系数、逆指数和熵指数等，其中集中率（CRn）与赫希曼指数（HHI ）两个指标被经常运用在反垄断经济分析之中。本报告对市场集中度的研究采用的计量指标是行业集中率（CRn），CRn指该行业的指定市场内前n 家最大的企业所占市场份额的总和，例如，CR4是指该行业四家最大的企业的市场份额之和。CRn的值越大，表明该行业的垄断程度越高，大多数客户都集中到有数的几家企业去了。
机械手的发展史
机械手发展概述 机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 1机械手发展史 机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它是机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为 Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔， 臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系 统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手 就是在这个基础上发展起来的。同年，美国机械 制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。 该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱 动控制系统也是示教再现型。这两种出现在六十 年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的 基础。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于±1毫米。联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手 ，采用关节式结构和程序控制。
机械臂的研究与发展
机械臂的研究与发展 机械臂是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。 机械手首先是从美国开始研制的。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。一般有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人。作为机器人产品最早的实用机型是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMA TION公司推出的“UNIMA TE”。这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械臂的发展状况如下： 第一代机械臂，即按事先示教的位置和姿态进行重复的动作的机械。它也简称为示教/再现方式的机械臂或是T/P方式的机械臂。目前国际上使用的机械臂大多仍是这种工作方式。由于这种工作方式只能按照事先示教的位置和姿态金子那个重复的动作而对周围环境毫无感觉的功能，其应用范围受到一定的限制，主要应用于材料的搬运、喷漆、电焊等工作。 1993年乌克兰，戈道斯等申请的专利，一种用缝合针将病人的第二血管缝合到冠状动脉上的最小侵入性手术方法。该系统采用了机械臂链接手术器械。这些器械具有能够被操作
(机械制造行业)工业机械手设计说明书
第一章引言 1.1 液压机械手概述 液压传动机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质源极为方便，输出力小，液压动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 液压技术有以下优点: （1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。 1.2 液压机械手的设计要求 1.2.2 课题的设计要求 本课题将要完成的主要任务如下: (1)机械手为通用机械手，因此相对于专用机械手来说，它的适用面相对较广。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。 (3)设计出机械手的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，不仅可以应用于夹持式手指来抓取棒料工件，在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。 (4)液压传动系统的设计 本课题将设计出机械手的液压传动系统，包括液压元器件的选取，液压回路的设计，并绘出液压原理图。 (5)机械手的控制系统的设计 本机械手拟采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制，本课题将要选取PLC型号，根
机械臂开题报告
毕业设计（论文）开题报告 1课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等） 研究背景及课题意义 机器人是二十世纪人类最伟大的发明之一，人类对于机器人的研究由来已久。上世纪70 年代之后，计算机技术、控制技术、传感技术和人工智能技术迅速发展，机器人技术也随之进入高速发展阶段，成为综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志[1] [2]。 机器人技术的研究在经历了第一代示教再现型机器人和第二代感知型机器人两个阶段之 后进入第三代智能机器人的发展阶段。 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是 在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产率。机械手越来越广泛地得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动 化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统fms和柔性制造单元fmc中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。 此外，医疗机器人是目前国外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一,其发展前 景非常看好。近年来,医疗机器人技术引起美、法、德、意、日等国家学术界的极大关注, 研 究工作蓬勃兴起。二十世纪九十年代起，国际先进机器人计划已召开过的多届医疗外科机器人研讨会己经立项,开展基于遥控操作的外科研究,用于战伤模拟手术、手术培训、解剖教学。欧盟、法国国家科学研究中心也将机器人辅助外科手术及虚拟外科手术仿真系统作为重点研究发展的项目之一 在发达国家已经出现医疗，外科手术机器人市场化产品，并在临床上开展了大量病例研究。而目前我国的机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低。机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产及医疗水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 国内外研究状况 国外研究状况 机器人主要分为两类：工业机器人以及其他特种机器人，自1962年美国推出世界上第一 台unimate型和versatra型工业机器人以来，机器人在工业发达国家得到了迅速发展。根据 国际工业机器人联合会(ifr)前几年的统计[3]：2000年全世界工业机器人的总数达到82万 台，比1996年增加24％。其中日本拥有42万台，占全世界机器人总数的50％左右，继续保 持“机器人王国”的地位。除日本外，世界上还有许多工业发达国家，如美国、前苏联和西欧一些国家的机器人产业也发展得很快。例如，在美国，1970—1980年间的机器人台数增加20 倍以上。尽管美国所拥有的机器人在台数上不如日本．但其技术水平较高．占有一定的优势。在亚洲，韩国的机器人产业发展也很迅速，现排名世界前列．而日本、韩国和新加坡的机器人密度(即制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量)居世界第1-3位，包揽了前三名。西欧的 意大利、法国、英国和东欧的匈牙利、波兰等，机器人制造业及应用机器人的情况都有很大发展。 图1 图2
2018年纺织机械行业分析报告
2018年纺织机械行业 分析报告 2018年4月
目录 一、纺织服装机械市场格局面临重构 (4) 1、纺服机械全球迁移逻辑清晰 (4) 2、利润压缩倒逼纺服行业提升机械化比重 (6) 3、纺织服装机械洗牌在即，龙头份额提升空间巨大 (8) 二、缝制设备市场集中度提升迅速，龙头崛起 (9) 1、缝制机械行业迎来市场化供给侧改革 (9) 2、2017年缝制设备迎来转机 (11) （1）生产：定单充足，中高速增长，加快智能转型 (13) （2）销售：需求旺盛，市场前景可期 (13) （3）库存：需求激增，补库意愿大幅增强 (13) （4）效益：量价齐增，行业质效显著提升 (13) 3、龙头公司脱颖而出，行业整合空间巨大 (14) （1）产能扩张助力公司市占率提升 (14) （2）销售渠道全球化布局 (15) （3）研发实力雄厚，助力产品升级 (16) （4）突出的成本控制能力是公司胜出的关键 (17) 三、纺织机械国产化趋势确定，有望受益产能迁移 (18) 1、人工成本攀升倒逼纺织机械升级 (18) 2、全球产能迁移为纺织机械提供新机遇 (20) 3、新疆、中亚纺织工业方兴未艾，助力纺织机械增长 (22) 四、重点企业简况 (24) 1、杰克股份：业绩符合预期，缝制机械龙头在加速 (24) 2、大豪科技：缝制机械电控龙头，受益下游需求爆发 (25) 3、卓郎智能：世界纺机龙头，业绩承诺提供安全边际 (27)
纺服机械全球迁移路径清晰。“衣食住行”是人类生活必需的刚性需求，兼具消费升级逻辑。纺织服装机械作为纺织工业发展提供技术装备的基础性产业，其发展一方面来自于全球纺织服装需求的增长及品质的提升所带来的行业增长，另一方面，纺织服装及其配套的纺织服装机械行业对成本要求极为敏感，全球范围内的性价比优势变迁所带来的产能迁移也能为纺织机械行业带来结构性增长机遇。 缝制机械行业迎来市场化供给侧改革。缝制机械全球市场空间近千亿，可以细分为工业缝纫机、家用缝纫机、刺绣机、缝前缝后设备以及缝纫机零部件。随着缝制设备行业的市场化出清，以及下游需求回暖，设备和库存更新周期促使2016 年下半年以来，缝制机械行业迎来转机。2017 年1-12 月协会统计的行业百家整机企业累计完成工业总产值188.38 亿元，同比增长27.71%，累计生产缝制机械产品612.98 万台，同比增长23.86%。 纵观缝制机械全球变迁历史，无论在欧美、日韩、亚洲，都会经历从行业分散发展，到成本压力倒逼行业集中度迅速提升，最终成长出行业龙头的阶段，如美国的胜家、德国杜克普、日本兄弟、重机等。我们认为，国内缝纫机械正在处于市占率快速提升，缺乏竞争力企业市场出清阶段。真正具备产能、技术、研发、渠道优势的公司有望快速占据市场。工业缝纫机及裁床领域，我们看好杰克股份，刺绣机及特种机工控领域，我们看好大豪科技。 全球产能迁移为纺织机械提供新机遇。纺纱行业是初级产品加工业，是成本敏感性行业。随着全球成本变迁，纺纱行业总体上经历了
空间机械臂技术发展综述
空间机械臂技术发展综述 刘一宏?蒋再男?刘业超 (哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室?哈尔滨１５００８０) 摘要:介绍了国外载人航天中的航天飞机二国际空间站上的典型空间机械臂系统?概述了用于 我国空间站建造和维护任务的空间站机械臂系统?详述了其中核心舱机械臂和实验舱机械臂的任务要求和基本方案?重点阐述了实验舱机械臂的关节二末端作用器二控制器以及遥操作子系统的方案二组成和主要功能?并对我国未来空间机械臂技术的发展提出了建议?关键词:空间机械臂?在轨建造?在轨维护 中图分类号:ＴＰ２４２ ３一文献标识码:Ａ一文章编号:１６７４￣５８２５(２０１５)０５￣０４３５￣０９ ＲｅｖｉｅｗｏｆＳｐａｃｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＬＩＵＨｏｎｇ?ＪＩＡＮＧＺａｉｎａｎ?ＬＩＵＹｅｃｈａｏ (ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＳｙｓｔｅｍ?ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｈａｒｂｉｎ１５００８０?Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｔｙｐｉｃａｌｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｆｏｒｔｈｅｓｐａｃｅｓｈｕｔｔｌｅａｎｄｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｐａｃｅＳｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.ＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅｓｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎｒｅｍｏｔｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｏｎ－ｏｒ￣ｂｉｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｍｉｓｓｉｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｔｈｅｍｉｓｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｂａｓｉｃｓｏｌｕ￣ｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｃｏｒｅｍｏｄｕｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｏｄｕｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ.Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｏｓａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔ?ｔｈｅｅｎｄｅｆｆｅｃｔｏｒ?ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄｔｈｅｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｏｄｕｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗｅｒｅｅｌａｂｏｒａｔｅｄ.Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏ￣ｐｏｓａｌｆｏｒｏｕｒｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗａｓａｌｓｏｍａｄｅｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ?ｏｎ￣ｏｒｂｉｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｏｎ￣ｏｒｂｉｔｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ 收稿日期:２０１５￣０３￣１０?修回日期:２０１５￣０９￣０１ 基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１９０５０９７)?国家基础研究发展规划资助项目(９７３￣２０１３ＣＢ７３３１０３) 作者简介:刘一宏(１９６６－)?男?博士?教授?博士生导师?教育部长江学者特聘教授?研究方向为空间机器人技术?Ｅ￣ｍａｉｌ:ｄｌｒｈｉｔｌａｂ＠ａｌｉｙｕｎ.ｃｏｍ １一引言 空间机械臂具有一体化的空间感知二机动和操作能力?通过在轨操作二地面遥操作或自主操作方式完成航天器的在轨装配二污染清理二观测与检查二故障模块更换二在轨加注二消耗载荷更换和补充二轨道清理二轨道转移等工作[１]?是航天器在轨组装与维护的核心装备? 国际空间站的搭建和维护经验告诉我们?利用空间机械臂辅助航天员完成空间搭建和载荷维护等任务?大大减轻了航天员出舱风险?减轻了航天员的工作压力?提高了空间探索活动的效率[２￣５]? 加拿大二日本二欧洲二美国等较早开展了空间机械臂的研究工作?并基于航天飞机二国际空间站等平台开展了大量的在轨试验和工程应用?积累了丰富的技术能力和应用经验?我国目前已完成了针对合作目标的空间机械臂在轨演示验证?正开展针对我国空间站的机械臂研制? 本文对载人航天中有人参与的空间机械臂进行了综述?分别介绍了国际空间站ＩＳＳ(Ｉｎｔｅｒ￣ ｎａｔｉｏｎａｌＳｐａｃｅＳｔａｔｉｏｎ)的加拿大移动服务系统ＭＳＳ(ＭｏｂｉｌｅＳｅｒｖｉｎｇＳｙｓｔｅｍ)二日本实验舱远程机械臂ＪＥＭＲＭＳ(ＪａｐａｎｅｓｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＭｏｄｕｌｅＲｅ￣ｍｏｔｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＳｙｓｔｅｍ)二欧空局机械臂ＥＲＡ(ＥｕｒｏｐｅａｎＲｏｂｏｔｉｃＡｒｍ)以及美国的机器人宇航第２１卷一第５期２０１５年一９月一一一一一一一一一载一人一航一天ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔ一一一一一一一一一 Ｖｏｌ.２１一Ｎｏ.５ Ｓｅｐ.２０１５
工业机器人概述
工业机器人概述 20.1 概述 世界上机器人工业萌芽于50年代的美国，经过40多年的发展，已被不断地应用于人类社会很多领域，正如计算机技术一样，机器人技术正在日益改变着我们的生产方式，以至今后的生活方式。我们有必要以极大的兴趣关注它的发展，研究它的未来，迎接它给我们带来的机遇。 20.1.1 中国工业机器人的回顾 我国机器人技术发展已有20多年历史，特别是在“七五”计划期间，国家对机器人工业给予了足够的重视，投入了一定的资金，组织了全国近百个单位的机器人技术攻关，开发出喷漆、焊接、搬运等工业机器人操作机、控制系统、驱动系统及相关的元器件，取得了90余项科研成果，形成了我国机器人研究开发的基本力量，为进一步发展我国工业机器人打下了一定的基础。在此期间，我国机器人工业基本上实现了从无到有并进行了相关的应用开发，其中有代表性的产品有： 北京机械工业自动化研究所：PJ系列喷涂机器人 北京机床研究所：GJR-G1、G2焊接及搬运机器人 广州机床研究所：JRS-80点焊机器人 大连组合机床研究所：ZHS-R005弧焊机器人 中国科学院沈阳自动化研究所：中型水下机器人及机器人控制系统 航天工业总公司303所：YZJJR30搬运机器人 沈阳工业大学：CR80-1冲压机器人 此外，还有冶金部自动化研究院、西安微电机研究所、北京谐波传动技术研究所、洛阳轴承研究所、航天工业总公司609所、林泉电机厂、北京科技大学、清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、华南理工大学、哈尔滨工业大学等在机器人控制装置、基础元器件和基础研究等方面做了大量工作。 20.1.2 机器人工业的现状 进入90年代，世界机器人工业继续稳步增长，每年增长率保持在10%左右，世界上已拥有机器人数量达到70万台左右，1992、1993年世界机器人市场曾一度出现小的低谷，近年除日本外，欧美机器人市场也开始复苏，并日益兴旺。与全球机器人市场一样，中国机器人市场也逐渐活跃，1997年上半年，我国从事机器人及相关技术产品研制、生产的单位已达200家，研制生产的各类工业机器人约有410台，其中已用于生产的约占3/4。目前全国约有机器人用户500家，拥有的工业机器人总台数约为1200台，其中从40家外国公司进口的各类机器人占2/3以上，并每年以100～150台的速度增加。进入“九五”计划第一年后，一些大型工厂、公司正在调整机器人的应用和发展策略，由应用机器人大户转向成为开发机器人大户，力求推进中国机器人的产业化。第一汽车集团公司是我国最早的机器人用户之一，已在其汽车生产线上应用了20多台机器人，“八五”期间开发了2台高功能点焊机器人，此外还在进一步开发弧焊、打磨、涂胶等机器人。东风汽车集团公司是我国第一条国产机器人喷涂生产线应用单位，1996年在引进德国KUKA公司90年代机器人技术的基础上，用KUKA散件组装成功点焊机器人，即将投产，1997年又引进KUKA公司的焊装线，用于驾驶室焊装并做工程应用研究。济南第二机床厂在与美国ISI机器人公司等合作完成了第一条冲压自动生产线后，又自行开发了全自动薄板冲压生产线，并投入应用。1996年北京首钢集团公司与日本安川电机（株）、岩谷产业（株）合资成立首钢莫托曼机器人有限公司，引进日本安川公司的产品和技术，生产和销售各类工业机器人，预计生产能力可达800台/年，
多功能智能机械臂技术研究
多功能智能机械臂技术研究 发表时间：2019-03-28T16:44:44.033Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：李斌 [导读] 本文致力于通过对多功能智能机械臂的分析，了解其中的关键技术，推动智能化发展。 摘要：基于多现阶段对智能设备的开发和利用，本文对新型多功能智能机械臂的作用进行分析，在进行系统的研究过程中，根据已知的智能化设备原理，实现对机器人操作系统的探索。本文致力于通过对多功能智能机械臂的分析，了解其中的关键技术，推动智能化发展。 关键词：多功能；机械臂；智能技术 引言 智能技术不仅坚持了创新原则，还通过利用实验平台，不断提高智能设备的服务水平。就现阶段而言，许多是高等院校都进行智能教育，在倡导学习新媒体技术的同时，对专业人士进行工程教育，致力于不断实现创新。然而，理论知识是远远不够的，在实际的多功能智能机械臂研发过程中，需要重视实践技能的培养，逐步提高学生的基本学习技巧，同时促进我国智能化事业的发展。基于此，本文对创新能力进行探究，致力于分析智能机械臂的多功能水平与技术要点，促进我国工程训练的开展。 1多功能智能机械臂的作用分析 1.1完成复杂动作 与其他功能单一的机器设备相比，多功能智能机械臂的自由度较大，同时，可以利用机械臂自由活动，完成较为复杂的动作和人物。就一直的信息表明，机械臂已经可以独立实现码垛和装配等动作，在后期的发展过程中，还能进一步实现切削和焊接等较为复杂的加工工作，可以极大程度上代替人工操作，便利人们的生活。的功能智能机械臂行进行化学喷涂，降低人工成本的同时促进实际的工业生产，推动作业进步，进一步完善工业化发展水平。 1.2实现动态算法的设计 智能设备与的功能机器人不仅在各行各业频率出现，在未来，还会出现在许多未知的领域，比如计算机领域。计算机作为一种特殊的智能设备，在很大程度上代替了人类的繁忙工作，英雌，机器人也受到欢迎。基于人们的生产方式在逐步改变，机器人技术也越来越成熟，内部的结构趋于完善，甚至的功能智能机械臂可以参与图纸的设计与测量，在许多动态算法中都被广泛运用。比如，为了确定动态算法的具体数据信息和一些坐标，可以通过的功能智能机械臂进行测算，同时规划出符合实际的工作路径。 2多功能智能机械臂设计分析 2.1建模和仿真方面 在对的功能智能机械臂的设计进行分析的过程中，无法避免的主要因素是建模设计和仿真的软件选择。一般而言，可以选择符合客观的智能设备需求的软件进行操作，较为具有代表性的是Catia和Matlab，这两者各有优势和缺点，需要进行进一步的验证和应用。建模选择的平台需要具备智能涉笔进行精确计算的基础，同时保证各有特点，在稳定性得到保证的基础上，对智能机械臂的实际作用进行分析。在面对的功能智能机械臂的建模哦数据精密方面，需要对机械建模的具体环节进行把握，突出机械臂的优势，同时结合建模的环境，充分利用已有资源，实现对仿真技术的进一步开发和完善。 2.2底层设备控制设计 基于多功能智能机械臂的实际操作效果，对机器人的底层设计进行优化，采用软件平台对其进行控制，同时结合实际的标准信息，通过已有经验的借鉴，实现对操作系统的进一步优化，全面完善内部的服务系统。已经对硬件抽象设计环节进行强化，同时特别重视对底层设备的设计和控制，主张在完善内部的公共功能基础上，加快内部的进程消息转型。在后期的数据包处理和底层设备管理过程中，多功能还需要结合设计理念进行完善。 2.3通信中介设计 的功能智能机械臂不仅可以区分信息和数据库，还能根据已有得劲经验，完善自身扥诶不系统，这一基本特点已经被广泛应用，甚至在现阶段的智能设备中也占据极大的优势。为了促进的功能智能机械臂实现升级，对内部扮演的实际作用进行严格的把控，同时针对通信中介的角色进行设计，可以支持C++的运用。 2.4定位导航设计 与其他的普通机器人相比，的功能智能机械臂主要是建立在全面控制的基础上的，这是由制造商决定的，但在很大程度上还采用了现阶段的特殊机器人服务项目，比如智能定位和移动导航功能的完善。有了这些基础的功能，机械臂可以实现科学的路径规划，推动人类科技进步，提高人的生活水平。 3多功能智能移动机械臂设计的技术要点分析 3.1多功能系统架构技术 的功能智能机械臂的主要涉及特点是根据内部系统，对结构进行优化，同时架构一些基本的特色环节，对软硬件结构进行开发。现阶段的许多移动机械臂虽然有着良好的平台，但是本身没有对架构进行优化，导致控制器缺乏科学性，甚至存在许多问题。对此，必须提高硬件的实际灵活性，结合客观实际对Cortex-M3进行完善，在精准内核设计技术的基础上，进一步实现对控制器的监管。架构技术实施的过程中，多功能需要根据的功能智能的指令集，对实际的指令进行遵照，同时集中代码密度，完善架构内部的结构设计，增强总体的机械臂控制力度。 3.2多功能地图构建 对于的功能智能机械臂的导航和定位功能而言，最为重要的是建立地图数据库，作为后期开展实际的功能的基础。导航的过程是相对复杂的，因此，需要对多功能室内环境进行分析，明确实际的移动功能设备环境，引进先进的机械臂地图数据库，根据实际的运动移动方位对数据库进行导入。此外，还需要对地图的平台定位进行选择，根据已知的实际导航算法，不断完善内部的数据库，逐步清楚计算和缓