生产线装配机器人手臂项目设计方案

突 1-1 工业机器人基本结构图
1.2 工业机器人的分类
工业机器人按发展历史的演变顺序可分类三类，第一代机器人、第二代ຫໍສະໝຸດ Baidu 器人和第三代机器人。
第一代机器人具有示教再现的功能后具有可编程 NC 装置，设有位置、速度、 力等内部信息的检测元件（内部传感器）和基于这些传感器的控制系统的私服 机构。现在工业中应用的喷漆、搬运、电焊机器人，大多属于第一代机器人。
我国已研制出精密型装配和实用型装配机器人,如广东吊扇电机机器人自 动装配线, 小型电器机器人自动装配线, 以及自动导引汽车发动机装配线, 精 密机芯机器人自动装配线等机器人示范应用工程。近几年来, 大连贤科机器人 技术有限公司!与国内5家高校、科研所合作, 开发出具有自主知识产权的系列 化模块化直角坐标型装配机器人CAD 设计平台;开发出两个系列共4 种规格的
第二代机器人不仅具有内部传感器，还能利用外部传感器探测外部环境和 操作对象的有关信息，来改变行动，进行规划，适应外界的变化和干扰。第二 代机器人的中心技术是传感器技术和微机控制技术。
第三代智能机器人将极大地扩展机器人的应用领域，是当前研究的重点。 智能机器人本身能够认识工作环境、工作对象及其状态，他根据人给予的指令 和自身认识外界的结果，独立地决定工作方式，由操作机构和移动机构实现任 务目标，并能适应工作环境的变化。
生产线装配机器人手
臂项目设计方案
第 1 章 绪论
1.1 装配机器人的概念
设计所指的装配机器人是工业机器人的一种。所谓工业机器人，就是一种 具有自动控制操作移动功能，能完成各种作业的可编程的机电一体化产品。也 可称为机器人操作臂、机器人臂、机械手等。从外形来看，它和人的手臂相似， 是由一系列刚性连杆通过一系列柔性关节交替连接而成的开式链。这些连杆就 像人的骨架，分别类似于胸、上臂和下臂，工业机器人的关节相当于人的肩关 节、肘关节和腕关节，如图 1-1 所示。操作臂的前端装有末端执行器或相应的 工具。也常称为手或手抓。手抓是由两个或多个手指所组成，手指可以“开” 或“合”，实现抓取动作和细微操作。综上所述，装配机器人就是指应用在自动 化生产线通过计算机控制能够完成所要求的装配任务的工业机器人。
美、日、西欧的制造业中约40% 的劳动力用于装配, 西德电子工业产品总 成本的50~ 70% 是装配。装配机器人是高质量、高柔性、高效率完成自动装配 的理想手段。所以装配机器人得到迅速发展, 如美国工业界Delph i法调查表明 到2000年应用于装配和检验的机器人销售台数将从1985年占工业机器人总数 16%猛增到35%。日本装配机器人的增长比任何其他工业应用领域的机器人都快, 增长速度比欧洲和美国更快。日本装配机器人的增长臂人和其他工业应用领域 的机器人都快, 增长速度比欧洲和美国更快。日本机器人的广泛的应用领域在 装配工段, 1985年装配机器人已达15800台, 是焊接机器人的两倍, 成为工业应 用领域中应用最多的机器人。1995 年为33500 台, 产值为2590~ 3000 亿日元, 到2004 年, 达到55000 台, 产值4200~ 5100亿日元。这个数值远远高于其他领 域机器人的发展速度, 为世界所瞩目。日本作为机器人王国, 各产业中应用的 机器人总数占世界的40%。其中装配机器人近年来异军突起,发展迅速。据日本 产业机器人协会统计, 在1982 ~1991年的10年中, 日本用于装配作业的机器人 台数为177500台, 居工程应用数量之首。据日本产业机器人协会的统计, 日本 装配机器人1980年左右首次达到最高点。生产台数为2849台, 产值2497亿日元, 以后又呈上升趋势。目前, 日本应用的装配机器人的主要型号有: 直角坐标型、 水平多关节型、垂直多关节型及圆柱坐标型等。据日本产业机器人协会的预测, 在日本制造业, 装配机器人的需求逐年上升。
经过多年来的研究与开发, 我国在装配机器人方面有了很大的进步。目前 在装配机器人研制方面, 基本掌握了机构设计制造技术, 解决了控制、驱动系 统设计和配置、软件设计和编制等关键技术, 还掌握了自动化装配线及其周边 配套设备的全线自动通信、协调控制技术, 在基础元器件方面, 谐波减速器、 六轴力传感器、运动控制器等也有了突破。
平面关节型装配机器人; 开发出两种类型3 个系列的直线运动单元以及由此组 成的直角坐标型装配机器人; 研制出基于开放式体系结构的机器人控制器。 贤 科!自主开发的装配机器人已在家电、电子仪表、轻工等行业得到初步应用,其 质量不亚于国外同类产品, 是国内当之无愧的最精密的装配机器人。
上海交通大学研制的 精密一号装配机器人!, 是一台带有多传感器和多任 务操作系统、可离线编程的高速、高精度、四轴SCARA 平面关节式智能精密装 配机器人。装配机器人属于高、精、尖的机电一体化产品, 其自主开发一直受 到国家863智能机器人主题专家们的关注, 必将取得更大的突破。 2)国外的发展现状
1.3 工业机器人的基本结构
机器人整机，基本上由两部分组成，一是操作机，一是控制装置，操作机 是机器人的本体结构，包括： 基座、驱动器或驱动单元、手臂、手腕、末端执 行器、行走机构以及安装在操作机上的各种感受装置等。控制装置一般包括计 算机控制系统、司服驱动系统、电源装置以及与操作者联系的装置等。
末端执行器是机器人手腕末端机械接口所连接的直接参与作业的机构，如 夹持器，焊钳，焊枪，喷枪或其他作业工具，传感器等。
1.4装配机器人发展现状
装配是产品生产的后续工序, 在制造业中占有重要地位, 在人力、物力、 财力消耗中占有很大比例, 作为一项新兴的工业技术, 机器人装配应运而生。 1)我国的发展现状
驱动器或驱动单元是机器人的动力执行机构，根据动力源的类别不同， 可 分为电机驱动， 液压驱动和气动驱动三类。电动驱动在多数情况下采用直流、 交流司服电机， 也可采用力矩电机、步进电机等。
手臂和手腕是机器人操作机中的基本部件，它由旋转运动和往复运动的机 构组成。其结构形式是多种多样的， 但多数机器人的手臂和手腕是由关节和杆 件构成的空间机构， 一般有3~10 个自由度组成，工业机器人一般有3~ 6 个自 由度，由于机器人具有多自由度手臂、手腕的机构， 使操作运动具有通用性和 灵活性， 这也是区别于一般自动机的特点。