文献综述-六轴机械手臂机器人的设计.doc

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1、文献综述业机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师文献综述机械手臂的发展过程工业机器人是集机械工程、控制工程、电子技术、传感技术、计算机、人工智能等多学科技术于一•体的自动化设备。自1962年美国制造出世界上第一,台示教型工业机器人以来，机器人技术发展日趋成熟、其产业日趋壮大，目前广泛应用于装配、搬运、切割、检测、喷涂、码垛等领域，已成为IH动化工厂、计算机集成制造系统、柔性制造系统的现代化工具。由于机器人是-一种柔性自动化设备，能够适应产品迅速更新换代，所以工业机器人的应用可以缩短新产品的换代周期，进而提高了该产品在市场上的竞争力。目前全世界已拥有一百多万台工业机器人,在

2、当代工业技术革命中，工业生产发展日趋柔性自动化，因此在现代工业技术革命中，工业机器人技术是重要的一•个组成部分［4］。随着工业与经济的进步，制造行业竞争日益激烈。工业产品的生产越来越向着多品种、小批量化的模式发展,与此同时,用户对产品的质量、生产周期提出了更高的需求。提高产品质量、降低产品成本、增加产品的科技含量、缩短研制生产周期、灵活地应对市场的变化等成了制造业竞争者们追求的目标和生存的途径。二机械手臂的种类根据结构形式的不同分为多关节机械手臂，直角坐标系机械手臂，球坐标系机械手臂，极坐标机械手臂，柱坐标机械手臂等。他有X移动，Y移动，Z移动，X转动，Y转动，Z转动六个

3、自由度组成。水平多关节机械手臂一般有三个主自由度,Z1转动，Z2转动，Z移动。通过在执行终端加装X转动，Y转动可以到达空间内的任何坐标点。直角坐标系机械手臂有三个主自由度。X移动，Y移动，Z移动组成,通过在执行终端加装X转动，Y转动，Z转动可以到达空间内的任何坐标点。三机械手技术的研究现状虽然机械手己经得到了越来越广泛的应用，但目前主要还是在工业环境中,应用范围还需要进一步拓展。另一方面，机械手的相关技术蓬勃发展，欣欣向荣,但在某些应用场合，比如制造业、农业等，机械手也存在着技术落后，智能化水平相对较为低下的问题。1.机械结构在机械结构方面，机械手仍以关节型为主流，80年

4、代发明的适用于装配作业的平面关节型机械手仍然占少数。90年代初开发的适用于窄小空间、快节奏、全空间范围的垂直关节型机械手主要用于焊接和上下料。应汽车、建筑和桥梁等行业的需求，超大型的机械手应运而生。如焊接10米长，10吨以上大构件的焊接机械手，采取蚂蚁啃骨头的协作机构。另外CAD、CAE等技术己普遍用于设计、仿真和制造过程中。2.控制技术大多数采用32位的CPU,控制轴数多达27轴，NC技术、离线编程技术大量采用；协调控制技术日趋成熟，实现了多手与变位机、多机械手的协调控制，正逐步实现多智能体的协调控制；采用基于PC的开放结构的控制系统已成为潮流，其成本低，具有标准现场网

5、络功能。3.驰动技术80年代发展起来的AC伺服驱动己成为主流驱动技术应用于工业机械手中，DD驰动技术则广泛的应用于装配机械手中；新一代的伺服电机与基于微处理器的智能伺服控制器相结合己由FANUC等公司开发出并应用于工业机械手中；在远程控制中已采用了分布式智能驰动新技术。4.应用智能化的传感器装有视觉传感器的机械手数量呈上升趋势，不少机械手装有两种传感器，很多机械手留有多种传感器接口o3.通用的编程语言为了实现机械手编程的简单、易行，编程语言越来越标准化。4.网络通讯方式大部分机械手采用Ether网络通讯方式，其它采用出行通讯RS—232、RA-422、RS-485等通讯接

6、口5.高速、高精度、多功能化目前最快的装配机械手的最大合成速度为16.5m/s,位置重复精度达到了0.01mmo甚至有一种大的直角坐标搬运机械手，其最大合成速度达到80m/s；另一种并联机构的NC机械手其位置重复精度达到0.OOlmmo现在功能单一的机械手已经很少见，一般都具有几种功能，并正在向多功能方向发展。6.集成化与系统化当今机械手技术的另一个特点是应用从单机、单元向系统发展，很多的机械手与微机及周辿智能设备和操作人员形成一个大群体（多智能体）。跨国大集团的垄断，和全球化的生产将世界众多厂家的产品联接在一起，实现了标准化、开放化、网络化的“虚拟制造”为工业机械手系统

7、化的发展推波助澜。四机械手目前遇到的难题及解决方案机械手虽然能代替人工操作，大大改善工人的劳动条件，将操作工人从繁重、单调的工作环境中解放出来，提高劳动生产效率。但是相对人的思维逻辑，如果机械手的逻辑时间设计不合理，也会造成生产延误与浪费。要找到最优的生产时问，需要经过生产实践的验证和摸索，对生产中影响到生产效率的几个瓶颈工位进行分析，并制定可行性方案，从而实现曲轴线生产的产能最大化。对曲轴线机械手与设备上、下料之间的逻辑时间进行研究和分析，并根据实际生产状况分析曲轴线上的机械手在机床设备之间上下料和清空Buffer之间的逻辑