机械手设计概述dibt.docx

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1、77河北理工大学成人教育毕业设计说明书（论文）摘 要机械手是是一种能能自动化化定位控控制并可可重新编编程序以以变动的的多功能能机器，它它有多个个自由度度，可用用来搬运运物体以以完成在在各个不不同环境境中工作作。机械械手技术术涉及到到力学、机机械学、电电器液压压技术、自自动控制制技术、传传感器技技术和计计算机技技术等科科学领域域，是一一门跨学学科综合合技术。本次毕业业设计以以“码垛机机械手”作为设设计课题题，将先先进的设设计理念念，先进进的设计计技术和和方法相相结合应应用于传传统产品品的设计计中，采采用当今今比较先先进的设设计软件件。它需需要完成成将毛坯坯材料（直直径800mm）从从传送带带上移

2、到到加工中中心，再再将加工工好的零零件放回回传送带带的任务务。并且且整个过过程要求求用PLLC控制制。 通过对机机械手在在国内外外的使用用现状的的介绍，以以及它们们在使用用中存在在的问题题，对各各种支护护设备进进行比较较，从而而确定设设计方案案和设计计参数，进进而对机机械手进进行受力力分析和和控制系系统的设设计，以以确保它它的可行行性。为为以后机机械手的的设计与与改进提提供了依依据。关键词： 机械械手 液压 PLLC 设计AbsttracctRoboots aree a kinnd oof aautoomattic possitiioniing conntrool aand cann bee

3、prrogrrammmed to chaangee too thhe mmultti-ffuncctioon mmachhinee, iit iis mmoree frreeddom, annd ccan be useed tto ccarrry oobjeectss too coomplletee thhe wworkk inn diiffeerennt eenviironnmennts. Roobott teechnnoloogy invvolvves mecchannicss, mmechhaniics, ellecttricc hyydraauliic ttechhnollogyy,

4、aautoomattic conntrool ttechhnollogyy, tthe sennsorr teechnnoloogy andd coompuuterr teechnnoloogy, scciennce, iss ann innterrdisscipplinnaryy coomprreheensiive tecchnoologgy.The graaduaatioon ddesiign in paalleetizzingg roobott aas aa deesiggn ttopiic, thee addvanncedd deesiggn iideaa, mmethhod andd

5、 teechnnoloogy of advvancced dessignn coombiinedd apppliicattionn off trradiitioonall prroduuct dessignn, tthe commparrisoon oof aadvaanceed ssofttwarre ddesiign todday. Itt wiill neeed tto ccompplette bblannk mmateeriaals (diiameeterr 800mm) frrom thee coonveeyorr beelt to macchinningg ceenteer, ag

6、aain willl bbe pproccesssed parrts putt baack thee coonveeyorr beelt. Annd tthe whoole proocesss rrequuireemennts witth PPLC.Throoughh thhe uuse of robbotss att hoome andd abbroaad aare inttrodduceed, andd thhe ccurrrentt prrobllemss exxisttingg inn thhe uuse of varriouus ssuppporttingg eqquippmennt

7、, commparred to dettermminee thhe ddesiign schhemee annd ddesiign parrameeterrs, theen aanallyzees fforcces of mannipuulattor andd thhe ddesiign of conntrool ssysttem, too ennsurre iits feaasibbiliity. Foor tthe dessignn annd iimprroveemennt oof tthe mannipuulattor.Keywwordd: Maanippulaatorr Hyddrau

8、ulicc PLCC Dessignn目 录第1章 绪论论11.1工工业机械械手概述述11.1.1机器器人的定定义11.1.2机械械手概述述21.2总总体方案案设计41.2.1平行行夹持机机构方案案设计41.2.2平行行四边形形机构设设计41.2.3大臂臂设计方方案51.2.4液压压控制系系统设计计方案51.2.5 PPLC电电控系统统设计方方案6 1.3设计计要求6 1.4我国国工业机机器人现现状及发发展趋势势7 1.5国外外机器人人研究与与发展趋趋势9第2章 夹持持器的设设计112.1夹夹持器的的总体机机构设计计112.2夹夹持器的的结构计计算及其其说明112.2.1设计计要求112.2.

9、2夹持持器的设设计计算算112.2.3运动动部件的的主要设设计校核核122.3液液压缸的的选择14 2.33.1 设计要要求14 2.22.2 液压缸缸的设计计计算14第3章 平行行四边形形机构设设计方案案173.1四四边形升升降机构构具体设设计173.1.1设计计目的及及要求173.1.2设计计参数173.1.3液压压驱动的的设计173.2具具体设计计计算与与校核173.2.1对BBE杆的的设计计计算183.2.2研究究CD杆杆件203.3平平行四边边形机构构行程计计算213.3.1平行行四边形形机构的的简图213.4动动态计算算223.4.1平行行四边形形机构动动态计算算223.4.2底座

10、座回转时时的动态态计算243.4.3液压压缸1运运动时平平行四边边形机构构的动态态计算273.5带带动平行行四边形形机构的的液压缸缸2的设设计与计计算273.5.1液压压缸2的的行程计计算27第4章 液压压控制系系统的设设计与计计算334.1设设计内容容 334.2 设计方方案334.3总总体设计计要求334.4液液压回路路设计344.5油油泵的选选择计算算344.5.1油泵泵的选择择计算344.5.2泵驱驱动电机机的选择择计算344.5.3液压压阀的选选择344.5.4辅助助元件的的选择354.5.5液压压系统性性能的验验算364.5.6液压压系统图图36第5章 PLLC控制制系统设设计37

11、5.1 PLCC的构成成及工作作原理375.2选选择PLLC375.3 PLCC外部II/O分分配图375.4软软件设计计395.5硬硬件设计计46第6章 结论论47参考文献献48致谢449第一章 绪 论1.1工工业机械械手概述述首先我介介绍一下下机器人人产生的的背景，机机器人技技术的发发展，它它应该说说是一个个科学技技术发展展共同的的一个综综合性的的结果，也也同时，为为社会经经济发展展产生了了一个重重大影响响的一门门科学技技术，它它的发展展归功于于在第二二次世界界大战中中，各国国加强了了经济的的投入，就就加强了了本国的的经济的的发展。另一方面面它也是是生产力力发展的的需求的的必然结结果，也也

12、是人类类自身发发展的必必然结果果，那么么人类的的发展随随着人们们这种社社会发展展的情况况，人们们越来越越不断探探讨自然然过程中中，在改改造自然然过程中中，认识识自然过过程中，实实现人们们对不可可达世界界的认识识和改造造，这也也是人们们在科技技发展过过程中的的一个客客观需要要。1.1.1 机机器人的的定义在科技界界，科学学家会给给每一个个科技术术语一个个明确的的定义，但但机器人人问世已已有几十十年，机机器人的的定义仍仍然仁者者见仁，智智者见智智，没有有一个统统一的意意见。原原因之一一是机器器人还在在发展，新新的机型型，新的的功能不不断涌现现。根本本原因主主要是因因为机器器人涉及及到了人人的概念念

13、，成为为一个难难以回答答的哲学学问题。就就像机器器人一词词最早诞诞生于科科幻小说说之中一一样，人人们对机机器人充充满了幻幻想。也也许正是是由于机机器人定定义的模模糊，才才给了人人们充分分的想象象和创造造空间。操作型机机器人：能自动动控制，可可重复编编程，多多功能，有有几个自自由度，可可固定或或运动，用用于相关关自动化化系统中中。程控型机机器人：按预先先要求的的顺序及及条件，依依次控制制机器人人的机械械动作。示教再现现型机器器人：通通过引导导或其它它方式，先先教会机机器人动动作，输输入工作作程序，机机器人则则自动重重复进行行作业。数控型机机器人：不必使使机器人人动作，通通过数值值、语言言等对机机

14、器人进进行示教教，机器器人根据据示教后后的信息息进行作作业。感觉控制制型机器器人：利利用传感感器获取取的信息息控制机机器人的的动作。适应控制制型机器器人：机机器人能能适应环环境的变变化，控控制其自自身的行行动。学习控制制型机器器人：机机器人能能“体会”工作的的经验，具具有一定定的学习习功能，并并将所“学”的经验验用于工工作中。智能机器器人：以以人工智智能决定定其行动动的机器器人。我国的机机器人专专家从应应用环境境出发，将将机器人人分为两两大类，即即工业机机器人和和特种机机器人。所所谓工业业机器人人就是面面向工业业领域的的多关节节机械手手或多自自由度机机器人。而而特种机机器人则则是除工工业机器器

15、人之外外的、用用于非制制造业并并服务于于人类的的各种先先进机器器人，包包括：服服务机器器人、水水下机器器人、娱娱乐机器器人、军军用机器器人、农农业机器器人、机机器人化化机器等等。在特特种机器器人中，有有些分支支发展很很快，有有独立成成体系的的趋势，如如服务机机器人、水水下机器器人、军军用机器器人、微微操作机机器人等等。目前前，国际际上的机机器人学学者，从从应用环环境出发发将机器器人也分分为两类类：制造造环境下下的工业业机器人人和非制制造环境境下的服服务与仿仿人型机机器人，这这和我国国的分类类是一致致的。1.1.2 机机械手概概述机械手是是在机械械化、自自动化生生产过程程中发展展起来的的一种新新

16、型装置置。近年年来，随随着电子子技术特特别是电电子计算算机的广广泛应用用，机器器人的研研制和生生产已成成为高技技术领域域内迅速速发展起起来的一一门新兴兴技术，它它更加促促进了机机械手的的发展，使使得机械械手能更更好地实实现与机机械化和和自动化化的有机机结合。机械手虽虽然目前前还不如如人手那那样灵活活，但它它具有能能不断重重复工作作和劳动动、不知知疲劳、不不怕危险险、抓举举重物的的力量比比人手大大等特点点，因此此，机械械手已受受到许多多部门的的重视，并并越来越越广泛地地得到了了应用，例例如：(1)机机床加工工工件的的装卸，特特别是在在自动化化车床、组组合机床床上使用用较为普普遍(2)在在装配作作

17、业中应应用广泛泛，在电电子行业业中它可可以用来来装配印印制电路路板，在在机械行行业中它它可以用用来组装装零部件件。(3)可可在劳动动条件差差，单调调重复易易子疲劳劳的工作作环境工工作，以以代替人人的劳动动。(4)可可在危险险场合下下工作，如如军工品品的装卸卸、危险险品及有有害物的的搬运等等。(55)宇宙宙及海洋洋的开发发。(66)军事事工程及及生物医医学方面面的研究究和试验验。能模仿人人手和臂臂的某些些动作功功能，用用以按固固定程序序抓取、搬搬运物件件或操作作工具的的自动操操作装置置。它的的特点是是可通过过编程来来完成各各种预期期的作业业任务，在在构造和和性能上上兼有人人和机器器各自的的优点，

18、尤尤其体现现了人的的智能和和适应性性。机械械手作业业的准确确性和各各种环境境中完成成作业的的能力它它可代替替人的繁繁重劳动动以实现现生产的的机械化化和自动动化，能能在有害害环境下下操作以以保护人人身安全全，因而而广泛应应用于机机械制造造、冶金金、电子子、轻工工和原子子能等部部门。 机械手主主要由手手部和运运动机构构组成。手手部是用用来抓持持工件（或或工具）的的部件，根根据被抓抓持物件件的形状状、尺寸寸、重量量、材料料和作业业要求而而有多种种结构形形式，如如夹持型型、托持持型和吸吸附型等等。运动动机构，使使手部完完成各种种转动（摆摆动）、移移动或复复合运动动来实现现规定的的动作，改改变被抓抓持物

19、件件的位置置和姿势势。运动动机构的的升降、伸伸缩、旋旋转等独独立运动动方式，称称为机械械手的自自由度 。为了了抓取空空间中任任意位置置和方位位的物体体，需有有6个自自由度。自自由度是是机 械械手设计计的关 键参数数。自由由 度越越多，机机械手的的灵活性性越大，通通用性越越广，其其结构也也越复杂杂。一般般专用机机械手有有233个自由由度。 机械手的的种类，按按驱动方方式可分分为液压压式、气气动式、电电动式、机机械式机机械手；按适用用范围可可分为专专用机械械手和通通用机械械手两种种；按运运动轨迹迹控制方方式可分分为点位位控制和和连续轨轨迹控制制机械手手等。 机械手通通常用作作机床或或其他机机器的附

20、附加装置置，如在在自动机机床或自自动生产产线上装装卸和传传递工件件，在加加工中心心中更换换刀具等等，一般般没有独独立的控控制装置置。有些些操作装装置需要要由人直直接操纵纵，如用用于原子子能部门门操持危危险物品品的主从从式操作作手也常常称为机机械手，机机械手在在操作人人员的轻轻松操作作下，可可完成复复杂的自自动机器器人的许许多工作作，而生生产及使使用成本本却大大大低于自自动机器器人，同同时使用用范围较较之自动动机器人人更为广广泛，灵灵活性和和机动性性更大。将在在汽车制造，家电视讯，金属制造工业 铸造 航空 以及造纸，食品烟草，玻璃陶瓷， 制药，化工石油等行业为生产的优化发挥着巨大的作用。机械手由

21、由以下结结构：执执行机构构驱动动-传动动机构控制制系统智能能系统远程程诊断监监控系统统，五部部分组成成。驱动-传动机机构与执执行机构构是相辅辅相成的的，在驱驱动系统统中可以以分:机机械式、电电气式、液液压式和和复合式式，其中中液压操操作力最最大。机机械手是是模仿人人的手部部动作，按按照给定定程序、轨轨迹和要要求实现现自动抓抓取、搬搬运和操操作的自自动装置置，它是是机械化化、自动动化的重重要手段段。因此此，获得得了日益益广泛的的应用，特特别在高高温、高高压、危危险、易易燃、易易爆、放放射性等等恶劣环环境，以以及笨重重、单调调、频繁繁的操作作中，它它代替了了人的工工作，具具有重要要的意义义。在机机

22、械加工工中，冲冲压、铸铸、锻、焊焊、热处处理、电电镀、喷喷漆、装装配以及及轻工业业、交通通运输、国国防工业业等各方方面，也也已愈来来愈引起起人们的的重视。机械手一一般由执执行机构构、驱动动机构、控控制机构构以及位位置检测测装置等等组成，驱驱动系统统可采用用液压传传动、气气动传动动、电气气传动和和机械传传动等形形式，而而多数采采用电液液机联合合传动。该机械手手是将圆圆柱形零零件从传传送带上上夹装到到专用机机床上，待待加工完完毕后再再夹装回回传送带带的专用用机械手手(图11)。机机械手总总体设计计分为夹夹持器、伸伸缩臂、升升降臂和和底座四四大部件件设计及及二个系系统：PPC电控控系统与与液压控控制

23、系统统设计。夹夹持器安安装于伸伸缩臂上上，伸缩缩臂安装装在升降降臂上，升升降臂安安装在底底座上。连连接方式式均为法法兰盘螺螺栓连接接。机械手工工作过程程如图所所示。图1-11 机械械手工作作流程图图码垛机械械手结构构如图33所示。工工作程序序为：液液压缸11伸出四边形形机构33下降夹持器器4夹紧紧工件55液压缸缸1缩回回四边形形机构33上升底座11回转（到达达位置后后）液压压缸1伸伸出四边形形机构33下降夹持器器4放开开工件55液压缸缸1缩回回四边边形机构构3上升升底座11回转至至原位。然然后进行行下一循循环。改变夹持持器形状状，可夹夹持不同同工件或或物体。1.2总总体方案案设计1.2.1 平

24、平等夹持持机构设设计方案案 本设计计为工业业机器人人平等夹夹持机构构的设计计，机器器人通过过液压缸缸驱动楔楔块使两两手指产产生夹紧紧动作。实实现物体体的移动动，采用用液压缸缸带动。取取料手连连接于平平行四边边形机构构上的BBF杆，随随着升降降台做升升降运动动和转动动。1.2.2 平平行四边边形机构构设计1.设计计要求：平行四四边形机机构固定定于升降降台上，随随升降台台做上升升下降运运动和旋旋转运动动。平行行四边形形机构前前端安装装平等夹夹持机构构，用于于抓取工工件。四四边形机机构以上上下转动动实现水水平伸缩缩，完成成物体工工位的转转换。2.设计计参数：1) 伸伸缩长度度：3000mmm，平行行

25、四边形形机构固固定在升升降台上上，随升升降台做做上下运运动和旋旋转运动动；平行行四边形形机构前前端安装装机械手手，用于于夹持工工件；平平行四边边形上下下转动，完完成工件件的工位位转换。2) 单单方向伸伸缩时间间：11.55S3)可采采用电机机(伺服服电机、步步进电机机)驱滚滚珠丝杠杠传动或或液压驱驱动，共共两种方方案。4)上下下转动要要有定位位措施3.液压压驱动方方案1) 转转动原理理：以液液压泵带带动液压压缸的伸伸缩，同同时液压压缸小角角度的摆摆动，实实现与平平行四边边形机构构的运动动轨迹的的重合与与转动。2) 结结构方案案设计参参见后面面章节3) 缓缓冲装置置与定位位装置的的设计4) 液液

26、压泵的的选择1.2.3 大大臂设计计方案1.大臂臂设计参参数和要要求1)行程程：0-8000，任任意可调调；2)运动动时间：单向升升降运动动时间：03s；3)采用用液压传传动齿轮轮倍程升升降机构构方案。4)升降降臂定位位可靠、精精确。5)升降降臂与旋旋转底座座、伸缩缩臂为法法兰连接接；6)结构构设计时时考虑伸伸缩臂工工作时的的整机平平衡；2.液压压驱动方方案采用直直线油缸缸3.设计计内容1)大臂臂结构设设计；2)大臂臂结构强强度设计计；1.2.4 液液压控制制系统设设计方案案此设计计的工业业机械手手属于圆圆柱坐标标式的液液压驱动动机械手手，具有有手臂升升降、转转动和回回转三个个自由度度。因此此

27、相应地地由手臂臂转动平平行四边边形机构构、手臂臂升降机机构、手手臂回转转机构等等组成。每每一部分分用液压压缸驱动动与控制制。要求求画出液液压传动动系统图图。对系系统图的的具体要要求如下下： 1.满满足工业业机械手手动作顺顺序要求求。动作作顺序的的各个动动作均由由电控系系统发讯讯号控制制相应的的电磁铁铁（电磁磁换向阀阀），按按照程序序依次步步进动作作从而实实现要求求。 2.手手臂伸缩缩采用摆摆动液压压缸驱动动。 3.手手臂升降降运动采采用单杆杆双作用用缸，上上升和下下降均由由单项调调速阀回回油截流流，由电电液动三三位四通通O型换换向阀换换向。上上升速度度约为1100毫毫米秒秒。上升升为工作作行程

28、，其其缓冲定定位是靠靠行程开开关适时时发讯号号，提前前切断油油路滑行行缓冲定定位。由由于升降降缸为立立式，在在其液压压缸下腔腔油路上上安装有有单向顺顺序阀，用用以避免免因整个个手臂自自重而下下降，起起到支撑撑与平衡衡的作用用。1.2.5 PPLC电电控系统统设计方方案设计内内容1.设计计该系统统液压泵泵电机及及各部分分总成驱驱动电机机的主电电路。2.参照照主电路路及液压压控制系系统图设设计控制制柜，画画出所有有元件的的柜中布布置图。3.确定定全部的的行程开开关的安安装、调调试方案案。4.选择择电控系系统中所所有电机机及元器器件的型型号。5.以FF1系列列基本指指令、移移位寄存存指令、步步进指令

29、令编程。要要求编写写分配图图、程程序总框框图、各各部分的的梯形图图并编写写出完整整的语句句表。1.3 设设计要求求1)功功能性的的要求机械手平平行四边边形机构构安装在在升降大大臂上，前前端安装装吸盘取取料手，按按照控制制系统的的指令，完完成软包包装液体体的自动动转换工工作。四四边形机机构转动动要求平平稳灵活活，定位位准确，工工作协调调。 2) 适应性性要求 为了便便于调整整，适应应工件大大小不同同的要求求，起止止位置要要方便调调整，要要求设计计可调式式定位机机构。为为了控制制惯性力力，减少少运动冲冲击，动动力的大大小要能能与负载载大小相相适应，如如步进电电机通过过程序设设计改变变运动速速度，力

30、力矩电机机通过调调整工作作电压，改改变堵转转力矩的的大小，达达到工作作平稳、运运动快捷捷、定位位准确。3)寿寿命的要要求 产品寿寿命是产产品正常常使用时时因为磨磨损是性性能下降降并在允允许范围围内而且且无需大大修的连连续工作作期限。设设计中要要考虑采采取减磨磨的措施施，如：选择耐耐磨材料料、采取取合适的的润滑措措施、合合理设计计零件的的形面等等。因各各零件部部位难以以设计成成相等的的寿命，所所以容易易受到磨磨损的零零件应及及时适时时的更换换。4)可可靠性的的要求 可靠性性是指产产品在规规定的工工作条件件下，在在预定使使用寿命命期内能能完成规规定功能能的概率率。工业业机械手手可自动动完成预预定工

31、作作，广泛泛应用在在自动化化生产线线上，因因此要求求工业机机械手工工作必须须可靠。设设计时需需要进行行可靠性性及强度度的要求求进行设设计。5)经经济性的的要求机械产品品的经济济性包括括设计制制造的经经济性和和使用的的经济性性。机械械产品的的制造成成本构成成中材料料费、加加工费占占着很大大比重，设设计时必必须予以以充分重重视。将将机械课课程设计计中所学学的知识识合理进进行运用用。 提高产产品设计计制造经经济的主主要措施施：(1)采采用先进进的现代代设计方方法，使使设计参参数最优优化以达达到精确确的结果果，保证证机器足足够的可可靠性。(2)最最大限度度的采用用标准化化、系列列化及通通用化的的零部件

32、件。这是是设计中中要得到到重视的的一点。要要对标准准件、通通用零件件、部件件、通用用的设计计规范有有所了解解。作为为初学者者，要学学习、参参考已有有的成功功设计成成果，还还要进一一步的进进行研究究创新。(3)尽尽可能采采用新工工艺、新新技术等等。(4)合合理的组组织设计计制造等等工艺过过程。(5)力力求改善善零件的的结构工工艺性，使使用最少少的材料料，达到到容易加加工，容容易装配配。在设设计中要要特别注注意。提高使用用的经济济性的主主要措施施：(1)合合理的提提高机械械的机械械化与自自动化的的水平，以以期提高高机器的的生产率率。工业业机械手手是提高高机械工工作效率率的方式式之一。(2)降降低能

33、源源消耗是是提高经经济性的的主要措措施。要要合理配配置动力力系统，选选用高效效率的传传动系统统，尽可可能减少少传动的的中间环环节，已已达到减减低消耗耗能源的的目的。 (3)选选择适当当的防护护及润滑滑措施，减减少机械械摩擦，来来延长机机器的使使用寿命命。(4)采采用可靠靠的密封封，减少少或消除除渗漏现现象，减减少消耗耗保护环环境。6）人机机工程学学的要求求 人机机工程学学称为技技术美学学，包括括操作方方便宜人人，调节节省力高高效，照照明适度度，现实实清晰，造造型美观观，色彩彩和谐，维维修保养养容易等等。本设设计中要要充分重重视外形形设计，各各调整环环节的设设计要方方便人体体接近，方方便工具具的

34、使用用。7）安全全保护和和自动报报警的要要求 按按照规范范要求，采采取适当当的防护护措施，确确保操作作人员的的人身安安全，这这是任何何设计都都必须有有的，是是必不可可少的。在在程序设设计中要要考虑因因故障造造成的突突然中断断，如机机构卡死死，工件件不到位位，突然然断点等等情况，要要设置报报警装置置。1.4 我国国工业机机器人现现状与发发展趋势势我国机器器人技术术大约起起步于220世纪纪70年年代。到到80年年代中期期，我国国已研制制了1000多台台工业机机器人，其其中有66台为示示教再现现型，拥拥有了生生产第一一批工业业机器人人的技术术能力，缩缩短了与与国外的的差距。在在这时期期，工业业机器人

35、人技术发发展迅猛猛，所开开发的四四大类型型机器人人产品（点点焊、弧弧焊、喷喷漆、上上下料）主主要用于于汽车工工业。且且在19985年年先后在在几个国国家级学学会内设设立了机机器人专专业委员员会，以以组织和和开展机机器人学学科的饿饿学术交交流，促促进机器器人技术术的发展展。19987年年，在北北京首届届国际机机器人展展览会上上，我国国展示了了10余余台自行行研制的的工业机机器人。随着工业业技术和和经济的的发展，机机器人的的应用范范围不断断扩大，技技术性能能也在不不断提高高。目前，应应用于生生产实际际的工业业机器人人多为示示教再现现型机器器人，而而且计算算机控制制的工业业机器人人占有相相当比例例。

36、带有有“触觉”、“视觉”等感觉觉的“智能机机器人”尚处于于开发试试用阶段段。带有有一定智智能的工工业机器器人技术术的发展展方向。目目前所使使用的工工业机器器人一般般没有“视觉” 、“触觉”“听觉觉”、“逻辑判判断”等机能能，所以以它不能能对所抓抓取的工工作进行行识别，并并选取所所需要的的工件，不不能进行行适应性性操作。 “七五”期间，制制订了国国家“8633”发展规规划，在在自动化化领域中中设立了了智能机机器人主主题研究究方向，经经过“七五”、“八五”攻关，我我国研制制了各种种类型的的机器人人，已初初步实现现了工业业机器人人的产业业化，生生产的工工业机器器人已达达到了工工业应用用水平。目目前已

37、基基本掌握握了机器器人操作作机的设设计制造造技术、控控制系统统硬件和和软件设设计技术术、运动动学和轨轨迹规划划技术，生生产了部部分机器器人关键键元器件件，开发发出喷漆漆、弧焊焊、点焊焊、装配配、搬运运等机器器人；其其中有1130多多台套喷喷漆机器器人在二二十余家家企业的的近300条自动动喷漆生生产线（站站）上获获得规模模应用，弧弧焊机器器人已应应用在汽汽车制造造厂的焊焊装线上上。但总总的来看看，我国国的工业业机器人人技术及及其工程程应用的的水平和和国外比比还有一一定的距距离，如如：可靠靠性低于于国外产产品；机机器人应应用工程程起步较较晚，应应用领域域窄，生生产线系系统技术术与国外外比有差差距；

38、在在应用规规模上，我我国已安安装的国国产工业业机器人人约2000台，约约占全球球已安装装台数的的万分之之四。以以上原因因主要是是没有形形成机器器人产业业，当前前我国的的机器人人生产都都是应用用户的要要求，“一客户户，一次次重新设设计”，品种种规格多多、批量量小、零零部件通通用化程程度低、供供货周期期长、成成本也不不低，而而且质量量、可靠靠性不稳稳定。因因此迫切切需要解解决产业业化前期期的关键键技术，对对产品进进行全面面规划，搞搞好系列列化、通通用化、模模化设计计，积极极推进产产业化进进程。我国的智智能机器器人和特特种机器器人在“8633”计划的的支持下下，也取取得了不不少成果果。其中中最为突突

39、出的是是水下机机器人，660000米水下下无缆机机器人的的成果居居世界领领先水平平，还开开发出直直接遥控控机器人人、双臂臂协调控控制机器器人、爬爬壁机器器人、管管道机器器人等机机种；在在机器人人视觉、力力觉、触触觉、声声觉等基基础技术术的开发发应用上上开展了了不少工工作，有有了一定定的发展展基础。但但是在多多传感器器信息融融合控制制技术、遥遥控加局局部自主主系统遥遥控机器器人、智智能装配配机器人人、机器器人化机机械等的的开发应应用方面面则刚刚刚起步，与与国外先先进水平平差距较较大，需需要在原原有成绩绩的基础础上，有有重点地地系统攻攻关，才才能形成成系统配配套可供供实用的的技术和和产品，以以期在

40、“十五”后期立立于世界界先进行行列之中中。 工业机器器人技术术的发展展趋势是是：1) 提提高运动动速度和和动作精精度，减减小质量量和占用用空间，加加速机器器人功能能部件的的标准化化和模块块组合化化；将机机器人的的回转、伸伸缩、俯俯仰、和和摆动等等各种功功能的机机械模块块、控制制模块和和检测模模块组合合成不同同结构和和用途的的机器人人。2) 开开发新型型结构，如如微动机机构保证证动作精精度；开开发多关关节、多多自由度度的手臂臂和灵巧巧手；研研制新型型的行走走机构，以以适应各各种作业业的机器器人。3) 研研制各种种传感器器检测装装置，如如视觉、触触觉、听听觉和接接近觉，用用传感器器获取有有关工作作

41、对象和和外部环环境信息息完成模模式识别别，并采采用专家家系统进进行问题题求解、动动作规划划，组成成计算机机控制系系统，使使机器人人能够准准确抓住住方位在在变化的的物体；能自动动避开障障碍物；可根据据不同对对象自主主决定夹夹持力的的大小；并能判判断抓取取工件的的质量等等等。这这种具有有感知、判判断能力力的机器器人是大大有发展展前途的的。4) 工工业机器器人的一一种新发发展方向向是机器器人与机机器人之之间或多多机器人人之间的的协调作作业。1.5国国外机器器人研究究与发展展趋势目前国际际机器人人界都在在加大科科研力度度，进行行机器人人共性技技术的研研究，并并朝着智智能化和和多样化化方向发发展。主主要

42、研究究内容集集中在以以下100个方面面：1) 工工业机器器人操作作机结构构的优化化设计技技术：探探索新的的高强度度轻质材材料，进进一步提提高负载载/自重重比，同同时机构构向着模模块化、可可重构方方向发展展。2) 机机器人控控制技术术：重点点研究开开放式，模模块化控控制系统统，人机机界面更更加友好好，语言言、图形形编程界界面正在在研制之之中。机机器人控控制器的的标准化化和网络络化，以以及基于于PC机机网络式式控制器器已成为为研究热热点。编编程技术术除进一一步提高高在线编编程的可可操作性性之外，离离线编程程的实用用化将成成为研究究重点。3) 多多传感系系统：为为进一步步提高机机器人的的智能和和适应

43、性性，多种种传感器器的使用用是其问问题解决决的关键键。其研研究热点点在于有有效可行行的多传传感器融融合算法法，特别别是在非非线性及及非平稳稳、非正正态分布布的情形形下的多多传感器器融合算算法。另另一问题题就是传传感系统统的实用用化。4) 机机器人的的结构灵灵巧，控控制系统统愈来愈愈小，二二者正朝朝着一体体化方向向发展。5) 机机器人遥遥控及监监控技术术，机器器人半自自主和自自主技术术，多机机器人和和操作者者之间的的协调控控制，通通过网络络建立大大范围内内的机器器人遥控控系统，在在有时延延的情况况下，建建立预先先显示进进行遥控控等。6) 虚虚拟机器器人技术术：基于于多传感感器、多多媒体和和虚拟现

44、现实以及及临场感感技术，实实现机器器人的虚虚拟遥操操作和人人机交互互。7) 多多智能体体（muultii-aggentt）调控控制技术术：这是是目前机机器人研研究的一一个崭新新领域。主主要对多多智能体体的群体体体系结结构、相相互间的的通信与与磋商机机理，感感知与学学习方法法，建模模和规划划、群体体行为控控制等方方面进行行研究。8) 微微型和微微小机器器人技术术（miicroo/miiniaaturre rrobooticcs）:这是机机器人研研究的一一个新的的领域和和重点发发展方向向。过去去的研究究在该领领域几乎乎是空白白，因此此该领域域研究的的进展将将会引起起机器人人技术的的一场革革命，并并

45、且对社社会进步步和人类类活动的的各个方方面产生生不可估估量的影影响，微微小型机机器人技技术的研研究主要要集中在在系统结结构、运运动方式式、控制制方法、传传感技术术、通信信技术以以及行走走技术等等方面。9) 软软机器人人技术（ssoftt roobotticss）:主主要用于于医疗、护护理、休休闲和娱娱乐场合合。传统统机器人人设计未未考虑与与人紧密密共处，因因此其结结构材料料多为金金属或硬硬性材料料，软机机器人技技术要求求其结构构、控制制方式和和所用传传感系统统在机器器人意外外地与环环境或人人碰撞时时是安全全的，机机器人对对人是友友好的。10)仿仿人和仿仿生技术术：这是是机器人人技术发发展的最最

46、高境界界，目前前仅在某某些方面面进行一一些基础础研究。国外机器器人领域域发展近近几年有有如下几几个趋势势：1) 工工业机器器人性能能不断提提高（高高速度、高高精度、高高可靠性性、便于于操作和和维修），而而单机价价格不断断下降，平平均单机机价格从从91年年的1003万万美元降降至977年的665万万美元。2) 机机械结构构向模块块化、可可重构化化发展。例例如关节节模块中中的伺服服电机、减减速机、检检测系统统三位一一体化；由关节节模块、连连杆模块块用重组组方式构构造机器器人整机机；国外外已有模模块化装装配机器器人产品品问市。3)工业业机器人人控制系系统向基基于PCC机的开开放型控控制器方方向发展展

47、，便于于标准化化、网络络化；器器件集成成度提高高，控制制柜日见见小巧，且且采用模模块化结结构；大大大提高高了系统统的可靠靠性、易易操作性性和可维维修性。4) 机机器人中中的传感感器作用用日益重重要，除除采用传传统的位位置、速速度、加加速度等等传感器器外，装装配、焊焊接机器器人还应应用了视视觉、力力觉等传传感器，而而遥控机机器人则则采用视视觉、声声觉、力力觉、触触觉等多多传感器器的融合合技术来来进行环环境建模模及决策策控制；多传感感器融合合配置技技术在产产品化系系统中已已有成熟熟应用。5)虚拟拟现实技技术在机机器人中中的作用用已从仿仿真、预预演发展展到用于于过程控控制，如如使遥控控机器人人操作者者产生置置身于远远端作业业环境中中的感觉觉来操纵纵机器人人。6) 当当代遥控控机器人人系统的的发展特特点