小型工業(yè)機器人的設計狀況與前景

　　工業(yè)機器人、機械手在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域中扮演著(zhù)極其重要的角色，是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設備，是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機器，它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預期的作業(yè)任務(wù)， 在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現了人的智能和適應性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景。機械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。

　　1 國內外設計狀況

　　1.1 機器人領(lǐng)域

　　機器人技術(shù)與信息技術(shù)一樣，在強化產(chǎn)業(yè)競爭力方面是極為重要的戰略技術(shù)領(lǐng)域。機器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表， 是人造機器的“終極”形式。它涉及到機械、電子、自動(dòng)控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò )等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。一方面， 機器人在制造業(yè)應用的范圍越來(lái)越廣闊，其標準化、模塊化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化的程度也越來(lái)越高，功能越來(lái)越強，并向著(zhù)成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展;另一方面，機器人向著(zhù)非制造業(yè)應用發(fā)展以及微小型方向發(fā)展，并將服務(wù)于人類(lèi)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域?？傮w趨勢是，從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術(shù)概念轉移，從工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機器人技術(shù)的內涵已變?yōu)?ldquo;靈活應用機器人技術(shù)的、具有在實(shí)世界動(dòng)作功能的智能化系統”。

　　工業(yè)機器人由操作機(機械本體) 、控制器、伺服驅動(dòng)系統和檢測傳感裝置構工成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率， 改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著(zhù)十分重要的作用。

　　機器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)， 而是綜合了人的特長(cháng)和機器特長(cháng)的一種擬人的電子機械裝置， 既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力， 又有機器可長(cháng)時(shí)間持續工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力， 從某種意義上說(shuō)它也是機器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物， 它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設備， 也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設備.

　　1.2 機械手領(lǐng)域

　　工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設備。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個(gè)重要分支。它的特 點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預期的作業(yè)任務(wù)， 在構造和性能上 兼有人和機器各自的優(yōu)點(diǎn)， 尤其體現了人的智能和適應性。機 械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力， 在國民經(jīng)濟 各領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景。機械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機械學(xué)、 電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科 學(xué)領(lǐng)域， 是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。

　　2 工業(yè)機器人的研究趨勢

　　目前， 國外機器人技術(shù)正在向智能機器和智能系統的方向發(fā)展， 其現狀及發(fā)展趨勢主要體現在以下幾個(gè)方面：

　　(1) 工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠 性、便于操作和維修)，而單機價(jià)格不斷下降，平均單機價(jià)格從91年的10.3萬(wàn)美元降至97 年的6.5萬(wàn)美元。

　　(2)機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關(guān)節模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統三位一體化;由關(guān)節模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機;國外已有模塊化裝配機器人 產(chǎn)品問(wèn)市。

　　(3)工業(yè)機器人控制系統向基于PC機的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡(luò )化;器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結構; 大大提高了系統的可靠性、易操作性和 可維修性。