工业机器人球坐标型机械臂结构设计 论文正文 - 图文(2)

生事物的话，那么，把这种笼统的概念回溯到古代，回想起《三国演义》的作者对木牛流马的描述，人们就会发现，虽然据考证这些木牛流马仅是一些较为简单的运输工具——独轮手推车，但是作者的构思和描述与当今机器人的概念是一致的。尽管在那个历史时期，外国尚未出现“机器人”或者其他类似的名称和类似的物体。设想木牛流马完全有资格算作中国古代的机器人【4】【5】。

人们在谈论机器人的时候，切切不可拘泥于它们的现代化名称如何，也不应拘泥于中国古代那些活灵活现的“艺人”与“木牛流马”等是否完全一致等问题，而对机器人的产生、发展产生误解。现代的机器人，从名称开始就是一种“舶来品”的译名。就是“Robot”（英文），中国名称是什么颇下了一番苦功的。这是因为，一些人按照英文名称的拼读声，觉得叫“罗伯特”好。这个名字既可使人一下子就感觉到时一个地道的外国人的称呼，又保持了它的和谐拼读音色，于是“罗伯特”就渐渐成了能够部分代替人的功能和行为活动的机器装置，反之亦然。不过，也有许多人根据这种特殊机械装置的功能，为了特别强调它门能够替代人的某些劳动及工作等特点，再加上一些拟人化的手法，在对“Robot”取名之初就定名为“机器人”了。是谁把“罗伯特”称为机器人的，迄今尚未作过准确考证，但是机器人的叫法一经传开，就形成了广为呼应之势，随着科学技术的进步，人们越来越多的引用机器人这个名称，来专门指向国外越来越多地创造出来的那些特殊机器装置，后来就约定成俗，形成了基本统一的名称——机器人。

现代机器人来到人世间还有一个重要原因，就是时代的变化对它所产生的迫切需求。科学技术的发展，伴随着人类历史的长河源远流长。从古代科学流向现代科学，从20 世纪初叶以前的科学时代流向20 世纪中叶开始的大科学时代。应古代社会需要而形成的古代科学，对于古代的社会发展，起着不可估量的作用。中国的四大发明，欧洲的蒸气机车、纺织机械等，都引发了社会从一个历史阶段向另一个历史阶段的飞跃，到了小科学时代，科学上的发明由于研究与开发手段的提高，变得成果累累，繁星点点，一些科学家凭借雄厚的知识基础，可以在一生中作出数种伟大的发明，例如牛顿、爱因斯坦、爱迪生等等。但是，小科学时代的社会局限性也限制了科学发明向深度和广度进军的尺度与力度，使得即使从发明之树上摘取了许多果实，但是，那些处在高大枝干和浓密树叶掩盖下的硕果，却因当时基于没有攀登工具和慧眼寻视，而无法或根本不可能采摘下来。

机器人(Robot)是1920年由捷克作家卡雷尔·卡佩克在剧本中塑造的一个具有人的

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外表、特征和功能，愿意为人服务的机器奴仆“ Robot\一词衍生出来的。机器人的定义是多种多样的，其原因是它具有一定的模糊性，机器人不断在发展，新的机型、新的功能不断涌现，根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题，就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想像和创造空间。在把机器人理解为仿人机器的同时，也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。我们可以这样说:机器人是一个在三维空间中具有较多自由度的，并能实现诸多拟人动作和功能的机器，而工业机器人(Industrial Robot)则是在工业生产上应用的机器人。美国机器人工业协会(U.S.RIA)提出的工业机器人定义为:“工业机器人是用来进行搬运材料、零件、工具等可再编程的多功能机械手、或通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置。”英国机器人协会、日本机器人协会等也采用了相类似的定义。我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器人，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。对不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上己远远脱离了最初仿人形机器人和工业机器人所具有的形状，更加符合各种不同应用领域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增强，从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间【6】。

1.2.2 机器人的特点

机器人最显著的特点有以下几个:

1.可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统(FMS)中的一个重要组成部分。

2.拟人化。机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手

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爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等.传感器提高了机器人对周围环境的自适应能力。

3.通用性。除了专门设计的专用机器人外，一般机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。

4.机电一体化。机器人技术涉及的学科相当广泛，但是归纳起来是机械学和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其它技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以从一个方面验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平

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1.3 机器人的构成及分类

1.3.1 机器人的构成

一个机器人系统，一般由操作机、驱动单元、控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。

1.操作机(又称执行系统)。

操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能，是可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。通常由下列部分构成。

(1)末端执行器又称手部，是操作机直接执行工作的装置，并可设置夹持器、工具、传感器等，是工业机器人直接与工业对象接触以完成作业的机构。

(2 )手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，一般具有2-3个回转自由度以调整末端执行器的姿态。有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。

(3)手臂它由操作机的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。手臂有时不止一条，而且每条手臂，也不一定只有一节(如关节型就可能有多节)，所以，它有时还应包括肘和肩的关节，即手臂和手臂间(靠近末端执行器的一节通常叫小臂，靠近机座的，通常叫大臂)，手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。

(4)机座有时称为立柱，是工业机器人机构中相对固定并承受响应力的基础部件。可分固定式和移动式两类，移动式机座下部安装了移动机构，它可以扩 …… 此处隐藏：2862字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……