第一篇：機器人解說詞

1、多年來，烏市第八小學(xué)大力推行科技創(chuàng)新教育，學(xué)校科教氛圍濃厚，課堂教學(xué)中注重滲透科技教育，學(xué)校定期舉行豐富多彩的科技比賽活動，并涌現(xiàn)出一批科技創(chuàng)新人才和作品，分別在國家、自治區(qū)、市級比賽中獲獎。

2、科技活動在全國范圍內(nèi)深受青少年的喜歡。機器人和航模的制作，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生細致入微的觀察力，豐富他們的想象力；增強學(xué)生的動手操作能力，鍛煉他們分析問題和解決問題的能力。

1、它不但可以擴展學(xué)生認知能力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)觀察、動手動腦能力，還能發(fā)展學(xué)生的思維、自主探究和應(yīng)變能力，更重要的是對學(xué)生綜合能力起到了積極的推動作用。

2、在新疆維吾爾自治區(qū)成立60周年這個特殊的日子里，讓我們乘坐科技的翅膀飛向理想的明天，為新疆維吾爾自治區(qū)成立60周年獻禮。

（合）??第八小學(xué)慶祝自治區(qū)成立60周年機器人、航模展演活動現(xiàn)在開始

1、首先請同學(xué)們欣賞一段精彩的舞蹈。

2、接下來為我們展示的是來自六一班的劉菁同學(xué)，他操控的是線控模型飛機“空中戰(zhàn)士”，在幾年7月舉辦的自治區(qū)海陸空航模比賽中獲得“飛向北京-飛向太空 我愛祖國海疆”自治區(qū)模型教育競賽一等獎金獎；

1、下面給同學(xué)們展示的是vex工程挑戰(zhàn)機器人，這個項目是由美國陸軍、麻省理工學(xué)院、美國航空航天局、亞洲機器人聯(lián)盟等十幾家知名企業(yè)和政府機構(gòu)參與的青少年機器人培養(yǎng)項目，VEX機器人從機器的設(shè)計、搭建、編程、操作都是有學(xué)生自主完成。比賽互動性強，對抗激烈，驚險刺激；是創(chuàng)意設(shè)計和對抗性比賽的最佳結(jié)合；將團隊合作納入考察范圍；重視競爭和結(jié)果，更重視體驗過程；在剛剛結(jié)束的全國機器人大賽上我校幾位同學(xué)經(jīng)過六輪緊張激烈的競賽獲得了全國二等獎的好成績。

2、最后給我們展示的是來自六.一班的羅瀟洋同學(xué)操控的四軸飛行翼；

四軸飛行器有四個螺旋槳，這樣飛行起來更穩(wěn)定，所以經(jīng)常用來進行航拍，我們的羅瀟洋同學(xué)不經(jīng)能很好的操控它還能做一些特技動作。請羅瀟洋同學(xué)為我們表演。

1、機器人和航模不僅能為學(xué)生的知識應(yīng)用和個人才能的展示與發(fā)展提供自由的活動空間，更能為現(xiàn)代科技的普及與應(yīng)用創(chuàng)造條件。希望我校的科技事業(yè)蒸蒸日上。

（合）烏市第八小學(xué)慶祝新疆維吾爾自治區(qū)成立60周年機器人航模展演活動到此結(jié)束。

第二篇：機器人

機器人

爸爸，我作業(yè)寫完了，可以玩電腦嗎？可以。聽完爸爸的這句話，我直奔向電腦，打開電腦。接下來又得要等1分鐘左右，真煩人！我想：要是有電腦機器人該多好啊！20年后的我就能發(fā)明這種電腦機器人。

它有兩根又細又長的天線；方方正正的腦袋；一雙由攝象機組成的眼睛；三角形的大嘴巴；左側(cè)的耳朵是一個手機；而右側(cè)的耳朵是一臺小巧玲瓏、精致、精美的迷你收音機。它的肚子上有一臺特制的電腦與鍵盤。

這種電腦機器人的是：它只要一打開它，屏幕上就會自動顯示出桌面；而且耗電量少；可以節(jié)約電；它可以防止我們上不良網(wǎng)站、而且，它還可以防止病毒損壞電腦；它可以變得很大很大，也可以變得很小很小，隨身帶在身上。比如，某一家企業(yè)的總經(jīng)理正在某個地方旅游，玩得正高興，公司就像半路殺來的程咬金，給這位玩得正高興的總經(jīng)理潑了一盆子的冷水，如果這位總經(jīng)理有電腦機器人的話，就不發(fā)愁了。

第三篇：機器人工作站

運城學(xué)院 設(shè)計說明書

機器人工作站

學(xué)

院： 運城學(xué)院 團隊名稱：TENGFEI

專

業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化

團隊成員： 任曉圓 張志凱 指導(dǎo)教師： 王新海

設(shè)計說明時間：二О一四年九月二十一日～十月三十一日

摘要

機器人工作站是當(dāng)今世界工業(yè)發(fā)展潮流的方向與我國工業(yè)發(fā)展水平相結(jié)合的產(chǎn)物，在自動化生產(chǎn)逐漸普及的今天，能夠為我國的工業(yè)自動化生產(chǎn)做出重大貢獻的機器人工作站就出現(xiàn)了，該工作站由工業(yè)機器人和自動化流水線兩大部分組成，可以實現(xiàn)360度全方位立體式工作。工業(yè)機器人通過精確地抓取零件，再通過高精度傳感器的配合，將零件在加工臺和流水線之間進行轉(zhuǎn)移，克服手工操作的枯燥以及多目的地轉(zhuǎn)移的危險，既降低了人力成本有提高了工作效率。關(guān)鍵詞：智能機器人

Abstract Mobile robot workstation is the world's industrial development trend direction with the combination of the level of industrial development in our country, the growing popularity of the automated production today, will be able to make a significant contribution for our country's industrial automation production in mobile robot workstation, the workstation consists of two most industrial robots and automated assembly line, can achieve 360-degree vertical work.Industrial robot by scraping parts accurately, and then by high precision sensor, moving parts between the JiaGongTai and assembly line, to overcome the manual operation of boring and multi-destination transfer risk, is not only reduced labor costs to improve the working efficiency.Keywords: intelligent mobile robot

目錄

第一章緒論.......................................................................................................................................1

1.1 智能機器人的行業(yè)發(fā)展前景...........................................................................................1 1.2 流水線行業(yè)的發(fā)展前景...................................................................................................1 1.3 本文主要研究的內(nèi)容.......................................................................................................1 第二章機器人工作站簡介...............................................................................................................2

2.1 機器人機械設(shè)計的特點...................................................................................................2 2.2 與機器人有關(guān)的概念.......................................................................................................2 2.3 方案設(shè)計...........................................................................................................................3 2.3.1 機器人設(shè)計方案要求...................................................................................................3 2.3.2機器人方案結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析........................................................................................4 2.4流水線方案設(shè)計與介紹....................................................................................................5 第三章有限元分析...........................................................................................................................7 材料屬性...........................................................................................................................................8 第四章總結(jié).......................................................................................................................................9 4.1 設(shè)計特色...................................................................................................................................9

4.2 總結(jié)...................................................................................................................................9 4.3心得體會............................................................................................................................9 參考文獻.................................................................................................................................10

1第一章 緒論

1.1 智能機器人的行業(yè)發(fā)展前景

工業(yè)機器人是由傳動機構(gòu)、驅(qū)動結(jié)構(gòu)以及夾具等部分組成。工業(yè)機器人可以通過底座，大臂、小臂和夾具的配合實現(xiàn)對流水線上的工件的夾取。從而實現(xiàn)工件在流水線和物料箱之間的轉(zhuǎn)移。它可以大大的提高工作效率，提高工作的精確度，降低物料的損耗實現(xiàn)高效工作。隨著我國制定機器人在2020年普及到工廠的計劃，工業(yè)機器人必將迎來一個發(fā)展的春天，這將極大的提升我國工業(yè)化的水平。

1.2 流水線行業(yè)的發(fā)展前景

在社會快速發(fā)展、競爭激烈的今天，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)工藝成本，最大限度的滿足生產(chǎn)要求將直接決定各企業(yè)工廠能否緊跟社會腳步，贏得時間，占領(lǐng)市場甚至將決定企業(yè)的生死存亡。為此，企業(yè)生產(chǎn)自動化無疑扮演著重要的角色，裝配流水線自動化作為工業(yè)自動化的一部分，能提高生產(chǎn)效率，降低工藝流程成本，最大限度的適應(yīng)產(chǎn)品變化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，它是現(xiàn)代化生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的重要組成部分。

1.3馬大測試的發(fā)展前景

隨著智能手機在全世界范圍內(nèi)的普及，智能手機已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊粋€組成部分，而手機中的馬達質(zhì)量的好壞也就成為了人們對某一品牌的手機的質(zhì)量好壞的重要的評價標(biāo)準(zhǔn)，所以對于手機中的馬達的檢測也就顯得十分重要。

1.4 本文主要研究的內(nèi)容

本文主要以工業(yè)機器人、馬達測試工站和自動化流水線為對象進行研究，分析其結(jié)構(gòu)，結(jié)合其工作原理，設(shè)計出新的自動化機器，并采用電器控制，結(jié)合實際生產(chǎn)，來完成相應(yīng)的工作。同時，本文還研究本機器的運動情況及受力情況。以及效率問題等生產(chǎn)時遇到的問題。最重要的是研究其加工流程，以便實現(xiàn)其規(guī)定功能，并按實際情況進行分析。

第二章 馬達自動化測試工作站簡介

2.1 方案功能設(shè)計與分析

方案一 采用風(fēng)車型馬達測試箱布局

該方案占地面積小，可以充分利用車間的空間，但是技術(shù)要求高、成本高 方案二采用左右對稱式馬達測試箱布局 該方案占地面積大，可以放置的測試站數(shù)量少，不能充分利用工業(yè)機器人的高自由度的優(yōu)點，效率比較低

方案三 采用環(huán)形陣列型馬達測試箱分布

該方案占地面積小，可以充分利用工業(yè)機械手的高自由度的優(yōu)勢，效率高 經(jīng)過對測試站的分布和工廠車間本身可用空間的分析，以及生產(chǎn)商對于設(shè)備成本的要求，我們覺定采用第三種設(shè)計方案。該方案可以充分利用工廠的空間，減少占地面積，還可以

2.2 與機器人有關(guān)的概念

以下是本文中涉及到的一些與機器人技術(shù)有關(guān)的概念。

1.自由度：工業(yè)機器人一般都為多關(guān)節(jié)的空間機構(gòu)，其運動副通常有移動副和轉(zhuǎn)動副兩種。相應(yīng)地，以轉(zhuǎn)動副相連的關(guān)節(jié)稱為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。以移動副相連的關(guān)節(jié)稱為移動關(guān)節(jié)。在這些關(guān)節(jié)中，單獨驅(qū)動的關(guān)節(jié)稱為主動關(guān)節(jié)。主動關(guān)節(jié)的數(shù)目稱為機器人的自由度。2.機器人的分類

機器人分類方法有多種。

(1)按機器人的控制方法的不同，可分為點位控制型（PTP），連續(xù)軌跡控制型（CP）：（a）點位控制型（Point to Point Control）：機器人受控運動方式為自一個點位目標(biāo)向另一個點位目標(biāo)移動，只在目標(biāo)點上完成操作。例如:機器人在進行點焊時的軌跡控制。

（b）連續(xù)軌跡控制型（Continuous Path Control）：機器人各關(guān)節(jié)同時做受控運動，使機器人末端執(zhí)行器按預(yù)期軌跡和速度運動，為此各關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)需要獲得驅(qū)動機的角位移和角速度信號，如機器人進行焊縫為曲線的弧焊作業(yè)時的軌跡控制。

(2)按機器人的結(jié)構(gòu)分類，可分為四類：

（a）直角坐標(biāo)型：該型機器人前三個關(guān)節(jié)為移動關(guān)節(jié)，運動方向垂直，其控制方案與數(shù)控機床類似，各關(guān)節(jié)之間沒有耦合，不會產(chǎn)生奇異狀態(tài)，剛性好、精度高。缺點是占地面積大、工作空間小。

（b）圓柱坐標(biāo)型：該型機器人前三個關(guān)節(jié)為兩個移動關(guān)節(jié)和一個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，以q, r, z為坐標(biāo)，位置函數(shù)為P = f(q, r, z),其中，r 是手臂徑向長度，z 是垂直方向的位移，q 是手臂繞垂直軸的角位移。這種形式的機器人占用空間小，結(jié)構(gòu)簡單。

2（c）球坐標(biāo)型：具有兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié)。以q,f, y 為坐標(biāo)，位置函數(shù)為P = f(q ,f, y)，該型機器人的優(yōu)點是靈活性好，占地面積小，但剛度、精度較差。

（d）關(guān)節(jié)坐標(biāo)型：有垂直關(guān)節(jié)型和水平關(guān)節(jié)型（SCARA 型）機器人。前三個關(guān)節(jié)都是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，特點是動作靈活，工作空間大、占地面積小，缺點是剛度和精度較差。

(3)按驅(qū)動方式分類：

按驅(qū)動方式可分為：（a）氣壓驅(qū)動；（b）液壓驅(qū)動；（c）電氣驅(qū)動。電氣驅(qū)動是 20 世紀90 年代后機器人系統(tǒng)應(yīng)用最多的驅(qū)動方式。它有結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、使用方便、運動精度高、驅(qū)動效率高、不污染環(huán)境等優(yōu)點。(4)按用途分類：

可分為搬運機器人、噴涂機器人、焊接機器人、裝配機器人、切削加工機器人和特種用途機器人等。

2.3 方案設(shè)計

2.3.1 機器人設(shè)計方案要求

如前所述，該機器人用于制造車間物流系統(tǒng)中工件的搬運、裝夾和日常生活中的持物、看護等。能夠固定在移動裝置（如AGV）上，以實現(xiàn)靈活移動。要求動作靈活，工作范圍大，被夾持物應(yīng)具有多種姿態(tài)，自由度6個，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。采用電動機驅(qū)動。

手腕回轉(zhuǎn)速度

V腕回 = 40°/s 手臂伸縮速度

V臂伸 = 50 mm/s 手臂回轉(zhuǎn)速度

V臂回 = 40°/s 手臂升降速度

V臂升 = 50 mm/s 立柱水平運動速度

V柱移 = 50 mm/s 手指夾緊油缸的運動速度

V夾 = 50 mm/s 2.3.2 方案功能設(shè)計與分析

a 機器人自由度的分配和手臂手腕的構(gòu)形

手臂是執(zhí)行機構(gòu)中的主要運動部件，它用來支承腕關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器，并使它們能在空間運動。為了使手部能達到工作空間的任意位置，手臂一般至少有三個自由度，少數(shù)專用的工業(yè)機器人手臂自由度少于三個。手臂的結(jié)構(gòu)形式有多種，常用的構(gòu)形如圖2-1。

本課題要求機器人手臂能達到工作空間的任意位置和姿態(tài)，同時要結(jié)構(gòu)簡單，容易控制。綜合考慮后確定該機器人具有四個自由度，其中手臂兩個自由度。由于在同樣的體積條件下，非關(guān)節(jié)型機器人比關(guān)節(jié)型機器人有大得多的相對空間（手腕可達到的最大空間體積與機器人本體外殼體積之比）和絕對工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時關(guān)節(jié)型機器人的動作和軌跡更靈活，因此該型機器人采用非關(guān)節(jié)型機器人的結(jié)構(gòu)。

32.3.2機器人方案結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

各部件組成和功能描述如下：(1)底座部件：

底座部件包括底座、回轉(zhuǎn)部件、傳動部件和步進電機等。底座部件固定在流水線上，支持整個操作機，步進電機固定在底座上，一級同步帶傳動將運動傳遞到腰部回轉(zhuǎn)軸，同時起到減速作用。(2)腰部回轉(zhuǎn)部件：

腰部回轉(zhuǎn)部件包括腰部支架、回轉(zhuǎn)軸、支架等。作用是支承大臂部件，并完成腰部回轉(zhuǎn)運動。在腰部支架上固定著驅(qū)動大臂和小臂的電機。(3)大臂部件：包括大臂和傳動部件。

(4)小臂部件：包括小臂、減速齒輪箱、傳動部件、傳動軸等，在小 臂前端（靠近大臂的一端）固定驅(qū)動手腕運動的步進電機(5)手腕部件：包括手腕殼體和傳動軸、機械接口等(6)末端執(zhí)行器： 為抓取不同形狀、不同材質(zhì)的物體，末端執(zhí)行器設(shè)計得開合范圍比較大，為0～30mm。考慮在指尖的平面上貼傳感器片，進行力的控制。手爪采用電機驅(qū)動，平行開合機構(gòu)。

手部是機械手直接用于抓取和握緊工件或夾持專用工具進行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安裝于機械手手臂的前端。機械手結(jié)構(gòu)型式不象人手，它的手指形狀也不象人的手指、，它沒有手掌，只有自身的運動將物體包住，因此，手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場合和被夾持工件的形狀，尺寸，重量，材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計各種類型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為鉗爪式，氣吸式，電磁式和其他型式。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機構(gòu)組成。其傳力機構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式……等，這里采用滑槽杠桿式。設(shè)計時應(yīng)考慮的幾個問題 ①應(yīng)具有足夠的握力（即夾緊力）

在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。②手指間應(yīng)有一定的開閉角

兩個手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角保證工件能順利進入或脫開。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。③應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位

為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶‘V’形面的手指，以便自動定心。④應(yīng)具有足夠的強度和剛度

手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求具有足夠的強度和剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕。⑤應(yīng)考慮被抓取對象的要求

應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來設(shè)計和確定手指的

4形狀。

驅(qū)動力的計算

1.手指 2.銷軸 3.拉桿 4.指座 圖1 滑槽杠桿式手部受力分析

如圖所示為滑槽式手部結(jié)構(gòu)。在拉桿3作用下銷軸2向上的拉力為P，并通過銷軸中心O點，兩手指1的滑槽對銷軸的反作用力為P1、P2，其力的方向垂直于滑槽中心線OO1和OO2并指向O點，P1和P2的延長線交O1O2于A及B，由于△O1OA和△O2OA均為直角三角形，故∠AOC=∠BOC=α。根據(jù)銷軸的力平衡條件，即

∑Fx=0,P1=P2;∑Fy=0 P=2P1cosα P1=P/2cosα

銷軸對手指的作用力為p1′。手指握緊工件時所需的力稱為握力（即夾緊力），假想握力作用在過手指與工件接觸面的對稱平面內(nèi)，并設(shè)兩力的大小相等，方向相反，以N表示。由手指的力矩平衡條件，即∑m01(F)=0得

P1′h=Nb 因

h=a/cosα

所以

P=2b(cosα)N/a 式中

a——手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心線的距離（毫米）。

α——工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點連線間的夾角。由上式可知，當(dāng)驅(qū)動力P一定時，α角增大則握力N也隨之增加，但α角過大會導(dǎo)致拉桿（即活塞）的行程過大，以及手指滑槽尺寸長度增大，使之結(jié)構(gòu)加大，因此，一般取α=30°~40°。這里取角α=30度。

22.4流水線方案設(shè)計與介紹

對于本課題來說，裝配流水線系統(tǒng)是一個較大規(guī)模的工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)裝備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并盡可能用到舊系統(tǒng)中的元件。對于人機交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于

5操作人員迅速掌握。從企業(yè)控制要求中可以看出在新的控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)的存儲和分析匯總能力。

裝配流水線是人和機器的有效組合，最充分體現(xiàn)設(shè)備的靈活性，它將輸送系統(tǒng)、隨行夾具和在線專機、檢測設(shè)備有機的組合，以滿足多品種產(chǎn)品的裝配要求。（1）裝配流水線的傳輸方式

裝配流水線的傳輸方式有同步傳輸?shù)模?強制式）也可以是非同步傳輸（/柔性式），根據(jù)配置的選擇，實現(xiàn)手工裝配或半自動裝配。流水線在企業(yè)的批量生產(chǎn)中不可或缺。

（2）裝配流水線的設(shè)計參數(shù) 高度1m

寬度0.5m 流水線載重30kg 流水線運行速度 6m/s 線體配置 ：日光燈

電風(fēng)扇

120v的電源插座

線體控制箱 緊急制動器

（3）流水線結(jié)構(gòu)分析

流水線受力分析

由上圖可知流水線上的皮帶受到工件箱的向下的壓力和兩個傳動輪給它的牽引力

水平方向的力為F=F1+F2

垂直方向的力為F=G

因此，只有更好的應(yīng)用和改進裝配流水線的工藝流程，充分發(fā)揮其自動、連續(xù)、高效率等優(yōu)勢，我們企業(yè)的生產(chǎn)效率才能提升，才能增強我們企業(yè)的產(chǎn)品競爭力，才能更好的造福社會

6第三章 有限元分析

皮帶有限元分析

滑桿有限元分析

7材料屬性

模型參考 屬性

名稱: 鑄造碳鋼 模型類型: 線性彈性同向性 默認失敗準(zhǔn)則: 最大 von Mises應(yīng)

力

屈服強度: 2.48168e+008

N/m^2

張力強度: 4.82549e+008

N/m^2

彈性模量: 2e+011 N/m^2 泊松比: 0.32

質(zhì)量密度: 7800 kg/m^3 抗剪模量: 7.6e+010 N/m^2 熱擴張系數(shù): 1.2e-005 /Kelvin

零部件

SolidBody 1(切除-拉伸3)(1204滑桿)

曲線數(shù)據(jù):N/A

8第四章 總結(jié)

4.1 設(shè)計特色

本次設(shè)計充分利用了工業(yè)機器人的靈活性和自動化流水線的高效性，減少了工作時間，提升了工作效率，降低了工作時的零件損耗率，實現(xiàn)了高精度，高效率，低成本的生產(chǎn)目標(biāo)，可以為生產(chǎn)商節(jié)約大量的人力資源，降低了人力成本，提高利潤率。

4.2 總結(jié)

本次設(shè)計目的是，實現(xiàn)小部分的自動化，減少勞動力，提高工作效率。本產(chǎn)品有著目前從國外新引進的科技，只有科技才能引領(lǐng)生產(chǎn)力的發(fā)展。但科技也是約束本產(chǎn)品的關(guān)鍵，本設(shè)計有很高的技術(shù)要求，能保證生產(chǎn)的精度要求。例如，打印時，利用了工業(yè)機器人和自動化流水線可以滿足人們的要求。

另外本產(chǎn)品也有很好的生產(chǎn)發(fā)展空間，可用于各個大中型需要打印的車間成產(chǎn)線，因此，本產(chǎn)品用途廣泛適用于大部分需要自動化生產(chǎn)的地方。例如：食品包裝袋生產(chǎn)線，牛奶包裝盒，鋁紙包裝印刷等。

除此之外本產(chǎn)品，不僅打破常規(guī)的生產(chǎn)方式，還開創(chuàng)了裝配一體化生產(chǎn)，加快生產(chǎn)速度，提高生產(chǎn)效率，帶來更多的利益

4.3心得體會

這次的設(shè)計對于我們來說既是一個機遇也是一個挑戰(zhàn)，我們面臨的的最大困難是

9對solidworks軟件的使用非常的不熟練，由于剛接觸這款軟件我們在設(shè)計之初遇到了很多的問題，例如，對設(shè)計尺寸制定不規(guī)范，不會裝配齒輪，對于動畫的制作了解不深，這些問題使我們在設(shè)計開始時花了很長時間用來熟悉軟件的基本使用。雖然，我們面臨很多的困難，但我們通過查閱，《機械原理》、《機械設(shè)計》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》等書逐步的了解了各種機構(gòu)的運行原理，材料的使用條件，應(yīng)力和應(yīng)變的分析條件等知識，在這個過程中我們既學(xué)會了使用軟件又鞏固了所學(xué)的知識，而且還鍛煉了自己的自學(xué)能力，俗話說師傅領(lǐng)進門修行在個人，一時的投機取巧只能解決面前的困難，要想真正學(xué)好一種技術(shù)永遠要靠自己的勤奮努力，最后，感謝王老師給我們這次機會，可以使我們鍛煉自己的能力，為我們打開一扇新的窗口。

參考文獻

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第四篇：機器人論文范文

機器人技術(shù)

姓名： 導(dǎo)師： 班級： 學(xué)號：

地面移動機器人行走機構(gòu)

摘要：行走機構(gòu)是移動機器人的重要組成部分，直接決定了移動機器人的地形適應(yīng)能力和運動能力。本文著重介紹了地面移動機器人行走機構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀以及最新應(yīng)用、分析了各行走機構(gòu)的優(yōu)缺點，最后對行走機構(gòu)的發(fā)展趨勢做出了展望。關(guān)鍵詞:移動機器人;行走機構(gòu)；

Abstract：As an important part of mobile robot, the walking mechanism determines the terrain adaptability and sports ability of the robot.This paper introduces the development status of ground mobile robot as well as the latest application, analyzes on the advantages and disadvantages of the walking mechanism and finally prospects the development trend of the walking mechanism.Keywords: mobile robot;walking mechanism;

一、移動機器人發(fā)展概況

自1961年美國Unimation公司研制出世界上第一臺往復(fù)式工業(yè)機器人以來, 其技術(shù)的發(fā)展就受到各國的重視，被認為是對未來新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義的高技術(shù)之一。近些年來，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人技術(shù)也逐漸趨于成熟。機器人的發(fā)展主要分為三個階段：包括第一代示教/再現(xiàn)(Teaching/Playback)機器人、第二代傳感控制(Sensory controlled)機器人以及第三代智能(Intelligent)機器人。

圖 1.1

目前絕大多數(shù)機器人的靈活性,只是就其能夠“反復(fù)編程”而言,工作環(huán)境相對來說是固定的,所以一般人們稱之為操作手(Manipulator)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，各式各樣的移動機器人逐漸進入到人們的日常生活中，在軍事、工業(yè)、探險、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用。為了獲得更大的獨立性,人們要求機器人能

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夠在一定范圍內(nèi)安全運動, 增強機器人對環(huán)境的適應(yīng)能力。因此,近年來移動機器人特別是自主式移動機器人成為機器人研究領(lǐng)域的中心之一。

移動機器人按照工作環(huán)境來講主要有地面、水下和空中三種。地面移動機器人是脫離人的直接控制,采用遙控、自主或半自主等方式在地面運動的物體.地面移動機器人的研究最早可追溯到五十年代初,美國Barrett Electronics公司研究開發(fā)出世界第一臺自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng)。由于當(dāng)時電子領(lǐng)域尚處于晶體管時代,該車功能有限,僅在特定小范圍運動,目的是提高運輸自動化水平。到了六、七十年代,美國仙童公司研制出集成電路,隨后出現(xiàn)集成微處理器,為控制電路小型化奠定了硬件基礎(chǔ)。到了八十年代,國外掀起了智能機器人研究熱潮,其中具有廣闊應(yīng)用前景和軍事價值的移動機器人受到西方各國的普遍關(guān)注。時至今日,各種類型的地面移動機器人紛紛研制出來,其應(yīng)用范圍從民用、工業(yè)用到軍用,涉及人類活動的方方面面。

圖 1.2

二、地面移動機器人行走機構(gòu)分類及特點

地面移動機器人行走機構(gòu)按照結(jié)構(gòu)形式可以分為輪式、履帶式、足式、跳躍式、蠕動爬行式和復(fù)合式行走機構(gòu)。

2.1 輪式行走機構(gòu)

輪式機器人由于其較高的運動速度，在平坦的環(huán)境中具有獨特的優(yōu)越性，因此，國內(nèi)外學(xué)者在輪式機器人方面也進行了大量的研究。輪式行走機構(gòu)主要分為單輪、雙輪和多輪行走機構(gòu)，其中雙輪行走機構(gòu)又分為自行車式和左右對稱布置式。

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單輪滾動機器人的典型代表是美國卡耐基梅隆大學(xué)機器人研究所研制的單輪滾動機器人Gyrover，如圖2.1所示。Gyrover是一種陀螺穩(wěn)定的單輪滾動機器人。它的行進方式是基于陀螺運動的基本原理,具有很強的機動性和靈活性。單輪行走機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，運動靈活和地形適應(yīng)能力強等優(yōu)點，其缺點是不易控制。

圖 2.1 自行車機器人是機器人學(xué)術(shù)界提出的一種全新的智能運輸(或交通)工具的概念,由于其車體窄小、可作小半徑回轉(zhuǎn)、運動靈活、結(jié)構(gòu)簡單,因此可在災(zāi)難救援、森林作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但到目前,仍處于理論探討和初步的實驗研究階段。左右對稱布置的兩輪移動機器人左右輪分別由一個電機驅(qū)動,依靠差速實現(xiàn)轉(zhuǎn)向,轉(zhuǎn)向靈活。兩輪行走機構(gòu)簡單，主要缺點是在靜止和低速時非常不穩(wěn)定。美國Segway公司的Dean Kamen發(fā)明了世界上第一部可以載人的兩輪移動小車，它的出現(xiàn)代表了兩輪移動機器人技術(shù)在實用方面的一個突破。現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在多個領(lǐng)域，如圖2.2。

圖 2.2

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輪式移動機器人中最常見的機構(gòu)就是三輪及四輪移動機器人。三輪及四輪移動機器人平臺現(xiàn)在已經(jīng)具有比較成熟的技術(shù)。當(dāng)在平整地面上行走時,這種機器人是最合適的選擇。其優(yōu)點是速度快、效率高、運動噪聲低；但是越障能力、地形適應(yīng)能力差、轉(zhuǎn)彎效率低，或轉(zhuǎn)彎半徑大。圖2.3是不同結(jié)構(gòu)形式輪式機器人性能比較。

圖 2.3 2.2 履帶式行走機構(gòu)

履帶式行走機構(gòu)按照履帶的結(jié)構(gòu)形式可以分為單節(jié)雙履帶式、雙節(jié)四履帶式、多節(jié)多履帶式和自重構(gòu)式。

單節(jié)雙履帶式以由美國白特爾公司(Battelle)開發(fā)的ROCOMP機動平臺和北京京金吾高科技公司開發(fā)的JW902(第5代)排爆機器人為代表。該行走機構(gòu)結(jié)構(gòu)較為簡單，很難實現(xiàn)復(fù)位。國外開發(fā)的多為雙節(jié)雙履帶式移動機器人，因為此種移動機器人與單節(jié)式相比較，越障功能更優(yōu)。東華大學(xué)毛立民教授研制的高度可調(diào)的自主變位履帶式管道機器人現(xiàn)已申請專利。美國福斯特—米勒公司開發(fā)的第4頁

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履帶式“鷹爪”無人作戰(zhàn)平臺也是該種機器人的典型代表。多節(jié)多履帶式以我國自行生產(chǎn)的“靈蜥-B”型排爆機器人和美國Vecan公司日前準(zhǔn)備研發(fā)新一代戰(zhàn)場救援機器人Vecna BEAR為代表。山東科技大學(xué)提出的一種可變形履帶機器人，主要由1個軀體部分、4個折疊臂、4個履帶體所組成，其中每一個履帶體都通過一個折疊臂和機器人的軀體相聯(lián)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人研究所研制的模塊化可重構(gòu)履帶式微小型機器人，單個機器人可以獨立運行，多個機器人可以重構(gòu)成鏈型和環(huán)形機器人。

履帶式行走機構(gòu)具有以下優(yōu)點：

? 支撐面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場地作業(yè)，下陷度小，滾動阻力小，越野機動性能好。

? 轉(zhuǎn)向半徑極小，可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。

? 履帶支撐面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力。

? 具有良好的自復(fù)位和越障能力。又稱臨場感,它是指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達到使用戶難以分辨真假的程度。

履帶式行走機構(gòu)仍面臨許多待解決的問題：

? 有些履帶式移動機器人的體積和重量太大，應(yīng)適當(dāng)縮小機器人的體積，減輕機器人的重量。

? 對地面的適應(yīng)性和穩(wěn)定性需要得到進一步的提高。? 履帶式行走機構(gòu)能源利用率較低，轉(zhuǎn)向較慢。

2.3 足式行走機構(gòu)

足式行走機構(gòu)分為兩足、四足、六足和多足機器人，其中多足行走機構(gòu)和六足行走機器人類似，因此本文不在加以贅述。

兩足機器人目前首推美國波士頓動力公司為美軍研制的最先進人形機器人“阿特拉斯”（圖 2.4）。兩足行走機構(gòu)能耗低，能夠適應(yīng)各種地面并且具有較強的越障能力，在惡劣的地形時運動較為靈活，機動性較好。但是其動力學(xué)特性非常復(fù)雜，具有多變量、強耦合、非線性和變結(jié)構(gòu)等特點。

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圖 2.4

四足機器人研究的代表是日本東京工業(yè)大學(xué)的広瀨·福田機器人研究實驗室。從80年開始至今已研制出3個系列12款四足機器人。美國的四足機的典型代表是卡耐基梅隆大學(xué)的波士頓動力實驗室研制的BigDog和LittleDog。山東大學(xué)成功研制出國內(nèi)首臺“大狗”機器人，最大負載達到120kg,在負載50kg的前提下可以實現(xiàn)最大速度達1.4m/s,突破了仿生機構(gòu)、高功率密度液壓驅(qū)動、環(huán)境感知、仿生步態(tài)規(guī)劃、狀態(tài)感知與動態(tài)控制、關(guān)鍵單元與系統(tǒng)測試等關(guān)鍵技術(shù)。

四足行走機構(gòu)簡單且靈活，承載能力強、穩(wěn)定性好，既能以靜態(tài)步行方式實現(xiàn)慢速行走，又能以動態(tài)方式實現(xiàn)高速行走。主要存在的問題是由于控制策略導(dǎo)致有時會由于慣性、腳力失衡等因素導(dǎo)致機器人失穩(wěn)。

當(dāng)前研究的六足機器人以美國的ATHLETE(全地形六足地外探測器)機器人和仿生蟹為代表。當(dāng)在水平表面上時，ATHLETE機器人的車輪可加快行進速度；當(dāng)遇到復(fù)雜的地形時，其靈活的6個爪子可以應(yīng)付各種地形。

2.4 跳躍式行走機構(gòu)

跳躍機器人可以越過數(shù)倍甚至數(shù)十倍自身尺寸的障礙物，具有極強的越障能力及爆發(fā)力但是較難控制，運動穩(wěn)定性較差。目前跳躍式機器人研究機構(gòu)較少，但已有一些研究成果。圣地亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)的斯普利特博士(Dr Barry Spletzer)設(shè)計的跳躍機器人,利用一個內(nèi)燃機推動活塞來跳躍。日本東京工業(yè)大學(xué)北川實驗室研究的小型跳躍機器人,該機器人主要是由兩個半球體和一個小氣缸組成,靠著球體滾動和氣缸跳躍。國內(nèi)東南大學(xué)日前研制出了一種新型具有彈跳功能的翻滾式機器人Tumbot（圖2.5）,利用齒輪組中的缺齒

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輪來瞬間釋放儲存的彈性勢能，并且可以利用翻轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)機器人的翻滾運動并可以翻越較小的障礙物，具有一定的平穩(wěn)性和抗沖擊性。

圖2.5 Tumbot

2.5 蠕動爬行式行走機構(gòu)

蠕動爬行式機器人主要以蛇形機器人為主。蛇形機器人具有極強的地形適應(yīng)能力，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地形，但是由于其控制較為復(fù)雜，目前尚處于研究階段。

2.6 復(fù)合式行走機構(gòu)

在某些工況下，無論是輪式、腿式還是履帶式都不能完全滿足人們在某一方面的需要，因此人們往往將上述的兩種或幾種機構(gòu)組合成復(fù)合式結(jié)構(gòu)。目前，復(fù)合式移動機器人主要有輪履式、輪腿式、輪履腿式等，通過將不同的行走方式加以結(jié)合，從而滿足機器人設(shè)計高性能的要求。復(fù)合式行走機構(gòu)具有出色的地形適應(yīng)能力、越障能力和穩(wěn)定的動態(tài)性能，除跳躍式復(fù)合式行走機構(gòu)尚處于實驗階段，其余復(fù)合式行走機構(gòu)的研究已經(jīng)較為成熟，目前已經(jīng)大量用于軍用機器人。

三、結(jié)語

行走機構(gòu)是移動機器人的重要組成部分，直接絕對了移動機器人的地形適應(yīng)能力和運動能力。隨著對移動機器人尤其是特種機器人性能的要求不斷提高，移動機器人行走機構(gòu)必將經(jīng)歷一段快速的發(fā)展時期，主要向著兩個方面發(fā)展。一是復(fù)合行走機構(gòu)的不斷改進和創(chuàng)新；一是新型行走機構(gòu)如全向輪、足式、蠕動爬行式以及跳躍式等行走機構(gòu)的進一步發(fā)展和完善。

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參考文獻

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第五篇：噴漆機器人

噴漆機器人

摘要：

噴漆機器人【spray painting robot】 可進行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機器人。中國研制出幾種型號的噴漆機器人并投入使用，取得了較好的經(jīng)濟效果。噴漆機器人主要由機器人本體、計算機和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動的噴漆機器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機等。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運動空間，并可做復(fù)雜的軌跡運動，其腕部一般有2～3個自由度，可靈活運動。較先進的噴漆機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。噴漆機器人一般采用液壓驅(qū)動，具有動作速度快、防爆性能好等特點，可通過手把手示教。

關(guān)鍵字：發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢；關(guān)鍵部位；傳動方式；控制系統(tǒng)

0 引言

目前，我國大型油罐的噴砂除銹、噴漆防腐主要采用依靠腳手架的傳統(tǒng)人工作業(yè)方式，但此方式勞動強度大、工程質(zhì)量差、工作環(huán)境惡劣。隨著石化工業(yè)的迅速發(fā)展，特別是國家石油戰(zhàn)略儲備基地的建立，研制大型油罐噴砂／噴漆自動化設(shè)備勢在必行。爬壁機器人正是此方面國內(nèi)外的研究熱點，但爬壁機器人普遍構(gòu)造復(fù)雜、負載能力低、易墜落，特別是只能爬油罐外壁不能爬內(nèi)壁，穩(wěn)定性差，并不實用。因此低成本、易拆裝、可實用的新型油罐噴砂／噴漆機器人的設(shè)計迫在眉睫。國內(nèi)機器人發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

中國工業(yè)機器人發(fā)展長期以來受限于成本較高同時國內(nèi)勞動力價格低廉的狀況，使得工業(yè)機器人應(yīng)用面十分狹窄，但是隨著中國經(jīng)濟持續(xù)快速擴張，人民生活水平不斷提高，隨著勞動力過剩程度的降低，單個工人的成本上升，對于產(chǎn)品質(zhì)量更高的要求以及國家對裝備制造業(yè)的重視，工業(yè)機器人及

其技術(shù)在中國得到了政府和產(chǎn)業(yè)界的廣泛

重視。政府努力加快中國裝備制造業(yè)尤其是工業(yè)機器人的發(fā)展，采取各種措施擴大中國裝備制造業(yè)在市場中占據(jù)的份額，并提供優(yōu)惠措施鼓勵更多企業(yè)使用機器人及其技術(shù)以提升技術(shù)水平。產(chǎn)業(yè)界也開始重視工業(yè)機 器人在降低勞動成本、減少勞動風(fēng)險、提高產(chǎn)品質(zhì)量中所起的巨大作用。正因為如此，國內(nèi)越來越多的企業(yè)在生產(chǎn)中采用了工業(yè)機器人。許多企業(yè)通過采用工業(yè)機器人技術(shù)滿足了自己的要求，從而提高了企業(yè)的競爭力。各種機器人生產(chǎn)廠家的銷售量都有大幅度的提高。在未來，中國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)將成為一種在國民經(jīng)濟中占據(jù)重要地位的產(chǎn)業(yè)。如中國科學(xué)院沈陽自動化所投資組建的新松機器人公司，年利潤增長迅速。但總的來看我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距。1.1 工業(yè)機器人的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

從近幾年世界機器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實用化；工作環(huán)境設(shè)計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。

國際機器人聯(lián)盟（I F R）與聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會（UNECE）發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全球多用途工業(yè)機器人銷售從2003年開始恢復(fù)增長，預(yù)計在2005 年到2008 年間，全球工業(yè)機器人銷量預(yù)計年均增長6.1％，到2008 年增至12.1 萬臺。以具體地區(qū)而言，亞太地區(qū)仍將是工業(yè)機器人使用量最高的地區(qū)，預(yù)計日本的工業(yè)機器人銷量將由2004年的3.71萬臺增至2008年的4.59萬臺。而整體亞太地區(qū)的工業(yè)機器人銷量將由2004 年的5.2萬臺增至2008 年的7.04萬臺。北美地區(qū)的工業(yè)機器人銷量也將穩(wěn)定增加，預(yù)計將由2004年的1.34萬臺增至2008年的1.65萬臺。而歐洲地區(qū)的工業(yè)機器人銷量預(yù)計到2009年將增至3.37萬臺。

1.2 噴涂機器人目前存在的問題

國內(nèi)使用過的噴涂機器人，一般來說主要分為國內(nèi)自主研發(fā)和從國外直接買進。對于國內(nèi)自行設(shè)計的噴涂機器人，機器人的重復(fù)定位精度低、噴槍與機器人的配合以及噴槍的選用都有較高的難度，同時由于設(shè)計水平和經(jīng)驗的限制，在使用時會出現(xiàn)一些在設(shè)計時忽視或未解決好的問題。再如噴涂程序的示教，由于開發(fā)人員沒有為工人提供較好的示教手段，使得示教時間很長，影響生產(chǎn)效率。自行設(shè)計的噴涂機器人很難真正交給廠家、交給工人。對于進口的國外噴涂機器人，主要有兩點不足：一是引進的機器人是基于國外發(fā)達國家的生產(chǎn)實際進行設(shè)計制造的，國內(nèi)噴涂企業(yè)和汽車企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝條件不能完全滿足進口設(shè)備的要求，同時由于使用的都是國內(nèi)的技術(shù)人員，習(xí)慣、文化與技術(shù)的差異，可能造成引進的機器人不能正常工作或者不能工作在其理想狀態(tài)，發(fā)揮不出其應(yīng)有的作用；另一方面在涂料的成膜過程中，噴涂設(shè)備及相應(yīng)的噴涂工藝決定

了涂膜的均勻性、涂膜質(zhì)量及生產(chǎn)效率。常用的噴涂設(shè)備有高壓無氣噴涂機、往復(fù)式頂噴機、往復(fù)式側(cè)噴機、移動龍門式仿形噴涂設(shè)備及各類自動噴涂上業(yè)機器人等，但由于噴涂精度不高，對于表面有凹凸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜自由曲面,其采用傳統(tǒng)的勻速噴涂方法易造成涂層厚度差較大。總體結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵部件

根據(jù)噴砂工藝的要求，機器人需具有旋轉(zhuǎn)、升降、俯仰、伸縮和噴槍畫圓的功能。旋轉(zhuǎn)：完成油罐周向運動；升降：實現(xiàn)油罐軸向運動；俯仰：調(diào)節(jié)噴槍與銹蝕面的夾角；伸縮：調(diào)整噴嘴至銹蝕面的距離。根據(jù)總體方案，旋轉(zhuǎn)和升降功能已分別由導(dǎo)軌驅(qū)動小車和提升機構(gòu)實現(xiàn)，故機器人本體具有三個自由度即可，且噴槍畫圓運動是獨立的。在行走機構(gòu)中，為防止前仰后傾、左右偏移，并便于調(diào)整，特別設(shè)計了十輪機構(gòu)。為防止機構(gòu)底面在轉(zhuǎn)彎時被卡住，由前后輪距、輪心至車底距離和車輪半徑確定不干涉時的最小軌道曲率半徑，如圖3所示。3 傳動方式

3.1 概念引入

伺服來自英文單詞Servo，指系統(tǒng)跟隨外部指令進行人們所期望的運動，運動要素包括位置、速度和力矩。伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從液壓、氣動到電氣的過程，而電氣伺服系統(tǒng)包括伺服電機、反饋裝置和控制器。在20世紀60年代，最早是直流電機作為主要執(zhí)行部件，在70年代以后，交流伺服電機的性價比不斷提高，逐漸取代直流電機成為伺服系統(tǒng)的主導(dǎo)執(zhí)行電機。控制器的功能是完成伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，包括力矩、速度和位置等。我們通常說的伺服驅(qū)動器已經(jīng)包括了控制器的基本功能和功率放大部分。雖然采用功率步進電機直接驅(qū)動的開環(huán)伺服系統(tǒng)曾經(jīng)在90年代的所謂經(jīng)濟型數(shù)控領(lǐng)域獲得廣泛使用，但是迅速被交流伺服所取代。進入21世紀，交流伺服系統(tǒng)越來越成熟，市場呈現(xiàn)快速多元化發(fā)展，國內(nèi)外眾多品牌進入市場競爭。目前交流伺服技術(shù)已成為工業(yè)自動化的支撐性技術(shù)之一。

在交流伺服系統(tǒng)中，電動機的類型有永磁同步交流伺服電機(PMSM)和感應(yīng)異步交流伺服電機(IM)，其中，永磁同步電機具備十分優(yōu)良的低速性能、可以實現(xiàn)弱磁高速控制，調(diào)速范圍寬廣、動態(tài)特性和效率都很高，已經(jīng)成為伺服系統(tǒng)的主流之選。而異步伺服電機雖然結(jié)構(gòu)堅固、制造簡單、價格低廉，但是在特性上和效率上存在差距，只在大功率場合得到重視。3.2 性能指標(biāo)

交流伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)可以從調(diào)速范圍、定位精度、穩(wěn)速精度、動態(tài)響

應(yīng)和運行穩(wěn)定性等方面來衡量。低檔的伺服系統(tǒng)調(diào)速范圍在1:1000以上，一般的在1:5000～1:10000，高性能的可以達到1:100000以上；定位精度一般都要達到±1個脈沖，穩(wěn)速精度，尤其是低速下的穩(wěn)速精度比如給定1rpm時，一般的在±0.1rpm以內(nèi)，高性能的可以達到

±0.01rpm 以內(nèi)；動態(tài)響應(yīng)方面，通常衡量的指標(biāo)是系統(tǒng)最高響應(yīng)頻率，即給定最高頻率的正弦速度指令，系統(tǒng)輸出速度波形的相位滯后不超過90°或者幅值不小于50％。

3.3 控制功能及原理

機器人的控制功能主要包括噴砂／噴漆控制和機械手位姿控制。機器人的操作方式靈活，既可自動操作也可手動操作，既可就地操作也可無線遙控操作。現(xiàn)場操作箱與遙控器的面板布局相同，只是后者較小，合理配置的各種開關(guān)、按鈕、指示燈和數(shù)碼管便于操作人員監(jiān)控。噴砂／噴漆控制主要控制機器人旋轉(zhuǎn)(即導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn))機器人升降(即提升機構(gòu)升降)、噴槍劃圓和噴射。首先，導(dǎo)軌驅(qū)動小車帶動機器人從導(dǎo)軌最下(或最上)端開始轉(zhuǎn)動，同時噴槍勻速連續(xù)畫圓并噴射，導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動180。后，導(dǎo)軌與噴槍暫停并停止噴射，對稱分布的兩個噴槍會在油罐內(nèi)壁上產(chǎn)生一個環(huán)形受噴帶。然后，提升機構(gòu)牽引機器人上升(或下降)一個受噴帶后停止，接著導(dǎo)軌驅(qū)動小車帶動機器人反向轉(zhuǎn)動1800，同時噴槍恢復(fù)畫圓并噴射。如此反復(fù)，直至完成整個油罐的噴砂／噴漆工作。導(dǎo)軌之所以交替正反轉(zhuǎn)，是因為驅(qū)動機器人所有動作的液壓油管都須通過油罐罐身下層圈板上的人孔，若導(dǎo)軌朝一個方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，油管將被扯斷。機械手位姿控制調(diào)整噴嘴至銹蝕面保持最佳距離，調(diào)節(jié)噴槍與銹蝕面保持最佳夾角，二者均可在現(xiàn)場操作箱和遙控器上設(shè)定并顯示。控制系統(tǒng)軟件

控制系統(tǒng)軟件選用嵌入式操作系統(tǒng)肛C／OS一Ⅱ，它是一個源碼公開、可移植、可固化、可裁剪的占先式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)嘲。絕大部分肛C／0S一Ⅱ的源碼是用移植性很強的ANSIC寫的。¨C／0S一Ⅱ移植方便

且運行穩(wěn)定，已成功移植到絕大多數(shù)8位～64位微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)上。應(yīng)用程序是與應(yīng)用相關(guān)的代碼定制合適的內(nèi)核服務(wù)功能，實現(xiàn)對汕C／0S一Ⅱ的裁剪。與處理器無關(guān)的代碼就是操作系統(tǒng)的內(nèi)核，¨C／OS一Ⅱ內(nèi)核提供所有的系統(tǒng)服務(wù)，系統(tǒng)采用pC／0S一Ⅱ(v2．52)版本，內(nèi)核將應(yīng)用程序與底層硬件有機的結(jié)合成一個實時系統(tǒng)。多任務(wù)運行的實現(xiàn)實際上是靠CPU在許多任務(wù)之間轉(zhuǎn)換、調(diào)度。CPU只有一個，輪番服務(wù)于一系列任務(wù)中的某一個。每個任務(wù)可以認為CPU完全只屬于自己，每個任務(wù)有自己的一套CPU寄存器和自己的棧空間。使用多任務(wù)，可以將很復(fù)雜的應(yīng)用程序?qū)哟位菀自O(shè)計與維護。系統(tǒng)任務(wù)劃分，是將系統(tǒng)中所有要處理的事情劃分為一個個相對獨立的任務(wù)模塊，所有待處理的任務(wù)模塊按順序建立一個個的任務(wù)，并分配任務(wù)的優(yōu)先級。在主程序中，建立這些模塊的任務(wù)，然后每次執(zhí)行就緒任務(wù)隊列中優(yōu)先級最高的任務(wù)。燦C／0S—II的任務(wù)調(diào)度是按優(yōu)先級進行的，根據(jù)各任務(wù)的實時性要求及重要程度，分別設(shè)置它們的優(yōu)先級。總結(jié)

機器人動作流暢，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。其還具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、占地面積小、動作靈活、速度快、工作范圍大、重復(fù)位置精度高、操作調(diào)整方便、工作穩(wěn)定可靠等一系列特點。隨著我國國民經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，噴漆機器人除了在汽車、自行車、摩托車等行業(yè)推廣應(yīng)用外，還可用于工程機械、通用機械和家用電器行業(yè)的噴漆生產(chǎn)作業(yè)中。因此噴漆機器人的推廣應(yīng)用將直接促進工業(yè)機器人這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成，推動我國機電一體化技術(shù)的發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對促進我國的經(jīng)濟振興和發(fā)展有重要的意義。

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