小型工業(yè)機器人的設計狀況與前景

　　工業(yè)機器人、機械手在先進制造技術領域中扮演著極其重要的角色，是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產設備，是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務， 在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，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，在國民經濟各領域有著廣闊的發(fā)展前景。機械手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。

　　1 國內外設計狀況

　　1.1 機器人領域

　　機器人技術與信息技術一樣，在強化產業(yè)競爭力方面是極為重要的戰(zhàn)略技術領域。機器人是先進制造技術和自動化裝備的典型代表， 是人造機器的“終極”形式。它涉及到機械、電子、自動控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網絡等多個學科和領域，是多種高新技術發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學科發(fā)展密切相關。一方面， 機器人在制造業(yè)應用的范圍越來越廣闊，其標準化、模塊化、網絡化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強，并向著成套技術和裝備的方向發(fā)展;另一方面，機器人向著非制造業(yè)應用發(fā)展以及微小型方向發(fā)展，并將服務于人類活動的各個領域?？傮w趨勢是，從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術概念轉移，從工業(yè)機器人產業(yè)向解決方案業(yè)務的機器人技術產業(yè)發(fā)展。機器人技術的內涵已變?yōu)?ldquo;靈活應用機器人技術的、具有在實世界動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、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構工成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩(wěn)定、提高產品質量，提高生產效率， 改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。

　　機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動， 而是綜合了人的特長和機器特長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， 又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力， 從某種意義上說它也是機器的進化過程產物， 它是工業(yè)以及非產業(yè)界的重要生產和服務性設備， 也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備.

　　1.2 機械手領域

　　工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產設備。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特 點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務， 在構造和性能上 兼有人和機器各自的優(yōu)點， 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， 在國民經濟 各領域有著廣闊的發(fā)展前景。機械手技術涉及到力學、機械學、 電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科 學領域， 是一門跨學科綜合技術。

　　2 工業(yè)機器人的研究趨勢

　　目前， 國外機器人技術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)，而單機價格不斷下降，平均單機價格從91年的10.3萬美元降至97 年的6.5萬美元。

　　(2)機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統三位一體化;由關節(jié)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 產品問市。

　　(3)工業(yè)機器人控制系統向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網絡化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，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。