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1、搬运机器人调研论文学院：机械工程学院 专业：机电一体化 班级： 学号: 学生姓名： 2011年12月20日摘要搬运机器人不但能够代替人的某些功能和动作，有时还能超过人的体力能力。可以24小时甚至更长时间连续重复运转，还可以承受各种恶劣环境进行物体搬运作业，超过限度的必须由搬运机器人来完成。因此，搬运机器人是人体局部功能的延长和发展。 21世纪是敏捷制造的时代，搬运机器人在敏捷制造系统中应用广泛。关键词：机器人物体搬运连续运转恶劣环境目录第一章 绪论311引言312工业机器人概述313搬运机器人的种类3131机床上下料搬运机器人3132物料搬运机器人314研究意义与必要性3第二章 搬运机器人国内
2、外研究现状分析321国外研究现状322国内研究现状3第三章 搬运机器人的关键技术分析331自动柔性机床上下料搬运机器人3311现场布局3312功能描述3313 3DL视觉支架332物料搬运机器人3321执行机构3322驱动机构3323控制系统3第四章 搬运机器人的未来发展趋势3第五章 总结3致谢：3参考文献3第一章 绪论11引言当代科学技术发展的特点之一就是机械技术，电子技术和信息技术的结合，机器人就是这种结合的产物之一。现代机器人都是由机械发展而来。与传统的机器的区别在于，机器人有计算机控制系统，因而有一定的智能，人类可以编制动作程序，使它们完成各种不同的动作。随着计算机技术和智能技术的发展
3、，极大地促进了机器人研究水平的提高。现在机器人已成为一个庞大的家族，科学家们为了满足不同用途和不同环境下作业的需要，把机器人设计成不同的结构和外形，以便让他们在特殊条件下出色地完成任务。机器人成了人类最忠实可靠的朋友，在生产建设和科研工作中发挥着越来越大的作用。搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的
4、搬运机器人愈10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。本文将从机器人的发展，现在研究现状谈起，并举例说明机器人技术在生活中的意义和必要性，其中搬运机器人的运用更为突出，所以主要从机床上下料，货物搬运，采矿方面说明搬运机器人的工作原理和组成。并详细在机器人的机构，检测，控制方面深入理解并研究搬运机器人，最后并着眼于现实，展望未来，对未来搬运机器人的发展趋势作出探究，并作理论上的研究推测。12工业机器人概述技术先进工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进
5、制造技术于一体，通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平的最高体现。技术升级工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以及柔性生产等技术特点，是继动力机械、计算机之后，出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备，可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业，应用领域非常
6、广泛。技术综合性强工业机器人与自动化成套技术，集中并融合了多项学科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。有些人认为，最高级的机器人要做的和人一模一样，其实非也。实际上，机器人是利用机械传动、现代微电子技术组合而成的一种能模仿人某种技能的机械电子设备
7、，他是在电子、机械及信息技术的基础上发展而来的。然而，机器人的样子不一定必须像人，只要能独立完成一些人类的技能或有一定危险性的工作，就属于机器人大家族的成员。13搬运机器人的种类131机床上下料搬运机器人目前在机床加工行业中，要求加工精度高、批量加工速度快导致生产线体自动化程度要有很大的提升，首先一点就是针对机床方面进行全方位自动化处理，使人力从中解放出来，直角坐标机器人目前在机床行业内正在逐步大量使用，包括数控车床上下料机器人、数控冲床上下料机器人、数控加工中心上下料机器人等等。在用立加加工轮毂等大型零件时，负载可达几十公斤重，其外形也大多是盘类件。这类加工件数量大，机床几乎要24小时运行。
8、在欧美等发达国家早已采用机器手来自动上料和下料。要根据加工零件的形状及加工工艺的不同，来采用不同的手爪抓取系统。而完成抓取，搬运和取走过程的运动机构就是大型直角坐标机器人，它们通常就是一个水平运动轴（X轴）和上下运动轴（Z轴）。立式加工中心上下料机器人在被加工零件形状和重量不同时，所采用的手爪形状及结构也不同，手爪的类型及尺寸要根据具体的零件及加工工艺来定。在德国几乎所有批量加工都采用机器人自动上下料。但根据要加工工件的几何形状，加工工艺和工作节拍不同，所采取的手爪和机器人的型号也有所区别。如加工工件不同或加工工件时间较长，可选用不同的手爪结构，用单台机器人对多台机床进行上下料，或是多台机器人
9、联机上下料实现自动化生产线过程。无论多台机器人同步工作，还是单台机器人独立工作，但其本质是相近的，由于直角坐标机器人非常适合各种机床上下料应用，它不仅比其它的机器人成本低，而且效率更高，必将被在更多的行业被更广泛的应用。132物料搬运机器人搬运机器人在实际的工作中就是一个机械手，机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，
10、投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。14研究意义与必要性在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流 机器人发展前景及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已
11、经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；沿轨迹作业型。这类机器人执
12、行某种移动作业，如焊接。喷漆等；远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。根据日本政府2007年指定的一份计划，日本2050年工业机器人产业规模将达到1.4兆日元，拥有百万工业机器人。按照一个工业机器人等价于10个劳动力的标准，百万工业机器人相当于千万劳动力，是目前日本全部劳动人口的15%。我国工业机器人起步于70年代初，其发展过程大致可分为三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的实用化期。而今经过20多年的发展已经初具规模。目前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器
13、人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术等。某些关键技术已达到或接近世界水平。一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术（产业化），必须具备5个要素5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有着“机器人王国”之称的日本相比，我国有着截然不同的基本国情，那就是人口多，劳动力过剩。
14、刺激日本发展工业机器人的根本动力就在于要解决劳动力严重短缺的问题。所以，我国工业机器人起步晚发展缓。但是正如前所述，广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十分重要的途径。我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，培养人才，打开市场。日本工业机器人产业的辉煌得益于本国政府的鼓励政策，我国在十一五纲要中也体现出了对发展工业机器人的大力支持。由此可知机器人的研究具有深远的意义和必要性。第二章 搬运机器人国内外研究现状分析21国外研究现状机器人操作机：通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机已实现了优化设计。以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已
15、将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。并联机器人：采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已开发出了此类产品。 控制系统：控制系统的性能进一步提高，已由过去控制标准的6轴机器人发展到现在能够控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。人机界面更加友好，基于图形操作的界面也已问世。编程方式仍以示教编程为主，但在某些领域的离线编程已实现实用化。传感系统：激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。日本KAWASAKI、YASKAWA、FANUC和瑞典ABB、德国KUKA、REIS等公司皆
