工业机器人机械手及控制系统设计与开题报告.doc

开题报告 工业机器人机械手及其控制系统设计 系　　　　　　别： 机械与汽车工程系 专业名称： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学　　　　　　号： 指导教师姓名、职称： 完成日期 20 年 1 月 15 日 毕业论文（设计）开题报告 选 题 工业机器人机械手及其控制系统设计 院 系 吉林大学珠海学院机械与汽车工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 本选题的意义及国内外发展状况： 本选题的意义： 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人技术是近年来新技术发展的重要领域之一，是以微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。这一技术在工业、农业、国防、医疗卫生、办公自动化及生活服务等众多领域有着越来越多的应用。工业机器人在提高产品质量、加快产品更新、提高生产效率、促进制造业的柔性化、增强企业和国家的竞争力等诸多方面有着举足轻重的地位。而机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一；是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分；是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的高度重视。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件；电气方面由交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。因此选择此课题不仅能够丰富知识，开阔眼界，而且可以将书本上的理论知识应用于实践。实践出真知，实践是检验真理的唯一标准，所谓纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，只有通过实践才能使自己找到薄弱环节，查漏补缺。 国内外发展状况： 1954年，美国人戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利要点为借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，使其实现动作的记录和再现，被称为示教在现机器人，现有机器人基本上都是该控制方式。1958年，被誉为“工业机器人之父”的Joseph F.Engel Berger创建了世界上第一个机器人公司——Unimation公司，并参与设计了第一台Unimate机器人。这是一台用于压铸作业的五轴液压驱动机器人，手臂控制由一台专用计算机完成。它采用分离式固体数控元件，并装有存储信息的磁鼓，能够记忆和完成180个工作步骤。与此同时，另一家美国公司——AMF公司也开始研制工业机器人。它主要用于机器之间的物料运输，采用液压驱动。该机器人的手臂可以绕底座回转，沿垂直方向升降，也可以沿半径方向伸缩。一般认为，这两种机器人是世界上最早的工业机器人。随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉与触觉就是典型的代表。这些技术的发展推动了机器人概念的延伸。20世纪80年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称之为智能机器人。水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世，许多梦想成为了现实。将机器人的技术扩散和渗透到各个领域，便形成了各式各样的新机器——机器人化机器。当前，与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”的名称，这也说明了机器人所具有的创新活力。美国的机器人技术一直处于世界领先水平。在1967—1974年的几年时间里，由于政府对机器人发展重视度不够，且机器人处于发展初期， 价格昂贵，适用性不强，所以发展缓慢。此后，由于美国机器人协会、制造工工程师协会积极主动的进行机器人技术推广工作，且美国为了高效生产，适应市场多变的需求，以机器人为核心的柔性自动化生产线恰好有这些优点，所以机器人技术得以迅猛发展。日本机器人的发展经过了20世纪60年代的摇篮期，70年代的实用化时期，以及80年代的普及、提高期3个基本阶段。在1967年，日本东京机械贸易公司首次从美国引进机器人。1968年，日本川崎重工业公司与美国Unimation公司缔结国际技术合作协议，引进机器人。1970年，日本机器人实现国产化。从此，日本进入了开发和应用机器人时期。几年后，美国反而要向日本进口机器人。1983年，美国从日本进口机器人占进口机器人总数的78%。日本政府和企业一直充分信任机