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目 录 第 一 章 工业机器人概论 概论 课题研究的工作 第 二 章 工业机器人的结构 2.1 手部机构 2.1.1 概述 2.1.2 钳爪式手部机构形式 2.2 腕部 2.3 臂部 2.3.1概述 2.3.2臂部结构形式 2.3.3臂部运动的导向装置 第三章 控制系统设计 第一章工业机器人概论 1.1绪言 到目前为止，世界各国对“工业机器人”还没有做出统一的明确定义。通常所说的“工业机器人”是一种能模拟人的手、臂的部分动作，按照予定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运或操纵工具的自动化装置。而“机械手”一般具有固定的手部、固定的动作程序（或简单可变程序）、一般用于固定工位的自动化装置。因为国内外称作“工业机器人”、“机械手”、“操作机”的这三种自动化和半自动化装置，在技术上有某些相通之处，所以有时不易明确区分，就它们的技术特征来看，其大致区别如下。 “工业机器人”（Industrail Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操纵工具的装置（国内称作工业机器人或通用机械手）。 “机械手”（Mechanical Hand）：多数是指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装置（国内一般称作机械手或专用机械手）。如自动线、自动线的上、下料，加工中心的自动换刀的自动化装置。 “操作机”（Manipulator）：一般是指由工人操纵的半自动搬运、抓取、操作装置。如锻造操作机或处理放射性材料、火工品的装配等所使用的半自动化装置。 工业机器人（Industral Robot ,简称IR）是1960年由《美国金属市场》报首先使用的，但这个概念是由美国George·C·Pevol在1954年申请的专利“程序控制物料传送装置“时提出来的。在这专利中所记述的工业机器人，以现在的眼光来看，就是示教再现机器人。根据这一专利，Devol与美国Consolide Control Corp合作，于1959年研制成功采用数字控制程序自动化装置的原型机。 随后，美国的Unimation公司和美国的机械铸造(AMF)公司于1962年分别制造了实用的一号机，并分别取名为Unimate和Ver·satran。Unimate机器人外形类似坦克炮塔，采用极坐标结构，而Versatran机器人采用圆柱坐标结构。 上述两种机器人成为机器人结构的主流，美国通用汽车公司和福特汽车公司在其金属冷热加工中，采用这类机器人进行压、铸、冲压等上、下料，收到了良好的效果。 美国的工业机器人技术的发展，大致经历了以下几个阶段： 1963~1967年为实验定型阶段。1963~1967年，万能自动公司制造的工业机器人供用户做工艺实验。1967年，该公司生产的工业机器人定型为1900台。 1968~1970年为实验应用阶段。这一时期，工业机器人在美国进入应用阶段。例如美国通用汽车公司1968年订购了68台工业机器人；1969年又自行研制出SAM型工业机器人，并用21台组成了点焊小汽车车身的焊接自动线。 1970年至今一直出于技术发展和推广应用阶段。1970~1972年，工业机器人处于技术发展阶段。1970年4月美国在伊利斯工学院研究所召开了第一届全国工业机器人会议。据当时统计，美国已采用了大约200台工业机器人，工作时间共达60万小时以上。与此同时，出现了所谓高级机器人，例如森德斯兰德公司（Sundstrand）发明了用小型计算机控制50台工业机器人的系统。 在欧洲第一台工业机器人是1963年瑞典Kavieldt公司发表的第一台操作机。 日本在六十年代初期就开始研制固定程序控制的机器手，并从其他各国引进了用于不同生产过程的机器人，并获得迅速，很快研制出日本国产华的工业机器人，技术水平很快赶上了美国并超过了其它国家，目前工业机器人在日本已得到迅速发展并很快得到普及。 我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5~6年，但由于种种原因，工业机器人的技术发展比较慢。但目前已引起了有关方面的极大关注。除了引进、消化、仿制外，已经具备了一定的独立设计和研制能力。在1958年新疆维吾尔自治区成立30年大庆站展览馆展出了由新疆机械局研制的跳舞机器人《阿依古丽》。在1986年地十六届广交会上，成都电讯工程学院研制的第三代仿人机器人《成蓉小姐》已经用汉语或英语向来宾问好，并能简要的介绍的展览产品及回答简单问话。西北电讯工程学院研制的微机控制示教再现式机器人《西电I号》，也于1985年9月在陕西省科技贸易大会上进行了表演。此外，清华大学自动化系研制的具有视觉手眼系统，北