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外文資料名稱： 外文資料出處： f 附 件： 指導(dǎo)教師評(píng)語： 簽名： 年 月 日 1 工 業(yè) 機(jī) 器 人 章 躍 著 周均 譯 摘 要 ： 在不同的時(shí)期，關(guān)于機(jī)器人的定義也有所不同。在全世界雖然定義不同，但是他們的裝置卻 大相徑庭 。在制造工廠中使用的許多單用途機(jī)器可能看起來像機(jī)器人。這些機(jī)器人功能單一，不能通過重新編程的方式去完成不同的工作。這種單用途的機(jī)器不能滿足被人們?nèi)找鎻V泛接受的關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的定義。這個(gè)定義是由美國機(jī)器人協(xié)會(huì)提出的。 關(guān)鍵字： 機(jī)器人；微處理器； 統(tǒng) 機(jī)器人是一個(gè)可以改變程序的多功能操作器，被設(shè)計(jì)用來按照預(yù)先編制的、能夠完成多種作業(yè)的運(yùn)動(dòng)程序運(yùn)送材料、零件、工具或者專用設(shè)備。 注意在這個(gè)定義中包含有“可以改變程序”和“多功能”這兩詞。正式這兩個(gè)詞將真正的機(jī)器人與現(xiàn)代制造工廠中使用的單一用途的機(jī)器區(qū)分開來?！翱梢愿淖兂绦颉边@個(gè)術(shù)語意味著兩件事：機(jī)器人根據(jù)編寫的程序工作，以及可以通過重新編寫程序來適應(yīng)不同種類的制造工作的需要 。 “多功能”這個(gè)詞意味著機(jī)器人能通過編程和使用不同的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來完成不同的制造工作。圍繞著這兩個(gè)關(guān)鍵特征所撰寫的定義正在變成制造業(yè)的專業(yè)人員所接受的定義。 第一個(gè)帶有活動(dòng)關(guān)節(jié)的手臂于 1951 年被研制出來，由美國原子能委員會(huì)使用。在 1954 年，第一個(gè)可以編程的機(jī)器人由喬治 基于下面兩項(xiàng)重要技術(shù)： （ 1）數(shù)字控制（ 術(shù)。 （ 2）遠(yuǎn)程操作技術(shù)。 數(shù)字控制技術(shù)提供了一種非常適合于機(jī)器人的機(jī)器控制技術(shù)。它可以通過儲(chǔ)存的程序?qū)\(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。這些程序包含機(jī)器人進(jìn)行順序運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，開始運(yùn) 動(dòng)和停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間控制信號(hào)，以及做出決定所需要的邏輯語句。 遠(yuǎn)程操作器技術(shù)使得一臺(tái)機(jī)器的性能超出一臺(tái)數(shù)控機(jī)器。它可以使這種機(jī)器能夠在不容易進(jìn)入和不安全的環(huán)境中完成各種制造任務(wù)。通過融合了上述兩項(xiàng)技術(shù)，狄弗研制出第一個(gè)機(jī)器人，它是一個(gè)不復(fù)雜的，可以編程的物料運(yùn)送機(jī)器人。 2 第一臺(tái)商業(yè)化生產(chǎn)的機(jī)器人在 1959 年研制成功。通用汽車公司在 1962 年安裝了第一臺(tái)用于生產(chǎn)線上的工業(yè)機(jī)器人，它是尤尼梅森公司生產(chǎn)的。在 1973 年，辛辛那提 業(yè)機(jī)器人，在機(jī)器人的控制方面取得了較大的進(jìn)展。器人是 第一臺(tái)商業(yè)化生產(chǎn)采用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人。 數(shù)字控制技術(shù)和遠(yuǎn)程操作器技術(shù)推動(dòng)了大范圍的機(jī)器人研制和應(yīng)用。但主要的技術(shù)進(jìn)步并不僅僅是由于這些新的應(yīng)用能力而產(chǎn)生的，而是必須由利用這些能力所得到的效益來提供動(dòng)力。就工業(yè)機(jī)器人而言，這個(gè)動(dòng)力是經(jīng)濟(jì)性。 在 20 世紀(jì) 70 年代中，工資的快速增長大大增加了制造業(yè)的企業(yè)中的人工費(fèi)用。與此同時(shí)，來自國外的競爭成為美國制造業(yè)所面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。諸如日本等外國的制造廠家在廣泛地應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)之后，其工業(yè)產(chǎn)品，特別是汽車，在美國和世界市場(chǎng)中占據(jù)了日益增大的份額。 通過采用包括機(jī)器 人在內(nèi)的各種自動(dòng)化技術(shù)，從 70 年代開始，日本的制造廠家能夠比沒有采用自動(dòng)化技術(shù)的美國制造廠家生產(chǎn)更好的和更便宜的汽車。隨后，為了生存，美國制造廠家被迫考慮采用任何能夠提高生產(chǎn)率的技術(shù)。 為了與國外制造廠家進(jìn)行競爭，必須以比較低的成本，生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品。其它的因素，諸如尋找能夠更好地完成帶有危險(xiǎn)性的制造工作的方式也促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。但是，主要的理由一直是，而且現(xiàn)在仍然是提高生產(chǎn)率。 機(jī)器人的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它們可以在對(duì)于人類來說是危險(xiǎn)的位置上工作。采用機(jī)器人進(jìn)行焊接和切斷工作是比由人工來完成這些工作更安全 的例子。盡管機(jī)器人與工作地點(diǎn)的安全密切相關(guān)，它們本身也可能是危險(xiǎn)的。 應(yīng)該仔細(xì)地設(shè)計(jì)和配置機(jī)器人和機(jī)器人單元，使它們不會(huì)傷害人類和其他機(jī)器。應(yīng)該精確地計(jì)算出機(jī)器人的工作范圍，并且在這個(gè)范圍的四周清楚地標(biāo)出危險(xiǎn)區(qū)域?？梢圆捎迷诘孛嫔袭嫵黾t顏色的線和設(shè)置障礙物以阻止工人進(jìn)入機(jī)器人的工作范圍。 即使有了這些預(yù)防措施，在使用機(jī)器人的場(chǎng)地中設(shè)置一個(gè)自動(dòng)停止工作的系統(tǒng)仍然不失為一個(gè)好注意。機(jī)器人的這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該具有能夠檢測(cè)出是否有需要自動(dòng)停止工作的要求的能力。為了保證能有一個(gè)安全的環(huán)境，應(yīng)當(dāng)安裝容錯(cuò)計(jì)算機(jī)和冗余系統(tǒng)來保證 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候停止機(jī)器人的工作。 如下敘述的是機(jī)器人系統(tǒng)基本術(shù)語： 1．機(jī)器人是一個(gè)可編程、多功能的機(jī)械手，通過給要完成的不同任務(wù)編程各種動(dòng)作，它可以移動(dòng)零件、材料、工具以及特殊裝置。這個(gè)基本定義引導(dǎo)出后續(xù)段落的 3 其他定義，從而描繪出一個(gè)完整的機(jī)器人系統(tǒng)。 2．預(yù)編程位置點(diǎn)是機(jī)器人為完成工作而必須跟蹤的軌跡。在某些位置點(diǎn)上機(jī)器人將停下來做某些操作，如裝配零件、噴涂油漆或焊接。這些預(yù)編程點(diǎn)貯存在機(jī)器人的貯存器中，并為后續(xù)的連續(xù)操作所調(diào)用，而且這些預(yù)編程點(diǎn)像其他程序數(shù)據(jù)一樣，可在日后隨工作需要而變化。因而，正是這種 可編程的特征，一個(gè)工業(yè)機(jī)器人很像一臺(tái)計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)可在這里儲(chǔ)存、后續(xù)調(diào)用與編輯。 3．機(jī)械手是機(jī)器人的手臂，它使機(jī)器人能彎屈、延伸和旋轉(zhuǎn)，提供這些運(yùn)動(dòng)的是機(jī)械手的軸，亦是所謂機(jī)器人的自由度。一個(gè)機(jī)械手能有 3~16 軸，自由度一詞總是與機(jī)器人軸數(shù)相關(guān)。 4．工具和手爪不是機(jī)器人自身組成部分，但它們是安裝在機(jī)器人手臂末端的附件。這些連在機(jī)器人手臂末端的附件可使機(jī)器人抬起工件、點(diǎn)焊、刷漆、電弧焊、鉆孔、打毛刺以及根據(jù)機(jī)器人的要求去做各種各樣的工作。 5．機(jī)器人系統(tǒng)還可以控制機(jī)器人的工作單元，工作單元是機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)所處的整體環(huán)境，該單元包括控制器、機(jī)械手、工作平臺(tái)、安全保護(hù)裝置或者傳輸裝置。所有這些為保證機(jī)器人完成自己任務(wù)而必需的裝置都包括在這一工作單元中。另外，來自外設(shè)的信號(hào)與機(jī)器人通訊，通知機(jī)器人何時(shí)裝配工件、取工件或放工件到傳輸裝置上。 機(jī)器人系統(tǒng)有三個(gè)基本部件：機(jī)械手、控制器和動(dòng)力源。 A．機(jī)械手 機(jī)械手做機(jī)器人系統(tǒng)中粗重工作，它包括兩個(gè)部分：機(jī)構(gòu)和附件，機(jī)械手也有聯(lián)接附件基座。 機(jī)械手基座通常固定 在工作區(qū)域的地基上，有時(shí)基座也可以移動(dòng)，在這種情況下基座安裝在導(dǎo)軌或軌道上，允許機(jī)械手從一個(gè)位置移到另外一個(gè)位置。 正如前面所提到的那樣，附件從機(jī)器人基座上延伸出來，附件就是機(jī)器人的手臂，它可以是直動(dòng)型，也可以是軸節(jié)型的手臂，軸節(jié)型手臂也是大家所知的關(guān)節(jié)型手臂。 機(jī)械臂使機(jī)械手產(chǎn)生各軸的運(yùn)動(dòng)。這些軸連在一個(gè)安裝基座上，然后再連到托架上，托架確保機(jī)械手停留在某一位置。 在手臂的末端上，連接著手腕，手腕由輔助軸和手腕凸緣組成，手腕是讓機(jī)器人用戶在手腕凸緣上安裝不同工具來做不同種工作。 機(jī)械手的軸使機(jī)械手在某一區(qū) 域內(nèi)執(zhí)行任務(wù)，我們將在這個(gè)區(qū)域?yàn)闄C(jī)器人的工作 4 單元，該區(qū)域的大小與機(jī)械手的尺寸相對(duì)應(yīng)。列舉了一個(gè)典型機(jī)器人的工作單元。隨著機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的增加，工作單元的范圍也必須相應(yīng)增加。 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)由執(zhí)行元件或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來控制。執(zhí)行單元或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)允許各軸在工作單元內(nèi)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可用電氣、液壓和氣壓動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)械傳動(dòng)鏈相匹配。由鏈、齒輪和滾珠絲杠組成的機(jī)械傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)著機(jī)器人的各軸。 B．控制器 機(jī)器人控制器是工作單元的核心?？刂破鲀?chǔ)存著預(yù)編程序供后續(xù)調(diào)用、控制外設(shè)，與廠內(nèi) 計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊以滿足產(chǎn)品經(jīng)常更新的需要?？刂破饔糜诳刂茩C(jī)械手運(yùn)動(dòng)和在工作單元內(nèi)控制機(jī)器人外設(shè)。用戶可通過手持的示教盒將機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的程序編入控制器。這些信息儲(chǔ)存在控制器的存儲(chǔ)器中以備后續(xù)調(diào)用，控制器儲(chǔ)存了機(jī)器人系統(tǒng)的所有編程數(shù)據(jù)，它能儲(chǔ)存幾個(gè)不同的程序，并且所有這些程序均能編輯。 控制器要求能夠在工作單元內(nèi)與外設(shè)進(jìn)行通信。例如控制器有一個(gè)輸入端，它能標(biāo)識(shí)某個(gè)機(jī)加工操作何時(shí)完成。當(dāng)該加工循環(huán)完成后，輸入端接通，告訴控制器定位機(jī)械手以便能抓取已加工工件，隨后，機(jī)械手抓取一未加工工件，將其放置在機(jī)床上。接著，控制器 給機(jī)床發(fā)出開始加工的信號(hào)。 控制器可以由根據(jù)時(shí)間順序而步進(jìn)的機(jī)械式輪鼓組成，這種類型的控制器可用在非常簡單的機(jī)械系統(tǒng)中。用于大多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中的控制器代表現(xiàn)代電子學(xué)的水平，是更復(fù)雜的裝置，即它們是由微處理器操縱的，這些微處理器可以是 8 位， 16 位或32 位處理器。它們可以似的控制器在操作過程中顯得非常柔性。 控制器能通過通信線發(fā)送電信號(hào)，使它能與機(jī)械手各軸交流信息，在機(jī)器人的機(jī)械手和控制器之間的雙向交流信息可以保持系統(tǒng)操作和位置經(jīng)常更新，控制器亦能控制安裝在機(jī)器人手腕上的任何工具。 控制器也有與廠內(nèi)各計(jì)算機(jī)進(jìn)行 通信的任務(wù)，這種通信聯(lián)系使機(jī)器人成為計(jì)算機(jī)輔助制造（ 統(tǒng)的一個(gè)組成部分。 存儲(chǔ)器。基于微處理器的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要與固態(tài)的存儲(chǔ)裝置相連，這些存儲(chǔ)裝置可以是磁泡，隨機(jī)存儲(chǔ)器、軟盤、磁帶等。每種記憶存儲(chǔ)裝置均能貯存、編輯信息以備后續(xù)調(diào)用和編輯。 C．動(dòng)力源頭 動(dòng)力源是給機(jī)器人和機(jī)械手提供動(dòng)力的單元。傳給機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力源有兩種， 5 一種是用于控制器的交流電，另一種是用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手各軸的動(dòng)力源，例如，如果機(jī)器人的機(jī)械手是由液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)的，控制信號(hào)便傳送到這些裝置中，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。 對(duì)于每一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)，動(dòng)力是用 來操縱機(jī)械手的。這些動(dòng)力可來源于液壓動(dòng)力源、氣壓動(dòng)力源或電源，這些能源是機(jī)器人工作單元整體的一部分。 6 is a of of on of in to be to a be to a do is by NC is a to or of a of It is in to a be to a of of a of 951 by 951, It on (1) (2) a of to It of by to to to to a to be C It to a of in By an 959. 962, to be on a A in 973 of -3 -3 by a 7 of do of of In of of in 970s of At a .on a as to an of a of in 970s, to in to to It to at in to be as to of to of is of of is be in to of be in in be be so do be a be to of a s it is a to an in a to an of be to of to a of is in 1. 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