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1、03屆機械設(shè)計專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述題目四自由度圓柱坐標(biāo)機器人設(shè)計專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班級學(xué)生指導(dǎo)教師03屆機械設(shè)計專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述一、工業(yè)機器人技術(shù)的背景及其意義工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機器人以來,機器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快,已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動化工廠(FA)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動化工具。廣泛采用工業(yè)機器人,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量,而且保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約
2、材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有著十分重要的意義。和計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣,工業(yè)機器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。20世紀(jì)80年代以來，工業(yè)機器人技術(shù)逐漸成熟，并很快得到推廣，目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。在工業(yè)機器人逐漸得到推廣和普及的過程中，下面三個方面的技術(shù)進步起著非常重要的作用。1.驅(qū)動方式的改變20世紀(jì)70年代后期，日本安川電動機公司研制開發(fā)出了第一臺全電動的工業(yè)機器人，而此前的工業(yè)機器人基本上采用液壓驅(qū)動方式。與采用液壓驅(qū)動的機器人相比，采用伺服電動機驅(qū)動的機器人在響應(yīng)速度、精度、靈活性等方面都有很大提高，因此，也逐步代替了采用液壓驅(qū)動的機器人，成為工業(yè)機器人驅(qū)動
3、方式的主流。在此過程中，諧波減速器、RV減速器等高性能減速機構(gòu)的發(fā)展也功不可沒。近年來，交流伺服驅(qū)動已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流伺服驅(qū)動方式，直線電動機等新型驅(qū)動方式在許多應(yīng)用領(lǐng)域也有了長足發(fā)展。2.信息處理速度的提高機器人的動作通常是通過機器人各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電動機的運動而實現(xiàn)的。為了使機器人完成各種復(fù)雜動作，機器人控制器需要進行大量計算，03屆機械設(shè)計專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）并在此基礎(chǔ)上向機器人的各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電動機發(fā)出必要的控制指令。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，CPU的計算能力有了很大提高，機器人控制器的性能也有了很大提高，高性能機器人控制器甚至可以同時控制20多個關(guān)節(jié)。機器人控制器性能的提高也進一步促
4、進了工業(yè)機器人本身性能的提高，并擴大了工業(yè)機器人的應(yīng)用范圍。近年來，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了多臺機器人通過網(wǎng)絡(luò)共享信息，并在此基礎(chǔ)上進行協(xié)調(diào)控制的技術(shù)趨勢。3.傳感器技術(shù)的發(fā)展機器人技術(shù)發(fā)展初期，工業(yè)機器人只具備檢測自身位置、角度和速度的內(nèi)部傳感器。近年來，隨著信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，觸覺、力覺、視覺等外部傳感器已經(jīng)在工業(yè)機器人中得到廣泛應(yīng)用。各種新型傳感器的使用不但提高了工業(yè)機器人的智能程度，也進一步拓寬了工業(yè)機器人的應(yīng)用范圍。二、國內(nèi)外研究概況1.國際發(fā)展?fàn)顩r機器人是最典型的機電一體化裝備,技術(shù)附加值很高,應(yīng)用范圍很廣,作為先進制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興
5、產(chǎn)業(yè),將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起越來越重要的作用。國外專家預(yù)測,機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機之后出現(xiàn)的新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)UNECE(聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會)和IFR(國際機器人聯(lián)合會)統(tǒng)計,從20世紀(jì)下半葉起,世界機器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭,進入90年代,機器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快,年銷售量增長率平均在10%左右；2004年增長率達到了創(chuàng)記錄的20%,其中,亞洲機器人增長幅度最為突出,增長43%。UNECE估計,2004年全球至少安裝了10萬臺新的工業(yè)機器人。其中:歐盟31100臺(比2003年增加15%,但比2001年的記錄僅增加1%)；北美16100臺(比2003年增加27%,比20
6、00年的記錄高24%)；03屆機械設(shè)計專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）亞洲51400臺,主要在日本,但中國市場增長迅速(比2003年增長24%)。美國是機器人的誕生地,早在1962年就研制出世界上第一臺工業(yè)機器人,比起號稱機器人王國的日本起步至少要早五六年。經(jīng)過40多年的發(fā)展,美國現(xiàn)已成為世界上的機器人強國之一。據(jù)UNECE和IFR統(tǒng)計,2004年美國新安裝工業(yè)機器人12693臺,預(yù)計到2007年底,新安裝的工業(yè)機器人將達15900臺。至2003年末,在北美運行的機器人總量為112390臺,比2002年增長7%,預(yù)計至2007年6美國運行的工業(yè)機器人總量將達到145100臺。就每萬名雇員擁有的工業(yè)機器人數(shù)
7、進行統(tǒng)計,至2003年末,在美國制造業(yè)中,每1萬名雇員有63個工業(yè)機器人。作為對比,德國為148個,歐盟為93個。在美國汽車工業(yè)中,每萬名產(chǎn)業(yè)工人擁有740個工業(yè)機器人,但這個數(shù)字還是遠低于日本(1400個機器人)意大利(1400個機器人)和德國(1000個機器人)。日本素有“機器人王國”之稱,其工業(yè)機器人的發(fā)展令人矚目,無論機器人的數(shù)量還是機器人的密度都位居世界第一。在其經(jīng)歷了短暫的搖籃期之后,快速跨過實用期,邁入普及提高期。在20世紀(jì)80年代至90年代初期,日本的工業(yè)機器人可謂處于繁榮鼎盛時期,似乎無所不能。然而,花無百日紅,自20世紀(jì)90年代中期開始,隨著歐洲和北美工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的崛起,國際市場的格局發(fā)生了明顯的變化,從日本轉(zhuǎn)向了歐洲和北美。在度過了幾年的低迷期之后,21世紀(jì)初日本的工業(yè)機器人又開始重新煥發(fā)生機,尤其是伴隨著中國和其他周邊國家對工業(yè)機器人需求的增長,以及日本本國早年工業(yè)機器人因服務(wù)期限而帶來的更新?lián)Q代,預(yù)期將對日本工業(yè)機器人的發(fā)展發(fā)揮積極的作用。據(jù)日本機器人協(xié)會的統(tǒng)計,2004年全年日本工業(yè)機器人的定單較去年增長了1718%,達到499516億日元(48億美元)，是連續(xù)第三年大幅度增長。2004年全年日本工業(yè)機器人出貨量為445813億日元,同比增長13.4%。2005年第一季度,日本工業(yè)機器人出貨量為1289億日元,較去
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