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1、03屆機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述題目四自由度圓柱坐標(biāo)機(jī)器人設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)學(xué)生指導(dǎo)教師03屆機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述一、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的背景及其意義工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從1962年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái),機(jī)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(dòng)化工廠(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)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(dòng)環(huán)境、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)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(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣,工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。20世紀(jì)80年代以來(lái)，工業(yè)機(jī)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(jī)器人逐漸得到推廣和普及的過(guò)程中，下面三個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)步起著非常重要的作用。1.驅(qū)動(dòng)方式的改變20世紀(jì)70年代后期，日本安川電動(dòng)機(jī)公司研制開(kāi)發(fā)出了第一臺(tái)全電動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人，而此前的工業(yè)機(jī)器人基本上采用液壓驅(qū)動(dòng)方式。與采用液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人相比，采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)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(dòng)的機(jī)器人，成為工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)
3、方式的主流。在此過(guò)程中，諧波減速器、RV減速器等高性能減速機(jī)構(gòu)的發(fā)展也功不可沒(méi)。近年來(lái)，交流伺服驅(qū)動(dòng)已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流伺服驅(qū)動(dòng)方式，直線電動(dòng)機(jī)等新型驅(qū)動(dòng)方式在許多應(yīng)用領(lǐng)域也有了長(zhǎng)足發(fā)展。2.信息處理速度的提高機(jī)器人的動(dòng)作通常是通過(guò)機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。為了使機(jī)器人完成各種復(fù)雜動(dòng)作，機(jī)器人控制器需要進(jìn)行大量計(jì)算，03屆機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）并在此基礎(chǔ)上向機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)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(jì)算能力有了很大提高，機(jī)器人控制器的性能也有了很大提高，高性能機(jī)器人控制器甚至可以同時(shí)控制20多個(gè)關(guān)節(jié)。機(jī)器人控制器性能的提高也進(jìn)一步促
4、進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人本身性能的提高，并擴(kuò)大了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。近年來(lái)，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(tái)機(jī)器人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享信息，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的技術(shù)趨勢(shì)。3.傳感器技術(shù)的發(fā)展機(jī)器人技術(shù)發(fā)展初期，工業(yè)機(jī)器人只具備檢測(cè)自身位置、角度和速度的內(nèi)部傳感器。近年來(lái)，隨著信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，觸覺(jué)、力覺(jué)、視覺(jué)等外部傳感器已經(jīng)在工業(yè)機(jī)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(jī)器人的智能程度，也進(jìn)一步拓寬了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。二、國(guó)內(nèi)外研究概況1.國(guó)際發(fā)展?fàn)顩r機(jī)器人是最典型的機(jī)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(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興
5、產(chǎn)業(yè),將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起越來(lái)越重要的作用。國(guó)外專(zhuān)家預(yù)測(cè),機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車(chē)、計(jì)算機(jī)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(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì))和IFR(國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì))統(tǒng)計(jì),從20世紀(jì)下半葉起,世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭,進(jìn)入90年代,機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快,年銷(xiāo)售量增長(zhǎng)率平均在10%左右；2004年增長(zhǎng)率達(dá)到了創(chuàng)記錄的20%,其中,亞洲機(jī)器人增長(zhǎng)幅度最為突出,增長(zhǎng)43%。UNECE估計(jì),2004年全球至少安裝了10萬(wàn)臺(tái)新的工業(yè)機(jī)器人。其中:歐盟31100臺(tái)(比2003年增加15%,但比2001年的記錄僅增加1%)；北美16100臺(tái)(比2003年增加27%,比20
6、00年的記錄高24%)；03屆機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）亞洲51400臺(tái),主要在日本,但中國(guó)市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速(比2003年增長(zhǎng)24%)。美國(guó)是機(jī)器人的誕生地,早在1962年就研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,比起號(hào)稱(chēng)機(jī)器人王國(guó)的日本起步至少要早五六年。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,美國(guó)現(xiàn)已成為世界上的機(jī)器人強(qiáng)國(guó)之一。據(jù)UNECE和IFR統(tǒng)計(jì),2004年美國(guó)新安裝工業(yè)機(jī)器人12693臺(tái),預(yù)計(jì)到2007年底,新安裝的工業(yè)機(jī)器人將達(dá)15900臺(tái)。至2003年末,在北美運(yùn)行的機(jī)器人總量為112390臺(tái),比2002年增長(zhǎng)7%,預(yù)計(jì)至2007年6美國(guó)運(yùn)行的工業(yè)機(jī)器人總量將達(dá)到145100臺(tái)。就每萬(wàn)名雇員擁有的工業(yè)機(jī)器人數(shù)
7、進(jìn)行統(tǒng)計(jì),至2003年末,在美國(guó)制造業(yè)中,每1萬(wàn)名雇員有63個(gè)工業(yè)機(jī)器人。作為對(duì)比,德國(guó)為148個(gè),歐盟為93個(gè)。在美國(guó)汽車(chē)工業(yè)中,每萬(wàn)名產(chǎn)業(yè)工人擁有740個(gè)工業(yè)機(jī)器人,但這個(gè)數(shù)字還是遠(yuǎn)低于日本(1400個(gè)機(jī)器人)意大利(1400個(gè)機(jī)器人)和德國(guó)(1000個(gè)機(jī)器人)。日本素有“機(jī)器人王國(guó)”之稱(chēng),其工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展令人矚目,無(wú)論機(jī)器人的數(shù)量還是機(jī)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(guò)實(shí)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(jī)器人可謂處于繁榮鼎盛時(shí)期,似乎無(wú)所不能。然而,花無(wú)百日紅,自20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始,隨著歐洲和北美工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的崛起,國(guó)際市場(chǎng)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(guò)了幾年的低迷期之后,21世紀(jì)初日本的工業(yè)機(jī)器人又開(kāi)始重新煥發(fā)生機(jī),尤其是伴隨著中國(guó)和其他周邊國(guó)家對(duì)工業(yè)機(jī)器人需求的增長(zhǎng),以及日本本國(guó)早年工業(yè)機(jī)器人因服務(wù)期限而帶來(lái)的更新?lián)Q代,預(yù)期將對(duì)日本工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展發(fā)揮積極的作用。據(jù)日本機(jī)器人協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì),2004年全年日本工業(yè)機(jī)器人的定單較去年增長(zhǎng)了1718%,達(dá)到499516億日元(48億美元)，是連續(xù)第三年大幅度增長(zhǎng)。2004年全年日本工業(yè)機(jī)器人出貨量為445813億日元,同比增長(zhǎng)13.4%。2005年第一季度,日本工業(yè)機(jī)器人出貨量為1289億日元,較去
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