纳米级精度柔性机器人的设计方法及实现研究

文章编号:1004-132 (2002)18-1577-04

纳米级精度柔性机器人的设计方法及实现研究

于靖军　博士研究生

于靖军　宗光华　毕树生　赵　玮

摘要:从材料、几何结构、柔性铰链、驱动器、运动与负载及加工等几个方

面总结了面向精密作业的柔性机器人设计准则。对柔性机器人的设计方法进行了探讨。以精密作业中的具体应用为例,依据这些设计方法与准则,从机械本体和驱动器控制2个方面详细描述了可实现纳米级精度的3自由度柔性

机器人样机设计的具体实现过程,设计结果满足任务要求。

关键词:柔性机构;设计原则;柔性铰链;柔性机器人;并联机构中图分类号:TH 112.5 文献标识码:A 收稿日期:2001—03—08

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50075010);国家863高技术研究发展计划资助项目(863-532-98-04-26)

柔性机器人属于柔性机构[1]的范畴,柔性铰链机器人是其常用的称谓。它主要依靠柔性铰链的变形产生运动,通过采用免装配、无间隙和无摩擦的设计方式实现微米甚至纳米级的高精度。故这类机构多被用于微细作业领域,如生物工程的细胞操作、M E M S 技术中的微定位、微装配及医学工程中的显微外科手术等。

尽管柔性机器人应用较多,但目前对这类机构的认识还很不够,尚未形成系统理论,大多数设计是依靠设计者的直觉与经验来完成。尽管B erglund

[2]和Pernette [3]

等在柔性机器人的设计

准则与方法上做了一些工作,但前者所针对的对象主要是平面机构,而后者又不够系统,尤其对于空间柔性机器人的设计尚缺乏系统而有效的方法。因此,本文的研究就是在已有的基础上,对柔性机器人的设计方法进行一些初步的研究。

1　用于精密作业柔性机器人的设计准则

面向精密作业的柔性机器人的设计要求主要

体现在精度、刚强度及动态性能3个方面。

(1)精度要求　机构应具有较高的定位精度和位移分辨率。机械本体、驱动元件、检测设备及控制器等都是影响其精度的因素,而机械结构产生的误差是很难通过其它措施进行补偿的。

(2)刚度与强度要求　柔性机构设计应是强柔并济的,以满足柔性元素相对大变形和承受周期负载的要求。这与刚性机构有很大的不同。

(3)动态特性　机构应具有较高的固有频率,确保其具有良好的动态特性和抗干扰能力。

上述要求具体体现在材料、几何结构、柔性铰链、驱动器、负载及加工方法等多个方面。1.1　材料

(1)较大的强度极限与弹性模量比　表1为柔性铰链中几种典型截面的最大应力(一般取屈服极限)与变形的关系。

表1　材料许用应力、尺寸参数与变形间的关系[4]

截面类型功能方向变形与最大强度关系

矩形

?=2l 2Ρm ax 3E t

变　截　面

双枕形?=

3ΠR 1 2

Ρm ax

4E t 1 2单枕形?=

3

2ΠR 1 2

Ρm ax

4E t 1 2圆形(作为等效的

球面副)

?=

5ΠR 1 2

Ρm ax

8E t 1 2

从表1可知

?=K

Ρm ax

E

(1)

变形量?与截面的材料及形状有关,Ρm ax 只与材料有关,而K 值根据截面的形状不同而变化。欲使柔性铰链能产生较大的变形,从材料的角度就要有较大的强度极限与弹性模量比。较为理想的弹性材料有铍青铜、聚丙烯、钛合金等。

(2)充分考虑材料的抗疲劳指标　由式(1)可知,柔性铰链变形的大小要受到材料许用应力的限制,而许用应力的大小直接与材料的疲劳强度有关。由于柔性元素是通过周期性负载的作用而产生变形的,必须考虑材料的抗疲劳指标,较长的疲劳寿命是材料正常工作的保障。

(3)不发生应力松弛或蠕变　长期的应力作用或高温环境会造成材料的应力松弛或蠕变,应尽量避免这种情况的出现。1.2　几何结构

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(1)根据系统的总体要求选择与配置机构　

一般情况下,根据任务的灵活度等要求选择机构的个数及每个机构的自由度数;再根据对各个机构精度、刚度、工作空间等要求选择机构的结构型式、驱动器和运动放大机构等。

(2)自由度过多得不偿失　基于目前的精密作业任务而言,典型如微装配与微操作等,机器人以能实现高精度和高分辨率的平动为主要目标,三四个自由度完全可满足大多数的任务要求。只有少数任务如微装配中需要6个自由度,用于对所产生的误差进行微小的角度补偿。

(3)结构紧凑、简单,支链上的传动层次少　这样不仅可减少误差积累,也可简化机构的运动学和动力学模型,从而简化控制和标定。

(4)并联形式更适合　其优点不仅体现在精度高、刚度大以及良好的动态性能上,还体现在由于支链的对称性分布,可以补偿温度变化造成的尺度误差及柔性铰链的变形造成的误差;消极铰链的存在可使机构变得结构紧凑,从而改善机构的受力情况;驱动器与工作台的分离可保证清洁的工作环境等。

(5)优先考虑平面机构　平面机构运动与控制都相对简单,如采用单轴解耦的模块化结构设计和蚀刻的加工方法,就更容易达到指标要求。这也是目前很多微定位平台青睐平面结构的原因。

(6)实现工作空间与精度及分辨率的平衡　机器人末端受铰链运动限制,工作空间十分有限,而对其精度的要求却很高。为实现两者的平衡,以最大工作空间为目标进行结构参数优化是十分必要的。另外,通过配置双机械手完成精密作业,

更容易实现工作空间与精度的匹配。

(7)本体刚度与微力传感器刚度相匹配　其中前者应远大于后者,以保证传感器能充分发挥其较强的灵敏度作用。1.3　柔性铰链

(1)限制范围　柔性铰链的运动范围应限制在材料的残余应力区以外。

(2)实现与传统运动副等效的运动　设计时需尽量保证变形轴方向的刚度尽可能小,而非变形方向的刚度尽可能大。另外,柔性铰链的长度相对与之相连的杆件越小越好。

(3)改变变形处的形状和尺寸参数　根据表1的公式可知变形的大小与铰链的长度l 和铰链细颈处的厚度t 有关,l 越大,变形量越大;t 越小,变形量越大。但加工工艺限制了t 的最小厚度(见图1)。图1　柔性转动副(双枕形)

(4)开发新型柔性铰链　尽管柔性铰链优点

很多,同时也存在着一些弱点,如有限的运动范围、非固定的转动中心等,开发新型柔性铰链是一条解决途径。如扩展铰链的变形机理来增大柔性铰链的运动范围等。1.4　驱动元件

(1)考虑高精度与大行程的平衡　压电陶瓷、形状记忆合金、尺蠖电机、直流电机、步进电机、音圈电机及超声电机等都可用作精密作业的驱动器,但精度高运动范围小。

(2)实施闭环控制　以常用的压电陶瓷为例,由于自身存在着迟滞、蠕变以及老化等问题,使得开环控制不可能精确,可以通过闭环控制来弥补。

(3)放大机构　为克服驱动器运动范围小的缺点,在驱动器与本体间需要运动放大机构。1.5　运动与负载

(1)避免在柔性铰链处施加外力　这样会造成柔性铰链变形不能达到理想要求。

(2)考虑驱动器施力的位置、方向及机构末端输出力的方式　因为柔性机器人的运动依赖于这些因素,这是与刚性机构不太一样的地方。

(3)减振或隔振装置是必要的　机构即使有较高的固有频率也不能防止末端操作手的颤动,来自外界的因素如噪声等也可能成为机构的振源。因此需要将机构乃至整个系统都安装在防震平台上。

(4)有较高的运动速度和加速度　有时,柔性机器人末端需要有较高的运动速度和加速度[5]。

1.6　加工过程与方法

(1)优先考虑一体化的加工方式获得本体结

构　为此,需采用非机械接触加工的方法,如电火花加工法、半导体加工技术、光刻技术以及SP M 技术等。此外还有数控铣切割、激光切割、水切割等方法都可完成柔性机构的加工。

(2)尽量消除加工过程中的残余应力　因为它会阻碍柔性铰链的变形。

2　设计方法

柔性机构尚未得到广泛应用,一个很重要的

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原因在于缺乏系统而有效的结构设计方法。尽管在这方面已有尝试,如燕山大学[6]、清华大学[7]曾对这类机构的结构设计方法进行过研究。前者试图通过建立机构的空间模型和一系列的性能图谱法来研究,但在设计方法上并未区分柔性机构与一般刚性机构的区别;后者在对研究机构尺度综合过程中,尽管考虑了柔性铰链的刚度并对其进行了结构优化,但原理上仍属于传统的刚性机构设计方法范畴。而且,采用这种设计方法的结果可能会出现以下问题:机构实际的可达工作空间与理论值相差较大;机构的自由度情况与理论值也有差异,如A rai [8]设计的柔性机构理论上应为3维移动,但实测却出现了转动;机构的动态性能不理想

。

以上的问题说明,用设计刚体机构的方法来设计柔性机构,很难达到设计要求的指标,甚至导致设计的失败。需要寻求一种更适合柔性机构的设计方法。为此作者给出了一种设计方法,具体的柔性机构设计过程流程见图2。

图2　柔性机构设计过程流程图

3　具体实现

3.1　平面3-RRR 并联柔性机器人

该柔性机器人选用平面3-RRR 并联式机

构型式,可实现X 、Y 两个方向的移动和绕Z 轴的相对转动。为实现精确作业如微定位

、微操作等,这里将其设计成全柔性机构。整个机构简图见图3,样机见图4。它是一整块铝青铜经过一次性线切割加工而成的,真正实现了柔性机构中加工一体化、无装配的理想境界[3]。这样在机械结构上可

图3　3-RRR 机

构简图图4　3-RRR 柔性

机器人样机

保证该机器人具有很高的精度和分辨率。另外,驱动器也是影响精度的重要因素,为此,选用了A E0505D 16型压电驱动器,其外形尺寸为5mm ×5mm ×16mm ,定位精度可达纳米级,输出位移与输入电压关系近似为线性。

实际上,可实现X Y ΗZ 的微定位平台目前有很多报道,但多采用单轴解耦式的设计形式,虽然控制起来相对简单,但却是以牺牲工作空间和精度为代价的。表2中将此机器人的工作空间及精度与文献[9]的机构进行了比较,结果表明采用并联结构的柔性机构设计的优越性以及实现机器人末端大空间和高精度的可行性。

表2　3-RRR 柔性机器人性能测试结果与比较

性能指标

3-RRR 文献[9]机构

X 方向的运动范围(Λm )77.2841.5X 方向的运动分辨率(nm )13.2Y 方向的运动范围(Λm )71.0247.8Y 方向的运动分辨率(nm )3.4Z 方向的转角范围(m rad )2.161.565

Z 方向的运动分辨率(Λrad )

0.6

3.2　3维移动3-RR PR 并联柔性机器人

在我们开发的面向生物工程微操作机器人系

统中,采用了左右手配置的方式进行细胞操作,这样不仅可以降低任务完成的难度,而且可使分配到单个机构上的自由度数变少。另外,为了更容易实现工作空间与精度的匹配,左右手采用了不同的机构型式。左手为3自由度直角坐标式机器人,用于吸附细胞,工作空间相对较大,但精度要求不高;右手用于对细胞进行注射,精度要求很高,为此采用了空间平动的并联柔性机器人机构。图5和图6分别为该机构的简图和样机。

为保证该机构具有较大的工作空间和很高的运动精度,变形部件材料选用了铍青铜QBe2,非变形部件材料是锡青铜Q Sn6.5-1,并以最大工作空间为目标函数对机构的参数进行了优化。该柔性机器人的驱动元件采用3路层积型高压压电驱动器P -178.37,定位精度可达214nm ,输出位移与输入电压关系近似线性,最大输入电压为1000V ,最大位移量约为40Λm 。经过测试,该机

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图5　3-RR PR 机构简图

图6　3-RR PR

柔性机器人

器人的工作空间为400mm ×400mm ×200

mm ,关节分辨率可达215nm ,经过对驱动器和机器人末端的两级控制,闭环末端精度可达011Λm ,完全满足任务指标要求。3.3　驱动器的闭环控制算法与实现

由于压电驱动器存在着迟滞现象,而且在动态特性中还存在着蠕变的问题,为精确定位,须各驱动器进行闭环控制。具体而言,采用应变片来检测驱动器的位置,以全桥方式直接粘贴在压电晶体上,由动态应变仪将应变量转换为电压信号。并运用参数切换的变速积分P I 算法对驱动器伸长量进行计算机控制。

变速积分P I 算法的基本思想是通过改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应,偏差越大,积分越慢,反之则越快。从而解决了普通的P I 位置控制中存在的积分系数取大了会产生超调,甚至积分饱和,而取小了又迟迟不能消除静差的现象。

f [e (n )]=

1 e (n ) ≤B

A -

e (n ) +B

A

　B < e (n ) ≤A +B

0 e (n ) >A +B

(2)

式中,e (n )为第n 次采样时调节器的偏差信号;n 为采样序号,n =0,1,

2,…。

f 值在0～1区间变化,当偏差大于所给分离

区间A +B 后,f =0,不再进行累加;小于A +

B

时,偏差越小,则f 越大,累加速度越快;当偏差小于B 后,累加速度达到最大值1。

压电驱动器控制系统框图见图7,R 为位移目

图7　PZT 驱动器控制系统框图

标值,Y 为驱动器实际输出位移。将压电驱动器安

装在图6所示的机构上,进行控制系统调试实验,得到了预期的控制效果。图8为测得的驱动器阶跃响应控制实验结果。图8　阶跃响应伸长控制实验曲线

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clatu re ,C lassif Icati on ,and A b stracti on s of Com 2p lian t M echan is m s

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～28(编辑　周本盛)

作者简介:于靖军,男,1974年生。北京航空航天大学(北京市　

100083)机械工程及自动化学院博士研究生。研究方向为精密作

业机器人技术。发表论文12篇。宗光华,男,1943年生。北京航空航天大学机械工程及自动化学院教授、博士研究生导师。毕树

生,男,1967年生。北京航空航天大学机械工程及自动化学院副教授。赵　玮,男,1972年生。加拿大Saskatchew an 大学机械工程系博士后研究人员。

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i m po rtan t base fo r i m p lem en ting advanced p roducti on mode.In o rder to tigh ten up the m anagem en t of the ex2 ternal quality,and to i m p rove the p roduct quality and service quality,w e advance an ex ternal quality con tro l and analysis m ethod based on the fau lt mode.F irstly,w e discu ss the con stitu ti on of the quality mode.T hen w e dis2 cu ss the ex ternal quality con tro l p rocess based on the fau lt mode,and give a m ethod to analyze quality info rm a2 ti on p roduced w ith the ex ternal quality con tro l p rocess.

A t last,w e discu ss the know ledge discovery based on quality info rm ati on database.

Key words:CAQ fau lt mode ex ternal fau lt con tro l know ledge discovery data m in ing

Study on Co m puter A ided Product Sche m e D esign M eth-ods YAO Jun(Beijing In stitu te of T echno logy,Bei2 jing,Ch ina)N I N G R ux in　ZHAN G Xu　CHAN G X i2 angqing　p157321576

Abstract:Schem e design is as all along a w eak part of the traditi onal CAD.O n the basis of study on p roduct schem e design p rocess,in th is paper p roduct functi on structu re tree and functi on relati on model are eslab tished by in troducing the concep t of“V irtual Componen t”,and by u sing functi on structu re AND OR graph to i m p lem en t the m app ing from functi on to structu re.U sing case-based reason ing(CBR),a case-based functi on-struc2 tu re ho listic m app ing m ethod is p ropo sed to expedite the p rocess of schem e design.T hese m ethods m ake a good attemp t fo r i m p lem en ting compu ter aided p roduct schem e design.

Key words:functi on cell functi on structu re m ap2 p ing virtual componen t ho listic m app ing

D esign of a Co m pli an t M an ipula tor with Nano-M eter Range Resolution YU J ingjun(Beijing U n iversity of A eronau tics and A stronau tics,Beijing,Ch ina)Z ON G Guanghua　B I Shu sheng　ZHAO W ei　p157721580 Abstract:In view s to m aterial,geom etry,flexu re h inges,actuato r,load and fab ricati on of a comp lian t m a2 n i pu lato r,the design gu idelines of comp lian t m an i pu lato rs fo r p recisi on app licati on s are p ropo sed.In additi on,a de2 sign m ethod availab le fo r comp lian t m echan is m s is given.

A cco rding to these gu idelines and the m ethod described above,comp lian t m an i pu lato r p ro to types w ith nano-m e2 ter range reso lu ti on are designed.T he test resu lts show that its specificati on s have been up to the task requ ire2 m en t.

Key words:comp lian t m echan is m design gu ide2 line flexu re h inge comp lian t m icrom an i pu lato r parallel m echan is m

On M a the ma tica lM odel of Network Plann i ngM ethod and Its Applica tion Z OU H u ijun(Shanghai J iao tong U n i2 versity,Shanghai,Ch ina)　FEN G T ao　LU Fangm ei　p 158121585

Abstract:A m athem atical model of netw o rk p lann ing m ethod is bu ilt on the basis of netw o rk p lann ing tech2 n ique.T he bu ilding p rocess of m u ltistage netw o rk model and its m athem atical model are illu strated by an app lica2 ti on examp le.T he netw o rk p lann ing m ethod cou ld m eet the requ irem en ts of coo rdinating design,w h ich is co rrect, u sefu l and superi o r.

Key words:coo rdinating design concep tual design au tom atic m ach inery netw o rk p lann ing techn ique Study on Con tact Teeth and L oad D istr ibution of Plane-tary Gear with S ma ll Tooth Nu m ber D ifference ZHU Caichao(Chongqing U n iversity,Chongqing,Ch ina) HUAN G J ian　TAN G Q ian　p158621589

Abstract:D ifferen t from o ther gear tran s m issi on s, the phenom enon of m u lti-too th con tact is p resen t in p lanetary gearing w ith s m all too th num ber difference.O n the basis of analysis of geom etry,too th defo rm ati on and m anufactu ring erro rs,a m athem atical model w h ich de2 scribes the state of m u lti-too th con tacts and the load distribu ti on characteristics has been developed.T he num2 bers of teeth of si m u ltaneou s con tact and load distribu ti on characteristics of too th w ith the load carried by the mo st heavily loaded too th can be calcu lated by m ean s of th is model.A t last the theo retical resu lts have been verified by co rresponding strain experi m en ts.T he study p rovides a foundati on fo r analysis of too th stress and the selecti on of design param eters in p lanetary gearing w ith s m all too th num ber difference,and also conductive to the fu rther re2 search on efficiency,lub ricati on and tran s m issi on accu ra2 cy in the sam e gearing.

Key words:p lanetary gearing con tact too th load distribu ti on strain experi m en t

Con stra i n t-ba sed Conf lictD etection i n Collabora tive D e-sign X IE Hongchao(T singhua U n iversity,Beijing, Ch ina)CH EN D arong　KON G X ianm ei　p159021592 Abstract:How to detect the design conflict in real ti m e so as to m ake the design con sisten t is a key issue in co llabo rative design.T h is paper p resen ts a con strain t-based au tom atic conflict detecting m ethod.T he ob ject-o rien ted rep resen tati on of design con strain ts in p roduct info rm ati on model is first in troduced,and then the con2 strain t satisfacti on p rob lem(CSP)in engineering design and the in terval arithm etic of so lving CSP are discu ssed. M o reover,an in ternet-based functi on modu le Conflict2 D etecto r is developed.It can detect the design conflict in co llabo rative design in real ti m e,and can avo id the unnec2 essary design iterati on and repeated nego tiati on so as to i m p rove design efficiency greatly.A conflict detecting case in a co llabo rative gearbox design is given to illu strat the effectiveness of Conflict D etecto r.

Key words:co llabo rative design design con strain t con strain t satisfacti on p rob lem conflict detecti on Fundam en ta l Study on M agnetic Abra sive F i n ish i ng M a-ch i n i ng FAN G J iancheng(H uaqiao U n iversity, Q uanzhou,Fu jian,Ch ina)J I N Zhu ji　XU W en ji　ZHOU J in jin　p159321596

Abstract:M agnetic field distribu ti on,m agnetic field fo rce and stock removal ru le have been especially investi2 gated,at the sam e ti m e,co rresponding experi m en tal analysis is carried ou t in th is paper.It p roves theo retical2 ly that the changes of m agnetic ab rasive flow and m agnet2 ic b ru sh fo rm ing cau sed by asymm etry m agnetic field dis2 tribu ti on in m ach in ing regi on are the key facto rs to affect cu tting capab ility.Stock removal ru le is experi m en tally analyzed and affected by m agnetic fo rce and m agnetic po le shape,and are good agreed w ith theo retical reso lu ti on. T he experi m en tal resu lts show that the stock removal rate is increased by added lub rican t,bu t the op ti m um val2 ue of the su rface roughness ex ists.A ll of the resu lts m en2 ti oned above w ill offer theo retical and p ractical basis to study on m echan is m.

Key words:m agnetic ab rasive fin ish ing m ach in ing　

M A I N TO P I CS,　ABSTRA CT S　&　KEY W ORD S

毕业设计论文-四自由度的工业机器人机械手设计说明书

摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动

ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake

六自由度工业机器人设计

六自由度工业机器人 对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同;首先要知道为什么要设计机器人机器人能实现哪些功能活动空间（有效工作范围）有多大了解基本的要求后，接下来的工作就好作了。 首先是根据基本要求确定机器人的种类，是行走的提升（举升）机械臂、还是三轴的坐标机器人、还是六轴的机器人等。选定了机器人的种类也就确定了控制方式，也就有了在有限的空间内进行设计的指导方向。 接下来的要做的就是设计任务的确定。这是一个相对复杂的过程，在实现这一复杂过程的第一步是将设计要求明确的规定下来;第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表（图），初步确定传动功率、控制流程和方式;第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制;第四步是综合审核各方面的内容，确认生产。 下面我将以六轴工业机器人作为设计对象来阐明这一设计过程： 在介绍机器人设计之前我先说一下机器人的应用领域。机器人的应用领域可以说是非常广泛的，在自动化生产线上的就有很多例子，如垛码机器人、包装机器人、转线机器人;在焊接方面也有很例子，如汽车生产线上的焊接机器人等等;现在机器人的发展是非常的迅速，机器人的应用也在民用企业的各个行业得以延伸。机器人的设计人才需求也越来越大。 六轴机器人的应用范筹不同，设计形式也各不相同。现在世界上生产机器人的公司也很多，结构各有特色。在中国应用最多的如：ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等国外进口的机器人。 既然机器人的应用那么广泛，在我国却没有知名的生产公司。对于作为中国机械工程技术人员来说是一个值得思考的问题！有关机器人技术方面探讨太少了从业人员还不能成群体虽然在很多地方可以看到机器的论术，可是却没有真正形成普及的东西。 即然是要说设计，那我就从头一点一点的说起。力求讲的通俗简明一些，讲得不对的地方还请各位指正！ 六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，变化灵活;是一种柔性技术较高的工业机器人，应用面也最广泛。那么怎样去从头开始的设计它呢工作范围又怎样去确定动作怎样去编排呢位姿怎样去控制呢各部位的关节又是有怎么样的要求呢等等。。。。。。让我们带着众多的疑问慢慢的往下走吧！ 首先我们设定：机器人是六轴多自由度的机器人，手爪夹持二氧气体保护焊标准焊枪;完成点焊、连续焊等不同要求的焊接部件，工艺要求、工艺路线变化快的自动生线上。最大伸长量：1700mm;转动270度;底座与地平线水平固定;全电机驱动。 好了，有了这样的基本要求我们就可以做初步的方案的思考了。 首先是全电机驱动的，那么我们在考虑方案的时候就不要去考虑液压和气压的各种结构了，也就是传动机构只能用齿轮齿条、连杆机构等机械机构了。 机器人是用于焊接方面的，那么我们就去考察有人工行为下的各种焊接手法和方法。这里就有一个很复杂的东西在里面，那就是焊接工艺;即然焊艺定不下来，我们就给它区分一下，在常用焊接里有单点点焊、连续断点点焊、连续平缝焊接、填角焊接、立缝焊接、仰焊、环缝焊等等。。。。。。 搞清了各种焊方法，也就明白了要实现这些复杂的动作就要有一套可行的控制方式才行;在机械没有完全设计出来之前可以不做太多的控制方案思考，有一个大概的轮廓概念就行了，待机械结构做完，各方面的驱动功率确定下来之后再做详细的程序。 焊枪是用常用的标准的焊枪，也就是说焊枪是随时可以更换下来的，也就要求我们要做到对焊枪的夹持部分进行快速锁定与松开。

《神奇的纳米技术》阅读训练题及答案

精品文档 神奇的纳米技术有一位脑垂瘤病人走进一间漂亮的病房，躺到一张舒适安逸的床上。医生病人头上套上一个按照病人尺寸用速凝塑料制成的头罩，接着将一针试剂注入病人体内，然后吩咐：“所有人退出房间，手术开始。”此时，屋里只剩下病人，病房里既听不到以前医生的吩咐声，也看不到控制台上的信号灯闪烁。此时病人意识清醒，可并不感到疼痛，只不过有点紧张。当然，这是难免的，因为手术部位是人体最重要的器官----大脑，确切地说是脑垂体。半小时以后，手术已经完毕，医生把病人领到“术后病房”。病人外表无任何异常，可是手术的效果却很好，病根被彻底切除，而且是在细胞水平上被除掉的。这就是神奇的纳米医学技术。也许你心里会纳闷，医生们是如何完成这“不流血的外科技术”的呢？其实，这个手术最关键的过程就是医生给病人注射的那一针。注射器里装的既不是麻醉药，也不是其他任何药剂，而是一个小到肉眼看不到的微型机器人----纳米机器人。这种纳米机器人能根据医生的需要，通过体液，进入人体内部，对指定部位进行修复、抢救等，从而使人体的病情能够立即好转。这一次手术，纳米机器人就是顺着病人的血液，直入大脑脑垂体部位，对发生病变的脑垂体细胞进行大清除，把病变细胞杀掉。很快，病变的细胞全都不见了。无需流血，没有疼痛，病人休息一段时间后很快就可以痊愈。那么，什么是纳米机器人？什么又叫“纳米”呢？纳米机器人是在纳米尺寸上制造的微型机器人。所谓纳米，它只是一种长度计量单位。我们知道，一毫米等于千分之一米，一微米等于百万分之一米，而一纳米则等于十亿分之一米。如此微小的单位，人类的肉眼是看不见的，甚至在光学显微镜、电子显微镜下都不能看见它！拿小小的纳米机器人与人相比，就像拿一个人与地球相比一样，悬殊实在太大。但是，也正是纳米机器人微小的个子和精确的控制能力，才使得它能自如地进入人体内部，对人体进行手术。纳米技术指的是在0.1纳米到几百纳米的尺度范围内对原子、分子进行观察、操纵和加工的技术。有了纳米技术，人类制造任何一件物品的最原始材料只有一种----原子。通过排列原子制造出机器人、电视、房子……不只是外科手术，总有一天，你会发现，你的生活和周围的世界会与一个被称为“纳米”的名词紧紧联系在一起：当你早晨醒来时，由纳米传感器和纳米变色材料组成的纱窗会根据你的需要自动送入新鲜的空气，自动调节室内的亮度；你不小心把纳米陶瓷材料制成的杯子掉在地上，杯子却像有弹性一样蹦了起来；又重又厚的电视已经不存在了，它们是直接印到墙壁上的由神奇的纳米发光材料制造的电视；你所居住的地球周围的太空被无数的纳米卫星包围着，因为一次卫星发射可以将数百万颗微小的卫星送入太空…… 1、本文的说明对象是______________说明顺序是____________2.从第2段来看，运用纳米机器人做脑手术的情形与传统手术的情形相比，不同之处表现在这种新型手术的优点是 3. 末段列举了许多属于未来的事物，其作用是4、本文所运用的说明方法主要有哪几种？举例说明。5、机器人除可以运用在治病之外，你认为它还有什么用途，请写出两种。《神奇的纳米技术》答案：1、纳米技术逻辑顺序2、病房里既听不到医生以闪的吩咐声，也看不到控制台上的信号灯闪烁不流血，无痛苦，效果好3、表明纳米技术将改变人类现在的生活和周围的环境4、举例子，如“又重又厚的电视已经不存在了，它们是直接印到墙壁上的由神奇的纳米发光材料制造的电视”；下定义，如“纳米技术指的是在0.1纳米到几百纳米的尺度范围内对原子、分子进行观察、操纵和加工的技术。” .

纳米机器人

纳米机器人在测井中的应用 1959年，著名物理学家、诺贝尔将获得者Richard Feynman首次提出了按人类意愿操纵单个原子与分子的设想，预言了纳米科技的存在。自此，人们对于这种处于纳米尺度范围的具有特殊性质的物质发生了浓厚的兴趣，进而开拓了一个全新的领域，到现在，纳米科技对传统产业的实质性影响以及对未来传统产业的潜在革新似已毋庸置疑，21世纪，纳米技术必将进入一个崭新的时期。纳米技术由于纳米技术以及纳米机器人的优良特性，是的它们在测井领域拥有广阔的应用前景。下面主要介绍纳米技术和纳米机器人在测井中的应用。 纳米技术 1、纳米与纳米结构 爱因斯坦曾预言：“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”宏观领域是以人的肉眼可分辨的物体为下限，后者则是以分子原子为上限。随着认识的深入，我们发现在此宏观与微观领域之间存在着一个不同于两者的所谓介观领域的区块。这个领域包括了微米、亚微米、纳米到团簇尺寸的范围。纳米（nanometer）是一个长度单位， 1nm=10-3μm=10-9m 1纳米大约是10个氢原子排列起来的长度，通常界定1nm-100nm的体系为纳米体系。由于这个微尺度空间约等于或略大于分子的尺寸上限，恰好能体现分子之间的相互作用，因此具有这一尺度的物质粒子的许多性质均与常规前物质相异，甚至发生质变，正是这种性质特异性才引起了人们对纳米的广泛关注。 纳米结构定义为以具有纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造的一种新物质体系，包括一维、二维及三维的体系，或至少有一维的尺寸处在1nm-100nm之间的结构。这类物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇或人造原子（artfical atom）、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞。通过人工或自组装，这类纳米尺寸的物质单元课组装或排列成维数不同的体系，它们是构筑纳米世界中块体、薄膜、多层膜等材料的基础构件。 2、纳米技术与纳米材料

统编版语文四下-7 纳米技术就在我们身边 课后作业

7纳米技术就在我们身边 课后作业 基础积累大巩固 一、熟读课文，用“√”画出文中加点字的正确读音。 1.如果把直径为1纳米的小球放到乒乓（pīnɡ pānɡ pīn pānɡ）球上，相当于把乒乓球放在地球上。 2.癌症很可怕，但如果在只有几个癌细胞的时候就能够发现的话，死亡率（lǜ lù）会大大降低。 3.未来的纳米机器人，甚至可以通过血管直达病灶（zhào zào），杀死癌细胞。 二、辨字组词。 臭（）证（）杀（）灶（） 皂（）症（）希（）肚（） 箱（）康（）胞（）防（） 霜（）尿（）抱（）访（） 三、按要求写句子。 1.纳米技术将给人类的生活带来深刻的变化。（缩句） 2.不仅 ．．肉眼根本看不见，就是 ．．普通的光学显微镜也无能为力。（仿写句子） 不仅，就是。 阅读能力大提升 四、重点段落品析。 纳米技术可以让人们更健康。癌症很可怕，但如果在只有几个癌细胞的时候就能发现的话，死亡率会大大降低。利用极其灵敏的纳米检测技术，可以实现疾病的早期检测与预防。未来的纳米机器人，甚至可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。生病的时候，需要吃药。现在吃一次药最多管一两天，未来的纳米缓释技术，能够让药物效力缓缓地释放出来，服一次药可以管一周，甚至一个月。 1. 本片段是围绕（）这句话写的，全文是（）结构。 2. 本段介绍了（）技术，可以实现疾病的早期（）和（）；还介绍了（）技术，能够让药物效力缓缓地（）出来，服一次药可以管（），甚至（）。 3.“未来的纳米机器人，甚至 ．．可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。”用上加点的词语写句子。 甚至

思维创新大拓展 五、如果让你利用纳米技术，你会把它运用到生活的哪些地方？发挥想象说一说。 参考答案： 一、 1.乒乓(pīnɡ pānɡ) 2.率(lǜ) 3.灶(zào) 二、臭（臭味）证（证据）杀（杀死）灶（灶台） 皂（肥皂）症（病症）希（希望）肚（肚皮） 箱（箱子）康（健康）胞（细胞）防（防止） 霜（白霜）尿（尿液）抱（抱住）访（访问） 三、1.纳米技术带来变化。 2.如此浩大的工程，不仅在中国，就是在世界上也是绝无仅有的。 四、1.纳米技术可以让人们更健康。总分。 2.纳米检测检查预防纳米缓释释放一周一个月 3.一看见班主任进来,全班同学都停止了说话,甚至连最调皮的张明也低下了头,看起书来。 五、用“碳纳米管材料”制成的自行车，重量只有几公斤，便于携带。

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一

步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势

工业机器人设计方案

工业机器人设计方案 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。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。工业机器人机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。工业机器人机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。 目录 1.工业机器人特点有以下几个 2. 工业机器组成结构及工作原理 3.工业机器人有哪些 1.工业机器人特点有以下几个

(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。(2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。

工业机器人操作机的设计方法和步骤

工业机器人操作机的设计方法和步骤 （1）确定工作对象和工作任务开始设计操作机之前，首先要确定工作对象、工作任务。 1）焊接任务：如果工作对象是一辆汽车或是一个复杂曲面的物体，工作任务是对其进行弧焊或点焊，则要求机器人的制造精度很高，弧焊任务对机器人的轨迹精度和位姿精度及速度稳定性有很高的要求，点焊任务对机器人的位姿精度有很高的要求，两种任务都要求机器人具备摆弧的功能， 同时要能在狭小的空间内自由地运动，具备防碰撞功能，故机器人的自由度至少为六个。 2）喷漆任务：如果工作对象是一辆汽车或是一个复杂曲面的物体，工作任务是喷涂汽车的内部和车门或是复杂曲面物体的表面，则要求机器人手腕要灵活，能够在狭小的空间内自由地运动，具备防碰撞功能；要求机器人能够在长时间内连续稳定可靠地工作；同时要求机器人具备光滑的流线型外表面，漆、气管线最好能从其横臂和手腕内部通过，使机器人外表不易积漆积灰，不会污染已喷好的工作对象，且漆、气管线也不易损坏；因喷漆机器人是在易燃易爆的工作环境中工作，故要具备防爆的功能。同时对机器人的轨迹精度和位姿精度及速度稳定性也有较高的要求。机器人的自由度至少应为六个。 3）搬运任务：如果工作对象比较笨重，工作任务是定点搬运，定位精度要求高，则对机器人的承载能力和定位精度有高的要求。如果工作对象比较轻巧，工作任务也是定点搬运，但要求轻拿轻放，且定位精度要求高，则对机器人的速度稳定和定位精度有高的要求。 4）装配任务：对机器人的速度稳定密和位姿精度有很高的要求。 有些机器人能完成多种工作任务，如MOTOMAN - SKI20系列机器人，既可以用于搬运也可以用 于点焊，具有快速、精巧、强有力和安全性高的特点；另一种MOTOMAN—SK6/ SK16系列机器人， 可以完成弧焊、搬运、涂胶、喷釉和装配多种任务，具有高速、精巧和可靠性高的特点。 设计新型机器人时，要充分考虑以上诸多因素，并应多参考国内外同类产品的先进机型，参考其设计参数，经过反复研究和比较，确定出所要机械部分的特点，定出设计方案。下面以一台六自由度交流伺服通用机器人为例讲一下设计过程。 （2）确定设计要求 1 ）负载：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人 的负载。一般喷漆和弧焊机器人的负载为5?6kg。 2 ）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人未端的最大复合速度和机器人各单轴的最大角速度。 3 ）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人 的重复定位精度、如弧焊机器人的重复定位精度为土0.4mm ABB公司开发的Model 5003型喷漆机器人的重复定位精度为土1mm同时要确定构成机器人的零件的精度、臂体的尺寸精度、形位精度和传动链的间隙，如齿轮的精度和传动间隙；还要确定机器人上所用的元器件的精度，如减速器的传动精度、轴承的精度等等。

工业机器人控制的功能组成和分类

1、对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统就是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: ·记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度与与生产工艺有关的信息。 ·示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒与导引示教两种。 ·与外围设备联系功能:输入与输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 ·坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ·人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 ·传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ·位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度与加速度控制、动态补偿等。 ·故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护与故障自诊断。 2.机器人控制系统的组成(图1) (1)控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其她类型CPU。 (2)示教盒示教机器人的工作轨迹与参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 (3)操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 (4)硬盘与软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。 (5)数字与模拟量输入输出各种状态与控制命令的输入或输出。 (6)打印机接口记录需要输出的各种信息。 (7)传感器接口用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉与视觉传感器。 (8)轴控制器完成机器人各关节位置、速度与加速度控制。 (9)辅助设备控制用于与机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 (10)通信接口实现机器人与其她设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 (11)网络接口 1)Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 2)Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET 等。 3.机器人控制系统分类 ·程序控制系统:给每一个自由度施加一定规律的控制作用,机器人就可实现要求的空间轨迹。 ·自适应控制系统:当外界条件变化时,为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质,其过程就是基于操作机的状态与伺服误差的观察,再调整非线性模型的参数,一直到误差消失为止。这种系统的结构与参数能随时间与条件自动改变。 人工智能系统:事先无法编制运动程序,而就是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息,实时确定控制作用。

工业机器人毕业设计

工业机器人 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上重要的成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动程度极大的工作，工作方式一般采取示教在线的方式。 本文将设计一台圆柱坐标型的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的大臂、小臂、底座和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台：在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、以及控制元件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算

3.5 手臂强度校核 4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢

工业机器人培养方案

工业机器人技术专业人才培养方案（2016级、三年制） 专业名称：工业机器人技术 专业代码： 招生对象：普通高中毕业生及同等学历者 学制与学历：三年制大专

一、制订人才培养方案的依据 为了适应社会经济建设的高速发展，满足社会对工业机器人技术应用高技能人才的需求，进一步推动高等职业教育体制改革，根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》、《国民经济和社会发展第十三个五年规划》、《机械工业十三五规划》、《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》（教高[2000]2号）、《教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的意见》（教高[2004]1号）与《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干建议》（教高[2006]16号）、《教育部财政部关于支持高等职业学校提升专业服务产业发展能力的通知》（教职成[2011]11号）、《中国制造2025》及教育部关于发展高等职业教育相关文件精神，结合我公司实际情况，加强工业机器人技术专业的建设，制定了本专业人才培养方案。 二、培养目标与规格 培养目标：本专业培养拥护党的基本路线，德、智、体、美等全面发展，具有良好的科学文化素养、职业道德和扎实的文化基础知识。具有获取新知识、新技能的意识和能力，能适应不断变化的工作需求。熟悉企业生产流程，具有安全生产意识，严格按照行业安全工作规程进行操作，遵守各项工艺流程，重视环境保护，并具有独立解决非常规问题的基本能力。掌握现代工业机器人安装、调试、维护方面的专业知识和操作技能，具备机械结构设计、电气控制、传感技术、智能控制等专业技能，能从事工业机器人系统的模拟、编程、调试、操作、销售及工业机器人应用系统维护维修与管理、生产管理及服务于生产第一线工作的高素质高技能型人才。 （一）专业知识 1.具有常用电子元器件、集成器件、单片机的应用知识； 2.具有传感器应用的基本知识； 3.具有应用机械传动、液压与气动系统的基础知识； 4.具有PLC、变频器、触摸屏、组态软件控制技术的应用知识； 5.具有交流调速技术的应用知识； 6.具有机械系统绘图与设计的知识； 7.具有计算机接口、工业控制网络和自动化生产线系统的基础知识； 8.具有工业机器人原理、操作、编程与调试的知识； 9.具有检修工业机器人系统、自动化生产线系统故障的相关知识； 10.具有安全用电及救护常识。 （二）职业能力 1.读懂机器人应用系统的结构安装图和电气原理图的能力； 2.测绘简单机械部件生成零件图和装配图，跟进非标零件加工，完成装配工作的能力；

部编版小学语文四年级下册7《纳米技术就在我们身边》课堂作业试题(有答案)

人教部编版四年级语文下册同步练习 7纳米技术就在我们身边 一、看拼音写词语。 nà mǐ yōng yǒu bīng xiāng shū cài yǐn xíng 二、给下面加点字选择正确的读音，打“√”。 1.冰箱里面用到一种纳米涂层，具有杀．（sā shā）菌和除臭．（còu chòu）功能。 2.癌症很可怕，但如果在只有几个癌．（āi ái）细胞的时候就能够发现的话，死亡率．（l ǜshuài）会大大降．(jiàng xiáng)低。 三、比一比，再组词。 隐（）需（）胞（）健（）防（） 稳（）耍（）抱（）键（）仿（） 四、写出下列句中加点词语的反义词。 1.肉眼根本看不见纳米，就是普通 ．．的光学显微镜也无能为力。（） 2.这种小小的物质拥有许多新奇 ．．的特性。（） 3.纳米技术可以让人们更加健康 ．．。（） 五、查字典填空。 “疾”用音序查字法先查_______,再查音节_____；用部首查字法先查_______，再查______画。“疾”在字典里的解释有：①疾病；②痛苦；③痛恨；④急速猛烈。 给下面加点字选择正确的解释，填序号。 群马疾．驰（）疾．恶如仇（）积劳成疾．（）大众疾．苦（）六、在括号里填上合适的关联词。 因为……所以……不但……而且……如果……那么……不仅……也…… 1.（）说20世纪是微米的世纪，（）21世纪必将是纳米的世纪。 2. 最先进的隐形战机，（）能够把探测雷达波吸收掉，（）雷达根本看不见它。 3. 纳米技术的研究对象，（）肉眼根本看不见，就是普通的光学显微镜（）无能为力。 4.有一种叫作“碳纳米管”的神奇材料，（）比钢铁结实百倍，（）非常轻。 七、按要求写句子。 1. 纳米技术是20世纪90年代兴起的高新技术。（缩句）

四自由度搬运物料工业机器人的设计本科毕业设计

本科毕业设计 四自由度搬运物料工业机器人的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

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工业机器人控制的功能、组成和分类

1. 对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： ·记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 ·示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 ·与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 ·坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ·人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 ·传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ·位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 ·故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 2．机器人控制系统的组成（图1） （1）控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等，如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 （2）示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 （3）操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。 （4）硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。 （5）数字和模拟量输入输出各种状态和控制命令的输入或输出。 （6）打印机接口记录需要输出的各种信息。 （7）传感器接口用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 （8）轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 （9）辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。 （10）通信接口实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。 （11）网络接口 1）Ethernet接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信，数据传输速率高达10Mbit/s，可直接在PC 上用windows库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP通信协议，通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 2）Fieldbus接口：支持多种流行的现场总线规格，如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET 等。

纳米机器人阅读练习及答案

纳米机器人阅读练习及答案 纳米机器人 ①纳米技术是指在纳来尺度的微小空间进行加工制作的技术。当这种技术与仿生学结合在一起时，会出现怎样的情况呢？ ②仿生学是根据生物学原理而进行的，它是生物物理学的一个重要分支。物理学家总是模仿生物的行为制造各种灵巧的机器，飞机是模仿鸟类飞行的产物，照相机是眼睛的仿制品，智能机器人更是当前科学家热衷发展的技术。 ③当纳米技术朝仿生学渗透时，其基本内容就是研制微型机器人，制造一些仅有数千个原子组成的机器，使它们可以在细胞水平的微小空间内开展工作。 ④瑞典已经开始制造微型医用机器人。据报道，这种机器人由多层聚合物和黄金制成，外形类似人的手臂，其肘部和腕部很灵活，有2到4个手指，实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段。科学家希望这种微型医用机器人能在血液、尿液和细胞介质中工作，捕捉和移动单个细胞，成为微型手术器械。 ⑤微型机器人的设计是基于分子水平的生物学原理。事实上，细胞本身就是一个活生生的纳米机器，细胞中的每一个酶分子也就是一个个活生生的纳米机器人。 ⑥蛋白分子构象的变化使酶分子中不同结构域的动作就像微型人在移动和重新安排有关分子的原子排列顺序。细胞中的很多结构单元都是执行某种功能的微型机器：核糖体是按照基因密码的指令安排

氨基酸顺序制造蛋白质分子的加工器；高尔基体是给新制造的蛋白质进行修饰的加工厂；加工好的蛋白质可以按照信号肽的指令由膜襄泡运送到确定的部位发挥功能；完成了功能使命的蛋白质还会被贴上标签，送去水解成氨基酸以备再用。细胞的生命过程就是一批又一批的功能相关的蛋白质组群不断替换、更新行使功能的过程，这些生命过程所需的一切能量太阳。植物叶子中的叶绿体是把太阳能转化成化学能从而制造粮食的加工厂；线粒体是把粮食中储存的太阳能释放出来从而制造能量货币ATP的车间；我们每人每天都要消耗大约相当于自身体重那么多的ATP分子，以支持我们的生命活动和繁忙的工作。细胞中发生的所有这一切都是按照DNA分子中的基因密码序列指令井然有序地进行的。 ⑦纳来技术与仿生学的结合可以使生物物理学家仿照生命过程的各个环节制造出各种各样的微型机器人。可以预料，直接利用太阳能制造食物的机器很可能将在21世纪出现；利用纳来技术可以制造在血管中游走的机器人，以便专门清除血管壁上沉积物，减少心血管疾病的发病率；利用纳米技术还可以制造能进入组织间隙专门清除癌细胞的机器人，所有这些都已不再是天方夜潭。 1、解释下列词语。 （1）井然有序： （2）天方夜潭： 2、根据文意，请给“纳米技术”和“仿生学”下一个概念。 （1）纳米技术：

工业机器人设计与实现毕业设计

工业机器人毕业设计 目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算 3.5 手臂强度校核

4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢

1 绪论 1.1 工业机器人研究的目的和意义 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统 （FMS）、自动化工厂（ＦＡ）、计算机集成制 造系统（ＣＩＭＳ）的自动化工具。广泛采用 工业机器人、不仅提高产品的质量与数量而且 也保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强 度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低 生产成本有着十分重要的意义。与计算机、网 络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益 改变着人类的生产和生活方式。 ２０世纪８０年代以来，工业机器人技术逐渐成熟、并很快得到推广，目前已经在工业生产的许多领域得到应用。在工业机器人逐渐得到推广和普及工程中，下面三个方面的技术进步起着非常重要的作用。 １驱动方式的改变 ２０世纪７０年代后期，日本安川电动机公司研制出了第一台全自动的工业机器人而此前的工业机器人基本上采用液压驱动方式。但与采用液压驱动的机器人相比，采用伺服电动机驱动机器人在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大的提高。因此它逐步代替了采用液压驱动的机器人成为工业机器人驱动方式的主流。在此过程中，谐波减速器、ＲＶ减速器等高性能减速机构的发展也功不可没。近年来，交流伺服驱动已经逐渐代替传统的直流伺服驱动方式，直线电动机等新型驱动方式在许多应用领域也有了长足发展。 ２信息处理速度的提高 机器人的动作通常是通过机器人的各个环节的驱动电动机的运动而实现的。为了是机器人完成各种复杂动作，机器人控制器需要进行大量计算并在此基础上向机器人的各个环节的驱动电动机发出必要的控制指令。随着信息技术的不断发展，CPU的计算能力有了很大的提高，机器人控制器的性能也有了很大提高，高性能机器人控制器甚至可以同时控制２０多个关节。机器人控制性能的提高，也进一步促进了工业机器人本身性能的提高并扩大了工业机器人的应用范围。近年来，随着信息技术和网络技术的发展已经出现了多台机器人通过网络共享信息并在此基础上进行协调控制的技术趋势。 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势 目前，工业机器人有很大一部分应用于制造业的物流搬运中，极大的促进物流自动化，随着生产的发展，搬运机器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。气动机械手大量应用到物流搬运机器人领域。在手爪的机械结构方面根据

纳米机器人 阅读答案

纳米机器人阅读答案 ①纳米技术是指在纳来尺度的微小空间进行加工制作的技术。当这种技术与仿生学结合在一起时,会出现怎样的情况呢? ②仿生学是根据生物学原理而进行的,它是生物物理学的一个重要分支。物理学家总是模仿生物的行为制造各种灵巧的机器,飞机是模仿鸟类飞行的产物,照相机是眼睛的仿制品,智能机器人更是当前科学家热衷发展的技术。 ③当纳米技术朝仿生学渗透时,其基本内容就是研制微型机器人,制造一些仅有数千个原子组成的机器,使它们可以在细胞水平的微小空间内开展工作。 ④瑞典已经开始制造微型医用机器人。据报道,这种机器人由多层聚合物和黄金制成,外形类似人的手臂,其肘部和腕部很灵活,有2到4个手指,实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段。科学家希望这种微型医用机器人能在血液、尿液和细胞介质中工作,捕捉和移动单个细胞,成为微型手术器械。 ⑤微型机器人的设计是基于分子水平的生物学原理。事实上,细胞本身就是一个活生生的纳米机器，细胞中的每一个酶分子也就是一个个活生生的纳米机器人。 ⑥蛋白分子构象的变化使酶分子中不同结构域的动作就像微型人在移动和重新安排有关分子的原子排列顺序。细胞中的很多结构单元都是执行某种功能的微型机器：核糖体是按照基因密码的指令安排氨基酸顺序制造蛋白质分子的加工器;高尔基体是给新制造的蛋白

质进行修饰的加工厂;加工好的蛋白质可以按照信号肽的指令由膜襄泡运送到确定的部位发挥功能;完成了功能使命的蛋白质还会被贴上标签,送去水解成氨基酸以备再用。细胞的生命过程就是一批又一批的功能相关的蛋白质组群不断替换、更新行使功能的过程,这些生命过程所需的一切能量太阳。植物叶子中的叶绿体是把太阳能转化成化学能从而制造粮食的加工厂;线粒体是把粮食中储存的太阳能释放出来从而制造能量货币ATP的车间;我们每人每天都要消耗大约相当于自身体重那么多的ATP分子,以支持我们的生命活动和繁忙的工作。细胞中发生的所有这一切都是按照DNA分子中的基因密码序列指令井然有序地进行的。 ⑦纳来技术与仿生学的结合可以使生物物理学家仿照生命过程的各个环节制造出各种各样的微型机器人。可以预料,直接利用太阳能制造食物的机器很可能将在21世纪出现;利用纳来技术可以制造在血管中游走的机器人,以便专门清除血管壁上沉积物,减少心血管疾病的发病率;利用纳米技术还可以制造能进入组织间隙专门清除癌细胞的机器人,所有这些都已不再是天方夜潭。 1、解释下列词语。 (1) 井然有序： (2) 天方夜潭： 2、根据文意，请给“纳米技术”和“仿生学”下一个概念。 (1) 纳米技术： (2) 仿生学：