机器人设计开题报告
南京航空航天大学金城学院
毕业设计（论文）开题报告
题 系 专
目 部 业
循迹物料搬运机器人设计 机械工程系 机械工程及其自动化 冯岩 张家欢 学号 职称 2007011231 高级工程师
学生姓名 指导教师 毕设地点
2011 年 3 月 15 日
填
写
要
求
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1.
结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写 1500～2000 字左右的文 献综述：
1.1机器人在工业生产应用
自从20 世纪60 年代初人类创造了第一台工业机器人以后，机器人就显示出它极大 的生命力，经过四十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造 业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压 铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛 等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。 目前，汽车制造业是制造业所有行业中 人均拥有工业机器人密度最高的行业，如，2004 年德国制造业中每1万名工人中拥有工 业机器人的数量为162 台，而在汽车制造业中每1 万名工人中拥有工业机器人的数量则 为1140 台；意大利的这一数值更能说明问题，2004 年意大利制造业中每1 万名工人中 拥有工业机器人的数量为123台，而在汽车制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数 量则高达1600 台。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提 高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广 到机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领 域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器 人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。2005 年，亚洲地区电子电气行业对工 业机器人的需求仅次于汽车及汽车零部件制造业，其占所有行业总需求的比例为31%； 而在欧洲地区橡胶及塑料工业对工业机器人的需求则远远超过电子电气行业而排名第二 位；美洲地区由于汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求遥遥领先，所以金属制 品业(包括机械)、橡胶及塑料工业以及电子电气行业对工业机器人的需求比例相当，均 在7% 左右。另外诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种 非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越 多，如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实 例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。而且，随着人类生活水平的 提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断 贴近人类生活，其市场的繁荣兴旺将指日可待。
1.2工业机器人的发展趋势
ót?2?üe??,为工业机器人的发展提供了新的机遇。敏捷制造的基本思想是 ú???¤?
企业能迅速将其组织和装备重组,快速响应市场变化,生产出满足用户需求的个性化产 品。敏捷制造要求企业底层的生产设备具有柔性和可动态重组的能力。机器人是一种具 有高度柔性的自动化生产设备。如果我们站在更高的层次,将机器人视为一种有“感知、 思维和行动”的机器,那么,敏捷生产设备就应当是新一代机器人化的机器。这将为工业机 器人的发展提出更高的要求。 1￡? 朝着标准化方向发展 提高运动速度和运动精度,减轻重量和减少安装占用空间,必将导致工业机器人功能 部件的标准化和模块组合化(它可以分为机械模块、信息检测模块、和控制模块等) ,ì¤ 降低制造成本和提高可靠性。近年来,世界各国注意发展组合式机器人。它是采用标准 化的组合件拼装而成的。目前,国外已经研制和生产了各种不同的标准组件。除了机器 人用的各种伺服电机、传感器外,手臂、手腕和机身的结构也已经标准化了,如臂伸缩 轴、臂升降轴、臂俯仰轴、臂摆动轴;a￠èóàá转轴、摆动轴、固定台身、机座、移动轴
2￡? 研究新型机器人结构 随着工业机器人作业精度的提高和作业环境的复杂化,应开发新型微动机构保证动作 ;开发多关节、多自由度的手臂和手指,研制新型的行走机构等以适应复杂的作业的
3￡? 朝着智能化方向发展 在多品种,小批量生产的柔性制造自动化技术中,特别是机器人自动装配技术中,é??′ 工业机器人对外部环境和对象物体有自适应能力,即具有一定的“智能”,??D?ì??üòaò??ù 是指机器人具有感觉、知觉等,即有很强的检测功能和判断功能。为此,必须开发类似人 类感觉器官的传感器(如触觉传感器、视觉传感器、测距传感器等) ,发展多传感器的信 息融合技术。通过各种传感器得到关于工作对象和外部环境的信息,以及信息库中存储
的数据、经验、规划的资料,以完成模式识别,用“专家系统”等智能系统进行问题求解,动 作规划。 4￡? 研究机器人协作控制 先进制造技术的发展对协作机器人学的研究与发展起着积极的促进作用。随着先进 制造技术的发展,工业机器人已从当初的柔性上、下料装置正在成为高度柔性、高效率 和可重组的装配、制造和加工系统中的生产设备。在这样的生产线上,机器人是作为一 个群体工作的,不论每个机器人在生产线上起什么 ,它总是作为系统中的一员而存
,要从组成敏捷制造生产系统的观点出发,来研究工业机器人的进一步发展。而 面向先进制造环境的机器人柔性装配系统和机器人加工系统中,不仅有多机器人的集成, 还有机器人与生产线、周边设备、生产管理系统以及人的集成。因此,以系统的观点来 发展新的机器人控制系统,有大量的理论与实践的工作要做。
室 主要的研究内容
此次主要研究国内外机械手发展现状，通过学习机器手的工作原理，熟悉搬运机械 手的运动机型。在此基础上，确定了搬运机械手的基本系统结构，对搬运机械手的运动 进行了简单的力学模型分析，完成了机械手机械方面设计（包括传动部分、执行部分、 驱动部分）和机器人的控制系统。
2.
毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：
2.1 搬运机器人解决的问题
通过机器人搬运工程石板（长 a=2m,宽 b=1m，高 c=3cm，重 m=20kg） （假定） 且机器人所要完成的动作：水平运动 X=10m，垂直运动 Y=0.6m，旋转运动 R=90?， 如图所示：
2.2 机器人运动方式设置
在水平 X 方向和竖直 Y 方向的传动是直线传动方式，直线传动方式有：齿轮与齿条传 动、液压传动、滚珠丝杆螺母传动、气压传动等等 齿轮齿条传动特点：用于距离较长的（台车驱动等）定位；传递运动精确；传递运 动平稳。 液压（气压）传动的特点：用具有一定压力的液体（气体）来传动；传动过程中必 须经过两次能量转换；传动必须自密封容器内进行，而且容积要发生变化；液压（气 压）传动需要有单独的能源，不像电源那样使用方便；不宜远距离传递。 滚珠丝杆螺母传动的特点：传动效率高，摩擦损失小；运动平稳无爬行；传动精度 高，反向时无空程；具有运动的可逆性。
所以综上所述：水平 X 运动采用齿轮齿条传动方式，竖直 Y 运动采用滚珠丝杆螺母 传动方式。旋转 R 运动的采用 90?摆动气缸。
2.3 机器人的运动控制 2.3.1 机器人的几种控制
1￡?PLC 可编程控制器( PLC) 自动控制装置,是一种嵌入式的工控机,它以顺序控制为主,üT?? 调节为辅,能完成逻辑判断、定时、计数记忆和算术运算等功能。既能进行开关量控制, 又能进行模拟量控制,还具有通信功能。在单台设备自动化、多台设备自动化和整个工 厂的生产过程中,PLC 发挥着重要作用。
DCS
DCS(Distributed Control System) ,又称为集中应用能源技术分散型控制系统,简称分 散控制系统。DCS 是以微处理器为核心,实现地理和功能上相对分散的控制系统,通过数 据通道把各个分散点的信息集中起来,进行集中的监视和操作。它具有事故分析、性能 计算、历史数据存储、分析、各种报表生成、打印等功能,目前已经在国内外得到非常 广泛的应用。在DCS 系统中,测量变送,执行器一般由模拟仪表来完成,它们与控制室的监 控计算机共同构成控制系统,是模拟和数字混合系统,可实现高级复杂规律的控制。
FCS
现场总线控制系统(FCS) ?à?¤DCSPPLC 基础上发展起来的新技术。现场总线是“从 控制室连接到现场设备的双向串行数字通信总线”。现场总线的“现场”更多的是指现场设 备,ì?Y??àò|êè???￡FCS 主要特点是采用总线标准,一种类型的总线,只要其总线协议一经 确定,相关的关键技术与有关的设备也就被确定。开放的现场总线控制系统具有高度的 FCS 既是一个开放的通信网络,又是一个全分布式的控制系统。 现场总线控制系统FCS 的出现,顺应了自动控制系统的发展潮流,它代表了一种有突 破意义的新的控制思想。然而,在FCS 还没有完全成熟刚刚进入实用化的现阶段,故我选 择PLC来控制机器人。
2.4 此次毕业设计任务
1）.根据实际生产线中具体工序的要求进行搬运机器人的总体方案设计； 2）.搬运机器人的结构设计，要求绘出总体装配图 A0 图纸 1 张； 3）.控制总体方案设计、电气控制系统的设计，绘出电气原理图 A4 图纸 3-4 张； 4）.软件设计，编写 PLC 控制程序，要求能仿真演示。
参考文献
1】 .工业机器人的应用及发展趋势 . 机械工程师, 2002(5) : 8 - 10. , 组合机床与自动化加工技术，2002
2】马光，申桂英 工业机器人的现状及发展趋势 ￡¨3￡?.
3】本刊记者.工业机器人发展现状浅谈[J]. 自动化博览, 2007, (02) . 4】曾孔庚.工业机器人技术发展趋势[J]. 机器人技术与应用, 2006, (06) 5】顾震宇. 全球工业机器人产业现状与趋势[J]. 机电一体化, 2006, (02) . 6】汤媛 、与现场总线控制系统的关系 石油化工建设
】阳宪惠 现场总线技术及其应用 何衍庆 集散控制系统原理及应用
清华大学出版社 化学工业出版社
9】高敏，夏安邦.对PLC、DCS、FCS 三大控制系统特点和差异的探讨[J].应用能源技术 2008,(11).
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测） ：
指导教师签字：
上级审查意见：
年 月 日
负责人签字：
年 月 日
自动搬运机器人设计开题报告
本科毕业设计开题报告 题目：自动搬运机器人设计 院（系）：电气与信息工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 开题报告日期：2012年12月25日
填写说明 一、开题报告应包括下列主要内容： 1．研究目的和意义； 2．国内外发展情况(文献综述)； 3．研究/设计的目标； 4．研究/设计主要内容； 5．时间进程； 6．参考文献。 二、开题报告字数应不少于2.5千字。 三、开题报告时间应最迟应于开题答辩后一周上交。 四、若本次开题报告未通过，需在1个月内再次进行开题报告。 五、开题报告结束后，评议小组给出开题报告成绩，由教研室归档。 六、双面打印。 七、此表不够填写时，可另附页。
黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 题目自动搬运机器人设计 1、研究目的和意义 本课题最终目的在于研制机器搬运取代人工搬运工作，由于现代工业的迅猛发展，使得机器人已被越来越多的应用到科技、生产加工、服务等各个领域，并将有着更加广泛的发展，机器人的研制和生产已迅速发殿起来的一门新兴的技术。机器人是提高生产效率、改善产品质量的重要工具。将机器人应用于生产具有如下优点: 以提高生产过程中的自动化程度，有效的完成工业生产的各种操作流程，以及人工所不能完成的一些操作，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本；以改善劳动条件，避免人身事故，在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而搬运机器人即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故；可以减轻人力，并便于有节奏的生产，代替人进行工作，直接减少人力劳作，同时由于还可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产，是现代机械工业发展的必然趋势，通过机器人及搬运机械手结构设计的分析研究，熟悉了机器人设计分析的思路和流程，了解了我国和世界其他各国机器人的发展水平和现状，认知了当今机械行业的最新前沿科技，检测了自己在分析理论和解决实际问题上的能力，为日后的研究工作打下了良好的基础。 2、国内外发展情况(文献综述) 自从20世纪60年代初人类制造出第一台工业机器人以后，机器人就显示出了极强的生命力。经过四十年的迅速发展，在工业发达国家中，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等诸多领域中。机器人的分类方法有多种，按其应用可分为，工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人和娱乐机器人。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人是机器人中的一个重要分支，是机器人领域的重要研究发展方向，对工业机器人运动轨迹规划和控制的研究，一直受到人们的普遍关注。工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志，搬运机械人的是工业机器人的一个重要分支，它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。目前，对机器人技术的发展有最重要影响的国家是日本和美国，美国在机器人技术的综合性水平上仍处于领先地位，日本生产的机器人数量和种类则居世界首位。 我国发展机器人技术起步于20世纪70年代末，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。但是我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离。总体来说，我国仍是一个机器人设备的消费市场，行业市场处于发展壮大中，因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，搬运机器人就是为实现这些工序的自动化而产生的。搬运机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。国外在这方面的运用不仅在单机、专机上采用，以减轻工人的劳动强度，并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。同时研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到准确搬运的目的。所以搬运机器人以及搬运机械手的研究发展是我国现代化工业发展的必然趋势。
毕业设计(论文)机器人行走机构 文献综述
重庆理工大学 毕业设计（论文）文献综述题目机器人行走机构设计 二级学院重庆汽车学院 专业机械设计制造及其自动化班级 姓名学号 指导教师系主任 时间
评阅老师签字：
机器人行走机构 吴俊 摘要：行走机器人是机器人学中的一个重要分支。行走机构可以是轮式的、履带式的 和腿式的等，能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构。本 文从国内外的研究状况着手，介绍了行走机器人的发展历史，研究现状和发展趋势。本文还介绍了国内最新的研究成果。 关键字：机器人行走机构发展现状应用 Keyword:robot travelling mechanism developing current situation application 一，前言 行走机器人是机器人学中的一个重要分支。关于行走机器人的研究涉及许多方面，首先，要考虑移动方式，可以是轮式的、履带式的和腿式的等；其次，必须考虑 驱动器的控制，以使机器人达到期望的行为；第三，必须考虑导航或路径规划。因此，行走机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体 的综合系统。机器人的机械结构形式的选型和设计，应该根据实际需要进行。在机器 人机构方面，应当结合机器人在各个领域及各种场合的应用，开展丰富而富有创造性 的工作。对于行走机器人，研究能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的 各种移动机构。当前，对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多，但大多数 仍处于实验阶段，而轮式移动机器人由于其控制简单，运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展，从阿波罗登月计划中的月球车到美国最近推出的NASA 行星漫游计划中的六轮采样车，从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车 到新近研制的管道清洗检测机器人，都有力地显示出行走机器人正在以其使用价值和 广阔的应用前景而成为智能机器人发展的方向之一。 二、课题国内外现状 多足步行机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构, 是模仿多足 动物运动形式的特种机器人, 是一种足式移动机构。所谓多足一般指四足及四足其以上, 常见的多足步行机器人包括四足步行机器人、六足步行机器人、八足步行机器人等。 步行机器人历经百年的发展, 取得了长足的进步, 归纳起来主要经历以下几个 阶段: 第一阶段, 以机械和液压控制实现运动的机器人。 第二阶段, 以电子计算机技术控制的机器人。 第三阶段, 多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。 三、研究主要成果 国内多足步行机器人的研究成果[1]： 1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM[1]系列四足步行机器人。JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成,每条腿有3个自由度,由直流伺服
工业机器人的控制系统设计开题报告 (116)
学号: 20131516 开题报告 工业机器人的控制系统设计
1：背景 1.1机器人在工业生产的广泛应用 自从20 世纪60 年代初人类创造了第一台工业机器人以后，机器人就显示出它极大的生命力，经过四十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。目前，汽车制造业是制造业所有行业中人均拥有工业机器人密度最高的行业，如，2004 年德国制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量为162 台，而在汽车制造业中每1 万名工人中拥有工业机器人的数量则为1140 台；意大利的这一数值更能说明问题，2004 年意大利制造业中每1 万名工人中拥有工业机器人的数量为123台，而在汽车制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量则高达1600 台。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。2005 年，亚洲地区电子电气行业对工业机器人的需求仅次于汽车及汽车零部件制造业，其占所有行业总需求的比例为31%；而在欧洲地区橡胶及塑料工业对工业机器人的需求则远远超过电子电气行业而排名第二位；美洲地区由于汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求遥遥领先，所以金属制品业(包括机械)、橡胶及塑料工业以及电子电气行业对工业机器人的需求比例相当，均在7% 左右。另外诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实 例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活，其市场的繁荣兴旺将指日可待。 1.2工业机器人的发展趋势 新的市场和新的需求为工业机器人的发展提供了新的机遇。敏捷制造的基本思想是企业能迅速将其组织和装备重组,快速响应市场变化,生产出满足用户需求的个性化产品。敏捷制造要求企业底层的生产设备具有柔性和可动态重组的能力。机器人是一种具有高度柔性的自动化生产设备。如果我们站在更高的层次,将机器人视为一种有“感知、思维和行动”的机器,那么,敏捷生产设备就应当是新一代机器人化的机器。这将为工业机器人的发展提出更高的要求。这要求着工业机器人朝着以下几种方式发展。 朝着标准化方向发展 提高运动速度和运动精度,减轻重量和减少安装占用空间,必将导致工业机器人功能部件的标准化和模块组合化(它可以分为机械模块、信息检测模块、和控制模块等) ,降低制造成本和提高可靠性。近年来,世界各国注意发展组合式机器人。它是采用标准化的组合件拼装而成的。目前,国外已经研制和生产了各种不同的标准组件。除了机器人用的各种伺服电机、传感器外,手臂、手腕和机身的结构也已经标准化了,如臂伸缩轴、臂升降轴、臂俯仰轴、臂摆动轴;转轴、摆动轴、固定台身、机座、移动轴。 研究新型机器人结构 随着工业机器人作业精度的提高和作业环境的复杂化,应开发新型微动机构保证动作;开发多关节、多自由度的手臂和手指,研制新型的行走机构等以适应复杂的作业环境。 朝着智能化方向发展 在多品种,小批量生产的柔性制造自动化技术中,特别是机器人自动装配技术中,工业机器人对外部环境和对象物体有自适应能力,即具有一定的“智能”,是指机器人具有感觉、知觉等,即有很强的检测功能和判断功能。为此,必须开发类似人类感觉器官的传感器(如触觉传感器、视觉传感器、测距传感器等) ,发展多传感器的信息融合技术。通过各种传感器得到关
焊接机器人毕业论文
第1章绪论 1.1课题研究的目的及意义 焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段，发展成为制造业中一项基础工艺，一种生产尺寸精确的产品的生产手段。传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量要求。因此，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中。近20年来，在半自动焊、专机设备以及自动焊接技术方面已取得了许多研究和应用成果，表明焊接过程自动化已成为焊接技术新的生长点之一。从21世纪先进制造技术的发展要求看，焊接自动化生产已是必然趋势。焊接机器人的诞生是焊接自动化革命性的进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化的生产方式，从而使中小批量的产品自动化焊接成为可[1]。 焊接机器人已经广泛应用于汽车、工程机械、摩托车等行业，极大地提高了焊接生产的自动化水平，使焊接生产效率和生产质量产生了质的飞跃。同时改善了工人的劳动环境[2]。但是，现在焊接领域中自动化程度最高的手臂式机器人在使用时有两个局限性：一个是它的活动范围较小，因为它像一个手臂，手臂长1.5~2米，也就是其活动半径，所以焊接的工件不能太长，最大范围也不能超过2米。二是它必须用编程或示教进行工作，对不规则的焊缝，特别是在焊接过程中焊缝发生形变时，则很难适应。然而，许多大型工件体积非常庞大，而且必须在工地和现场进行焊接。例如：石化工业中的大型储油罐、球罐，造船业中的各种轮船，对这类产品的焊接，就很难实现自动化，许多建设工作仍然采用人工焊接[3]。因此，给焊接机器人加装各种传感器，使它们具有焊接路径自主获取、焊缝跟踪以及焊接参数在线调整等能力，具有很高的实用价值。机器人焊接过程的自主化和智能化已经成为科研工作者的一个研究重点。移动焊接机器人由于其良好的移动性、强的磁吸附力以及较高的智能，成为解决大型焊接结构件自动化焊接的有效方法[4]。尽管自主移动机器人的实用化研究还不够完善，但移动机器人是解决无轨道，无导向，无范围限制焊接的良好方案。 1.2国内外研究现状 自1962年美国推出世界上第一台Unimate型和Versatra型工业机器人以来，越来越多的工业机器人投入生产使用中。这其中大约有半数是焊接机器人。焊接机器人是在工业机器人上装备焊接系统，如送丝机、软管、焊枪、焊炬或焊钳，并配备相
工业机器人开题报告
工业机器人开题报告 一、选题的目的和意义： 工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且可以保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本。因此，研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组部分。 二、国内外研究综述： 20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。我国工业机器人起步于70年代初期，经过20多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。 我国工业机器人经过20多年的发展已经初具规模。目前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术等。某些关键技术已达到或接
delta机器人设计开题报告
燕山大学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称：Delta并联机器人系 统总体设计 学院（系）：里仁学院 年级专业：08机械电子工程 学生姓名 指导教师： 完成日期：2012年3月25日
一、选题背景及意义 …………………………………………………………………………………………… 二、.研究内容 ………………………………………………………………………………………… 三、研究步骤、方法及措施 …………………………………………………………………………………………… 四、研究工作进度 …………………………………………………………………………………………… 五、主要参考文献 …………………………………………………………………………………………… 六、指导教师意见 …………………………………………………………………………………………… 指导教师签字： 年月日 七、系级教学单位审核意见： 审查结果：□通过□完善后通过□未通过 负责人签字： 年月日
1.选题背景及意义 并联机器人是一类全新的机器人，它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点，与目前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系，因而扩大了整个机器人的应用领域。并联机器人可以作为航天上的飞船对接器、航海上的潜艇救援对接器；工业上可以作为大件的装配机器人、精密操作的微动器。近年来还研究将它用作虚拟6轴加工中心，以及毫米级的微型机器人等，可以预见这类机器人在21世纪将有广阔的发展前景。 Delta并联机器人最早是在1985年由R.clavel提出的，因其基座平台和运动平台都呈三角形形状而得名。Delta机器人作为并联机构的一种，具有上述的诸多优点和各种可能的应用，是目前商业应用最成功的机器人之一。当初，比如，当在运动平台上装上适当的末端执行器后，特别适用于电子元器件的快速装配插接。在轻工业中的包装，pick-and-place操作，医学手术等也有较多应用。 在国外Delta机器人已经成功的应用在大范围的领域中，而且取得了不错的业绩。例如，在瑞士，巧克力生产商chocolat Frey，采用由Bosch的包装技术公司Sigpick Systems AG提供的新的生产线，这条生产线上，八个Delta机器人将巧克力放到泡沫盒里，再把泡沫盒放到纸箱里，减少了chocolat Frey公司的工作量，最主要的是整个操作系统简便易行，只需简单的修改一下操作系统就可以适应新的包装规格，这种简易性使得该公司可以快速而从容的应对市场的新需求。 不久前，位居全球500强之列的电力和自动化技术领导厂商ABB公司，高调宣布其进行机器人的投资建设，并列出了投资的10大理由，这十大理由包括降低运营成本、提升产品质量和一致性、改善员工工作条件、扩大产量、增强制造柔性、减少原料浪费、提高良品率等。 中国处在改革开放的关键时期，各行各业正是在高速发展的黄金阶段，高新技术产业更是朝气蓬勃。市场的快速发展带来了绝佳的研究机遇，因此，我以为在我国全面建设小康社会、大力发展现代化工业同时，机器人是个不可避免的话题。在我国进入老龄化社会，劳动力逐渐短缺之际，传统工业中
全向移动功能的篮球机器人的机械系统设计毕业论文
全向移动功能的篮球机器人的机械系统设 计毕业论文 目录 绪论 (1) 0.1 移动机器人现状与技术水平 (1) 0.2 移动机器人机构研究概况 (1) 0.3毕业设计来源及参赛意义 (2) 0.4毕业设计的设计方法、主要任务及目标 (2) 1 全维轮移动篮球机器人机械系统设计整体方案 (4) 1.1机器人整体结构方案 (4) 2 移动平台设计 (7) 2.1移动机器人的运动方式 (7) 2.1.1差动运动方式 (7) 2.1.2全运动方式 (8) 2.1.3选择全向运动方式 (8) 2.2 全向轮的选择 (9) 2.2.1 全向轮的介绍： (9) 2.2.2全向轮的选型 (10) 2.3电动机的选择 (12) 2.3.1 直流电机的选取与计算 (13) 2.4其他部件的选择校核 (17) 2.4.1电机支撑架的选择 (17) 2.4.2轴承的选择及校核 (17) 2.4.3底盘设计 (18) 2.4.4阶梯轴的设计 (18) 2.5电机与轮的装配 (19) 3 捡球机构的设计 (20) 3.1电机的选择及计算 (20) 3.1.1所需转矩计算 (20) 3.2 齿轮的选择及校核 (22) 3.3 插架的设计 (23)
3.4 传动轴的设计 (24) 3.5捡球机构装配 (25) 4 弹射机构设计 (26) 4.1 投篮速度的选取与计算 (26) 4.2气缸的选择 (27) 4.3 导行架的设计 (28) 4.3弹射机构的装配 (29) 5 全维轮移动篮球机器人机械结构装配及总结 (30) 5.1 全维轮移动篮球机器人机械结构 (30) 5.2设计总结 (31) 参考文献 (33) 致谢 (34)
家用机器人设计开题报告
百度文库 大连大学 本科毕业论文（设计）开题报告 李洋流 论 文 题 目: 学 院: 专 业、 班 级: 学 生 姓 名: 基于博创创新平台的家用清洁机器人设计 机械工程学院 机械设计制造及自动化机英 092班 卫斌乐
2013年3月20日填 、选题依据 1 .论文（设计）题目： 基于博创创新平台的家用清洁机器人设计 2.研究领域: 单片机及传感器系统设计 3.论文（设计）工作的理论意义和应用价值 当代科学技术发展的特点之一就是机械技术，电子技术和信息技术的结合，机器人就是这种结合的产物之一。现代机器人都是由机械发展而来。与传统的机器的区别在于，机器人有计算机控制系统，因而有一定的智能，人类可以编制动作程序，使它们完成各种不同的动作。随着计算机技术和智能技术的发展，极大地促进了机器人研究水平的提高。现在机器人已成为一个庞大的家族，科学家们为了满足不同用途和不同环境下作业的需要，把机器人设计成不同的 结构和外形，以便让他们在特殊条件下出色地完成任务。机器人成了人类最忠实可靠的朋友，在生产建设和科研工作中发挥着越来越大的作用。 家庭清洁机器人不但能够代替人乏味的体力劳动，还有其他人们所不具备的优点，可以 24小时甚至更长时间连续重复运转，还可以承受各种恶劣环境。因此，家庭清洁机器人是人 体局部功能的延长和发展。21世纪是敏捷制造的时代，家庭清洁机器必将在敏捷制造系统中 应用广泛。 4?目前研究的概况和发展趋势 随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。就目前来看，总的来说现代机器人有以下几个发展趋势: 1）提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； 2）开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多 自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合； 3）研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作 对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、 动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。 、论文(设计)研究的内容
搬运机器人设计开题报告
搬运机器人设计开题报告 毕业设计(论文)开题报告 题目4-DOF搬运机器人的结构设计 专业名称飞行器动力工程 班级学号 08033101 学生姓名 指导教师 填表日期 2012 年 3 月 12 日 说明 开题报告应结合自己课题而作，一般包括:课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势(含文献综述)、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。以下填写内容可根据具体情况适当。各专业修改但每个专业填写内容应保持一致。 一、选题的依据及意义: 传统的工业机器人常用于搬运、喷漆、焊接和装配工作。工业现场的很多重体力劳动必将由机器代替,这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的搬运机器人逾10万台，
被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。 应用搬运机器人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用搬运机械人可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都有搬运机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。 可见，有效的应用搬运机械手，是发展机械工业的必然趋势机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段,国内外都很重视它的应用和发展。搬运机器人是典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。 二、国内外研究概况及发展趋势: (1)国内现状及发展趋势 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。机器人的分类方法有多种, 按其应用可分为:工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人和娱乐机器人。搬运机械人的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性，如图1、图2的搬运机器
轮式移动机器人(WMR)设计毕业设计
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 摘要 本文首先对机器人的国内为发展现状做了介绍，同时根据设计要求对机器人的整体方案进行了分析，包括几何尺寸、驱动芯片的选择和程序的编制。然后从机器人性能要求的角度出发，分别对机器人的运动方式、模型结构和车体成型方式做了比较，最终确定了非完整约束轮驱四轮式移动结构模型——后轮同轴驱动，前轮转向的轮型机器人。 文章对移动机器人硬件结构做了详细的可行性分析及设计，并且做了相应的计算、校核，主要包括：驱动轮电机和转向轮电机的选择及其驱动电路的设计；齿轮的设计计算和校核；转向机构设计和车体的一些机械结构设计等。并且针对本设计所研究的机器人，设计了驱动模块。本设计中，采用增量式光电编码器测量移动机器人后轮的实时转速，进而通过特定算法得到实时电机驱动模块的PWM控制量，实现运动机器人运动的闭环控制。 最后，本文对所作研究和主要工作进行了总结，并将设计的轮型机器人的结构进行联合调试。实验结果表明，该系统性能稳定、可靠，可控制性高，安全性高，达到了本设计的设计要求。 关键词：轮式移动机器人(WMR)；硬件；非完整约束；驱动模块 -I-
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） Abstract In this paper the development of robot profiles and classification made a presentation According to the design requirements of the robot's overall program for the analysis, including geometry, rapid movement, anti-jamming, operability and maintainability. Then robot performance requirements from the perspective, the robot's movement, Model structure and body molding form of a comparison, finalization of non-refoulement integrity constraint round four mobile model -- coaxial rear-wheel drive nose wheel steering the robot vehicle Based on a mobile robot hardware architecture done a detailed feasibility analysis and design, and the corresponding calculation, checking, including driving wheel motor and steering wheel and the choice of motor drive circuit design; Gear design and verification; Selection and battery charging circuit programming; sensing part of the design; before and after the shock absorber systems, and to design the body and some mechanical structure design. It should also study the design of the robot, to discuss the design of the system reliability Finally, we made to research and the main work of summing up and robot design models of the structure of the joint debugging. Experimental results show that the system is stable, reliable, and can be controlled, safe, meeting the requirements of Design Keywords：Wheeled Mobile Robot (WMR)；Hardware； Nonholonomic Constraints；Move Module 毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完 -II-
开题报告 焊接机械手的结构设计
毕业设计（论文）综述 背景和研究意义: 机器人的机械设计与一般的机械设计相比，既具有类似性，又有其独特性。从机构学的角度来看，机器人的机械结构可看作是一系列连杆通过旋转关节、移动关节连接起来的开式运动链。与一般机构相比，机器人的开链结构型式具有灵巧性和空间可达性等，但由于开链式结构实际上是一系列悬臂杆件串联而成的，机械误差和弹性变形的累计，影响机器人的刚度和精度。因此，机器人的机械设计既要满足强度要求，又要考虑刚度和精度。另一方面，机器人的机械结构，特别是关节传动系统，是整个机器人伺服系统中的一个组成部分，无论是结构的紧凑性、灵巧性，还是在运动时的稳定性、快速性等伺服性能，都比一般机构有更高的要求。 对焊接机械手的结构设计进行研究，目的是寻找在不同要求下最优的机械结构，以最大效益的满足生产需要。 国内外相关研究情况: 点焊机器人虽然有多种结构形式，但大体上都可以分为3大组成部分，即机器人本体、点焊焊接系统及控制系统。目前应用较广的点焊机器人，其本体形式为直角坐标简易型及全关节型。前者可具有1～3个自由度，焊件及焊点位置受到限制；后者具有5～6个自由度，能在可到达的工作区间内任意调整焊钳姿态，以适应多种形式结构的焊接。 焊接机器人基本上都属于电动机驱动的工业机器人、液压驱动的工业机器人这两类工业机器人，弧焊机器人大多采用电动机驱动机器人，因为焊枪重量一般都在10kg 以内。点焊机器人由于焊钳重量都超过35kg。也有采用液压驱动方式的，因为液压驱动机器人抓重能力大，但大多数点焊机器人仍是采用大功率伺服电动机驱动，因它成本较低，系统紧凑。工业机器人是由机械手、控制器、驱动器和示教盒 4 个基本部分构成。对于电动机驱动机器人，控制器和驱动器一般装在一个控制箱内，而液压驱动机器人，液压驱动源单独成一个部件，现分别简述如下： 机械手机器人机械手又称操作机，是机器人的操作部分，由它直接带动末端操作器。实现各种运动和操作，它的结构形式多种多样，完全根据任务需要而定，其追求的目标是高精度、高速度、高灵活性、大工作空间和模块化。现在工业机器人机械手的主要结构形式有如下 3 种： 1、机床式这种机械手结构类似机床。其达到空间位置的3个运动。是由直线运动构成，其末端操作器的姿态由旋转运动构成，这种形式的机械手优点是运动学模型
遥操作机器人的时延控制毕业设计开题报告
毕业设计开题报告遥操作机器人的时延控制
一、课题研究背景 1.1、遥操作机器人系统概述 遥操作机器人系统由操作者、主端机器人子系统、通信环节、从端机器人子系统和工作环境组成。操作者指令通过主端机器人、通信环节和从端机器人作用于环境，对环境的感知信息则经过上述环节返回到主端操作者，使主端操作者有身临其境的感觉，从而有效完成操作任务。遥操作系统能将人所在的主端的命令和行为传到并作用在远端，实现对远端环境的期望的操作和控制，从而极大地提高操作者的安全性和工作效率，节俭成本，更高效合理地利用人力资源，实现多方协调作业等[1]。 最早的遥操作系统用于地面平台对太空设备的控制上[2],由于电磁波传播速度及信号收发处理方面等的局限性，遥操作系统往往存在比较大的时延。这些时延会给系统的知觉感受和操作性能带来极大影响[3]，于是在原有遥操作系统上，就逐步增加了力反馈信号。然而，这虽然提高了遥操作系统的操作性能，但是由于时延的存在，系统的稳定性受到了影响。因此，控制器的设计除了要保证系统的稳定性外，还要克服时延的影响。 1.2、遥操作机器人的研究意义 遥操作不同于遥控，它在人控制远方机器人的同时，又必须得到机器人在“知觉”上的反馈。实现机器人在“知觉”上反馈的办法，就是使用临场感技术。临场感技术是以人为中心，通过各种传感器将远地机器人与环境的交互信息<包括视觉、力觉、触觉、听
觉、运动觉等）实时地反馈到本地操作者<人）处，生成和远地环境一致的虚拟环境，使操作者产生身临其境的感受，从而实现对机器人带感觉的控制，完成作业任务[4]。事实上，在应用了临场感技术的遥操作机器人系统中，对于操作者来说，意味着他将“沉浸”在远地环境中。这样，遥操作机器人系统就可以代替人类完成远程环境和危险环境下的任务，保护人类的安全。在空间探索中，它可以完成卫星修理，空间站维护，月球、火星等行星的勘探等任务；在海洋开发中，它可以完成海洋资源调查，深海打捞，水下电缆修理，海洋钻井平台维护，海底考古等任务；在军事领域，它可以完成战场调查、防化、扫雷、救护等任务；在民用领域，它可以完成核电站维修、远程医疗、远程教育、远程科学实验等任务。总之，遥操作机器人的应用使人摆脱了传统操作者的角色，由直接操作变成了遥操作。 二、国内外研究状况 2.1、遥操作机器人发展历程 上个世纪四十年代，Fermi领导他的团队在 Argonne 国家实验室进行核实验，由于核材料放射性强，对人体危害大，为解决核废料的处理问题。1948 年，世界第一个遥操作系统由 Goertz 在国家实验室研制成功。1954 年，Goertz 设计了第一台电子程序可编的工业机器人是一个带伺服反馈的机电遥操作系统[5]，由操作者对车辆进行远程控制，操作性能得到很大改善。后来从动力学和运动学
移动机器人平台毕业设计
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 移动机器人平台 2.1 引言 Pioneer是Active Media公司生产的一种移动机器人系列，这个系列有两轮驱动（室内移动机器人），也有四轮驱动的（室外移动机器人）（如图2-1所示）。这是一类小型移动机器人，其结构是由SRI International公司斯坦福大学的Kurt Konolige博士开发出来的。 图2-1 Pioneer 机器人系列 Pioneer Ⅰ是最初的设计型号，它引入了基于西门子68HC II的微控制器和PSOS（Pioneer Server Operating System）软件。它被设计在室内坚硬平整地面上移动，拥有坚固防滑的橡胶轮胎，还有一个双轮差分可反向驱动的系统，以及一个用于支撑的方向轮。 Pioneer II是Pioneer Ⅰ的改进型，它采用了西门子20MHz高性能的88C166微控制器。带有精度更高的轮式编码器来定位﹑测距。它还拥有面向360度范围的声纳环（前面8个，后面8个），基本达到了无缝测量。软件方面，Pioneer II采用的是P2OS（Pioneer 2 Operating System），它对Pioneer Ⅰ是向下兼容的，
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 扩展了原来的PSOS软件。 2.2 Pioneer II移动机器人硬件平台 Pioneer 2-Dx型机器人长44.5cm，宽40cm，高24.5cm ，重9kg，可载重23kg，最大的平移速度为1800mm/sec，最大的旋转速度为360deg/sec[35]。它提供了一个内嵌的西门子88C166微处理器(20MHz)，负责低层次的数据处理和命令执行。另外，它具有如下基本设备：十六个声纳测距装置、一个激光测距仪、十个避碰传感器、一个Cannon EVI-D30摄像头、一个遵循802.11b规约的无线网卡和两个RS-232串行接口等。在装满电池的情况下，该移动机器人可以连续运行近8个小时。这种机器人是即插即用（Plug and Play）的。除了上面说的这些部件外它还可以挂载其他传感器和一些附件。这些部件都是由车载微控制器（Onboard microcontroller）和移动机器人服务器端软件来控制管理的。 我们智能与复杂系统实验室使用的是DX型移动机器人，它主要由下列部件构成：控制台，通讯端口，摄像头，激光测量部件，声纳，轮式编码器，避碰传感器，语音系统，电子罗盘以及蓄电池。 2.2.1控制部件 Pioneer II控制部件包括微控制器和控制面板。微控制器就在控制面板下方，主要用于控制传感器，从传感器读取数据。并根据传感器数据由控制算法得到控制量，从而把控制量施加到驱动设备，完成本次任务。 控制面板一部分是与甲板连在一起的，另外一部分位于机器人的一侧。如图2-2所示。它包括一个液晶显示屏LCD，主要用来现实移动机器人的运行状态﹑内部信息以及相应的报警信息，比如说电池电量不足。在控制面板上还有一个MOTOR和RESET控制按钮以及相应的指示灯，是用来控制移动机器人运动的硬件开关；同时控制面板上还带有一个9针的D型接头串行口。
机械臂开题报告
附件b： 毕业设计（论文）开题报告 1课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等） 1.1 研究背景及课题意义 机器人是二十世纪人类最伟大的发明之一，人类对于机器人的研究由来已久。上世纪70年代之后，计算机技术、控制技术、传感技术和人工智能技术迅速发展，机器人技术也随之进入高速发展阶段，成为综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志[1] [2]。 机器人技术的研究在经历了第一代示教再现型机器人和第二代感知型机器人两个阶段之后进入第三代智能机器人的发展阶段。 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产率。机械手越来越广泛地得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，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，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。 此外，医疗机器人是目前国外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一,其发展前景非常看好。近年来,医疗机器人技术引起美、法、德、意、日等国家学术界的极大关注, 研究工作蓬勃兴起。二十世纪九十年代起，国际先进机器人计划已召开过的多届医疗外科机器人研讨会己经立项,开展基于遥控操作的外科研究,用于战伤模拟手术、手术培训、解剖教学。欧盟、法国国家科学研究中心也将机器人辅助外科手术及虚拟外科手术仿真系统作为重点研究发展的项目之一 在发达国家已经出现医疗，外科手术机器人市场化产品，并在临床上开展了大量病例研究。而目前我国的机器人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自动化生产及医疗水平的提高，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是非常有意义的。 1.2 国内外研究状况 1.2.1 国外研究状况 机器人主要分为两类：工业机器人以及其他特种机器人，自1962年美国推出世界上第一台unimate型和versatra型工业机器人以来，机器人在工业发达国家得到了迅速发展。根据国际工业机器人联合会(ifr)前几年的统计[3]：2000年全世界工业机器人的总数达到82万台，比1996年增加24％。其中日本拥有42万台，占全世界机器人总数的50％左右，继续保持“机器人王国”的地位。除日本外，世界上还有许多工业发达国家，如美国、前苏联和西欧一些国家的机器人产业也发展得很快。例如，在美国，1970—1980年间的机器人台数增加20倍以上。尽管美国所拥有的机器人在台数上不如日本．但其技术水平较高．占有一定的优势。在亚洲，韩国的机器人产业发展也很迅速，现排名世界前列．而日本、韩国和新加坡的机器人密度(即制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量)居世界第1-3位，包揽了前三名。