一种五自由度串联机器人的设计文献综述

页毕业设计（论文）文献综述五自由度串联机械手摘要：分析机器人操作臂的工作空间，根据分析结果对操作臂各个杆件的长度进行选择和确定，完成机器人本体结构的方案设计、分析。利用三维软件对于五自由度串联机器人建立模型，对于五自由度串联机械手的关键部件进行校核，绘制五自由度串联机械手的二维图纸。关键词：五自由度串联机械手方案设计校核5-dofserialmanipulatorAbstract：Analysistherobotmanipulatorworkspace,andtheresultsofmanipulatorwhichthelengthofthebarhasbeenselectedanddetermined.Tocompletethemainstructureofthesolutionprocess,analysisanddesign.Themodeloffivedegreesoffreedomrobotisestablishedbyusing3Dsoftware,andthekeypartsofthe5-dofserialmanipulatorarechecked,andthe2Ddrawingofthe5-dofserialmanipulatorisdrawn.Keywords：5-dofserialmanipulatorProjectdesignCheck1前言目前，我国部分企业在产品生产和加工时仍然用人力进行工件的移动和定位，一定程度上出现了工作强度大、安全性差、操作灵活性差、定位精度低等问题，严重影响了产品的质量和生产效益。随着科学技术的发展和自动化生产线在企业产品生产中的广泛应用，机械手作为自动化生产线的重要组成部分也得到了长足的发展和进步。尤其是随着机械结构的优化，气动、液压技术的成熟，控制元件的发展和控制方式的不断改进和创新，机械手的动作精确性、控制灵活性和工作可靠性得到了明显的改善。机械手的出现在减轻工人劳动强度和难度、提高工作效率和质量、降低生产成本上做出了突出贡献，机械手的发展在企业的发展和创收上起到了举足轻重的作用。2国内外研究现状机器人是多学科技术综合的产物，它不像有些产品经历孕育、成长、成熟到衰亡的过程，而是随着人类的进步、发展不断完善。人类的进化经历了百万年，而机器人的诞生到现在不到40年。国外机器人的发展经历了几个阶[6]：第一阶段是技术准备期。1949年，由于需要研制新型军用飞机，这种飞机零件是用机械加工出来的。美国空军发起了对数控铣床的研制。这项研究工作在于把成熟的伺服技术与当时新近发展的数字计算机技术结合起[7]。1951年，美国麻省理工学院（MIT）开发成功第一代数控铣床，从而开辟机械电子相结合的新纪[8]。1954年，美国戴沃乐最早提出了工业机器人的概念，并申请了专[9]。1958年，被誉为“工业机器人之父”的JosephF.EngelBerger创建了世界上第一个机器人公司Unimation(UniversalAutomation)公司，并参与设计了第一台Unimate机器人。与此同时，另一家美国公司AMF公司也开始研制工业机器人，即Versatran(VersatileTransfer)机器人。它主要用于机器之间的物料运输，采用液压驱动。一般认为这两个机器人是世界最早的工业机器人，其控制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类人的手和臂组[1]。第二阶段是产业孕育期。从第一台机器人诞生开始，到能进行小批量生产结束。美国从1962年开始到1974年，历经12年，已拥有1200台机器人，主要是满足汽车工业的需求。日本川崎重工业公司1967年从美国引进机器人，与美国缔结了国际性合作协议。1969年，日本试制出全部国产的第一台机器人“川崎尤尼麦特”。当时，日本劳动力严重匮乏，这大大促进了机器人的发展。到1973年，日本的机器人产量已达2500台。前苏联于1963年研制出第一台工业机器人，1972年起将机器人研制纳入国家计划，其科学院及部属研究所负责基础理论和基础技术，生产部门负责生产以及应用推广。到1976年，前苏联已拥有机器人510台，其产品多为圆柱坐标式，用液压或气动来驱动。前西德在20世纪60年代末引进机器人，1970年第一批工业机器人在前西德诞生。到1976年时，前西德已拥有250台机器人。这些机器人主要活跃在对人有危险或有害的岗位上[6]。第三阶段是产业形成期。这一时期生产企业不断成熟，开始进入批量生产，并初步形成市场。当时美国由于消费水平的提高，市场需要大量高质量的产品。于是，工人工时成本上升，而工业机器人的成本相对低很多，这显然刺激了机器人产业的发展。到1980年，美国已拥有3500台机器人。同一时期，日本政府也大力支持机器人制造工业，制造厂家维持在120家左右。1976年，机器人年产量已达7200台。前苏联从1976年起，由于政府重视、国家集中统一领导，到1980年已拥有机器人6800台。前西德历经6年，也拥有3500台机器人。第四阶段为产业发展期。机器人生产企业和市场发展都比较成熟。美国一批大公司相继加入机器人制造行列，如通用汽车、通用电气、IBM等公司。日本机器人公司已有几百家之多，使用机器人数占全世界的50％以上。全世界机器人总数已达到近80万台。第五阶段为机器人智能化时期。随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。20世纪80年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人。当前，与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”。进入21世纪，高级机器人即遥控机器人和特种机器人的发展、多种机器人和操作者之间的协调控制以及通过网络建立大范围机器人遥控系统已成为发展趋势。随着遥控及智能化技术的发展，还将出现各种各样的服务机器人，它们将使人真正脱离第一线作业。我国的机器人历史更为久远，早在古代就有了机器人的记载。西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。春秋后期，我国著名的木匠鲁班，在机械方面也是一位发明家，据《墨经》记载，他曾制造过一只鸟，并有“三日不下”之说。汉代，大科学家张衡发明了计里鼓车，该车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”，并用其运送军粮。[5]我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，1972年我国开始研制自己的工业机器人。进入20世纪80年代后，随着改革开放的不断深入，在高技术浪潮的冲击下，我国机器人技术与研究得到了政府重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊和搬运机器人。1986年，国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。从20世纪90年代初期起，我国掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮。工业机器人技术在实践中前进了一大步，先后研制了焊接、装配、喷漆、切割、包装等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。目前，我国机器人技术研究主要体现在以下五个方面：一是示教再现型工业机器人；二是智能机器人；三是机器人化机械；四是以机器人为基础的重组装配系统；五是多传感器信息融合与配置技术。[1]3发展趋势目前工业机械手的应用逐步扩大，技术性能在不断提高。由于发展时间较短，人们对它有一个逐步认识的过程，机械手在技术上还有一个逐步完善的过程，其目前的发展趋势是：(1)扩大机械手在热加工行业上的应用，国内机械手应用在机械工业冷加工作业中的较多，而在铸、锻、焊、热处理等热加工以及装配作业等方面的应用较少。因热加工作业的物件重、形状复杂、环境温度高等，给机械手的设计、制造带来不少困难，这就需要解决技术上的难点，使机械手更好地为热加工作业服务。同时，在其它行业和工业部门，也将随着工业技术水平的不断提高，而逐步扩大机械手的使用。(2)提高工业机械手的工作性能

机械手工作性能的优劣，决定着它能否正常地应用于生产中。机械手工作性能中的重复定位精度和工作速度两个指标，是决定机械手能否保质保量地完成操作任务的关键因素。因此要解决好机械手的工作平稳性和快速性的要求，除了从解决缓冲定位措施入手外，还应发展满足机械手性能要求价廉的电液伺服阀，将伺服控制系统应用于机械手上。(3)发展组合式机械手从机械手本身的特点来说，可变程序的机械手更适应产品改型、设备更新，多品种小批量的要求，但是它的成本高，专用机械手价廉，但适用范围又受到限制。因此，对一些特殊用途的场合，就需要专门设计、专门加工，这样就提高了产品成本。为了适应应用领域分门别类的要求，可将机械手的结构设计成可以组合的型式。组合式机械手是将一些通用部件(如手臂伸缩部件，升降部件、回转部件和腕部回转、俯仰部份等>根据作业的要求选择必要的能完成预定机能的单元部件，以机座为基础进行组合，配上与其业的要求选择必要的能完成预定机能的单元部件，以机座为基础进行组合，配上与其相适应的控制部分，即成为能完成特殊要求的机械手。它可以简化结构，兼顾了使用上的专用性和设计上的通用性，便于标准化、系列化设计和组织专业化生产，有利于提高机械手的质量和降低造价，是一种有发展前途的机械手。参考文献[1]郭洪红．工业机械人技术[J]．西安：西安电子科技大学出版社，2006,12:21-24．[2]陈锡伍，袁亮，吴金强.串联机械臂的设计与仿真[J].机床与液压，2015，43（9）：24-27.[3]胡正义.桁架片搬运机械手优化设计及计算机仿真.武汉理工大学[4]王三秀,俞立,徐建明,邢科新,王正初.机械臂自适应鲁棒轨迹跟踪控制.控制工程2015,3,22(02):241-245.[5]国家863计划智能机器人专家组．机器人博览[M]．北京：中国科学技术出版社，2001．1．[6]董克，刘明锐．仿造人类智能[M]．上海：上海交通大学出版社，2004．8．[7]孙迪生，王炎．机器人控制技术[J]．北京：机械工业出版社，1997．2(8):56-59[8]余达太，马香峰．工业机器人应用工程[J]．北京：冶金工业出版社，1999,51(8):89-91．[9].Guang-BinHuang,SaratchandranP.,SundararajanN.AgeneralizedgrowingandpruningRBF(GGAP-RBF)neuralnetworkforfunctionapproximation,2005(1)[10].Y.Li,N.Sundararajan.P.SaratchandranAnalysisofminimalradialbasisfunctionnetworkalgorithmforreal-timeidentificationofnonlineardynamicsystems,2000(4)毕业设计（论文）文献