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外文资料名称： 外文资料出处： f 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 1 工 业 机 器 人 章 跃 著 周均 译 摘 要 ： 在不同的时期，关于机器人的定义也有所不同。在全世界虽然定义不同，但是他们的装置却 大相径庭 。在制造工厂中使用的许多单用途机器可能看起来像机器人。这些机器人功能单一，不能通过重新编程的方式去完成不同的工作。这种单用途的机器不能满足被人们日益广泛接受的关于工业机器人的定义。这个定义是由美国机器人协会提出的。 关键字： 机器人；微处理器； 统 机器人是一个可以改变程序的多功能操作器，被设计用来按照预先编制的、能够完成多种作业的运动程序运送材料、零件、工具或者专用设备。 注意在这个定义中包含有“可以改变程序”和“多功能”这两词。正式这两个词将真正的机器人与现代制造工厂中使用的单一用途的机器区分开来。“可以改变程序”这个术语意味着两件事：机器人根据编写的程序工作，以及可以通过重新编写程序来适应不同种类的制造工作的需要 。 “多功能”这个词意味着机器人能通过编程和使用不同的末端执行机构，来完成不同的制造工作。围绕着这两个关键特征所撰写的定义正在变成制造业的专业人员所接受的定义。 第一个带有活动关节的手臂于 1951 年被研制出来，由美国原子能委员会使用。在 1954 年，第一个可以编程的机器人由乔治 基于下面两项重要技术： （ 1）数字控制（ 术。 （ 2）远程操作技术。 数字控制技术提供了一种非常适合于机器人的机器控制技术。它可以通过储存的程序对运动进行控制。这些程序包含机器人进行顺序运动的数据，开始运 动和停止运动的时间控制信号，以及做出决定所需要的逻辑语句。 远程操作器技术使得一台机器的性能超出一台数控机器。它可以使这种机器能够在不容易进入和不安全的环境中完成各种制造任务。通过融合了上述两项技术，狄弗研制出第一个机器人，它是一个不复杂的，可以编程的物料运送机器人。 2 第一台商业化生产的机器人在 1959 年研制成功。通用汽车公司在 1962 年安装了第一台用于生产线上的工业机器人，它是尤尼梅森公司生产的。在 1973 年，辛辛那提 业机器人，在机器人的控制方面取得了较大的进展。器人是 第一台商业化生产采用计算机控制的机器人。 数字控制技术和远程操作器技术推动了大范围的机器人研制和应用。但主要的技术进步并不仅仅是由于这些新的应用能力而产生的，而是必须由利用这些能力所得到的效益来提供动力。就工业机器人而言，这个动力是经济性。 在 20 世纪 70 年代中，工资的快速增长大大增加了制造业的企业中的人工费用。与此同时，来自国外的竞争成为美国制造业所面临的一个严峻的考验。诸如日本等外国的制造厂家在广泛地应用了自动化技术之后，其工业产品，特别是汽车，在美国和世界市场中占据了日益增大的份额。 通过采用包括机器 人在内的各种自动化技术，从 70 年代开始，日本的制造厂家能够比没有采用自动化技术的美国制造厂家生产更好的和更便宜的汽车。随后，为了生存，美国制造厂家被迫考虑采用任何能够提高生产率的技术。 为了与国外制造厂家进行竞争，必须以比较低的成本，生产出更好的产品。其它的因素，诸如寻找能够更好地完成带有危险性的制造工作的方式也促进了工业机器人的发展。但是，主要的理由一直是，而且现在仍然是提高生产率。 机器人的一个主要优点是它们可以在对于人类来说是危险的位置上工作。采用机器人进行焊接和切断工作是比由人工来完成这些工作更安全 的例子。尽管机器人与工作地点的安全密切相关，它们本身也可能是危险的。 应该仔细地设计和配置机器人和机器人单元，使它们不会伤害人类和其他机器。应该精确地计算出机器人的工作范围，并且在这个范围的四周清楚地标出危险区域。可以采用在地面上画出红颜色的线和设置障碍物以阻止工人进入机器人的工作范围。 即使有了这些预防措施，在使用机器人的场地中设置一个自动停止工作的系统仍然不失为一个好注意。机器人的这个系统应该具有能够检测出是否有需要自动停止工作的要求的能力。为了保证能有一个安全的环境，应当安装容错计算机和冗余系统来保证 在适当的时候停止机器人的工作。 如下叙述的是机器人系统基本术语： 1机器人是一个可编程、多功能的机械手，通过给要完成的不同任务编程各种动作，它可以移动零件、材料、工具以及特殊装置。这个基本定义引导出后续段落的 3 其他定义，从而描绘出一个完整的机器人系统。 2预编程位置点是机器人为完成工作而必须跟踪的轨迹。在某些位置点上机器人将停下来做某些操作，如装配零件、喷涂油漆或焊接。这些预编程点贮存在机器人的贮存器中，并为后续的连续操作所调用，而且这些预编程点像其他程序数据一样，可在日后随工作需要而变化。因而，正是这种 可编程的特征，一个工业机器人很像一台计算机，数据可在这里储存、后续调用与编辑。 3机械手是机器人的手臂，它使机器人能弯屈、延伸和旋转，提供这些运动的是机械手的轴，亦是所谓机器人的自由度。一个机械手能有 316 轴，自由度一词总是与机器人轴数相关。 4工具和手爪不是机器人自身组成部分，但它们是安装在机器人手臂末端的附件。这些连在机器人手臂末端的附件可使机器人抬起工件、点焊、刷漆、电弧焊、钻孔、打毛刺以及根据机器人的要求去做各种各样的工作。 5机器人系统还可以控制机器人的工作单元，工作单元是机器人执行任务所处的整体环境，该单元包括控制器、机械手、工作平台、安全保护装置或者传输装置。所有这些为保证机器人完成自己任务而必需的装置都包括在这一工作单元中。另外，来自外设的信号与机器人通讯，通知机器人何时装配工件、取工件或放工件到传输装置上。 机器人系统有三个基本部件：机械手、控制器和动力源。 A机械手 机械手做机器人系统中粗重工作，它包括两个部分：机构和附件，机械手也有联接附件基座。 机械手基座通常固定 在工作区域的地基上，有时基座也可以移动，在这种情况下基座安装在导轨或轨道上，允许机械手从一个位置移到另外一个位置。 正如前面所提到的那样，附件从机器人基座上延伸出来，附件就是机器人的手臂，它可以是直动型，也可以是轴节型的手臂，轴节型手臂也是大家所知的关节型手臂。 机械臂使机械手产生各轴的运动。这些轴连在一个安装基座上，然后再连到托架上，托架确保机械手停留在某一位置。 在手臂的末端上，连接着手腕，手腕由辅助轴和手腕凸缘组成，手腕是让机器人用户在手腕凸缘上安装不同工具来做不同种工作。 机械手的轴使机械手在某一区 域内执行任务，我们将在这个区域为机器人的工作 4 单元，该区域的大小与机械手的尺寸相对应。列举了一个典型机器人的工作单元。随着机器人机械结构尺寸的增加，工作单元的范围也必须相应增加。 机械手的运动由执行元件或驱动系统来控制。执行单元或驱动系统允许各轴在工作单元内运动。驱动系统可用电气、液压和气压动力，驱动系统所产生的动力经机构转变为机械能，驱动系统与机械传动链相匹配。由链、齿轮和滚珠丝杠组成的机械传动链驱动着机器人的各轴。 B控制器 机器人控制器是工作单元的核心。控制器储存着预编程序供后续调用、控制外设，与厂内 计算机进行通讯以满足产品经常更新的需要。控制器用于控制机械手运动和在工作单元内控制机器人外设。用户可通过手持的示教盒将机械手运动的程序编入控制器。这些信息储存在控制器的存储器中以备后续调用，控制器储存了机器人系统的所有编程数据，它能储存几个不同的程序，并且所有这些程序均能编辑。 控制器要求能够在工作单元内与外设进行通信。例如控制器有一个输入端，它能标识某个机加工操作何时完成。当该加工循环完成后，输入端接通，告诉控制器定位机械手以便能抓取已加工工件，随后，机械手抓取一未加工工件，将其放置在机床上。接着，控制器 给机床发出开始加工的信号。 控制器可以由根据时间顺序而步进的机械式轮鼓组成，这种类型的控制器可用在非常简单的机械系统中。用于大多数机器人系统中的控制器代表现代电子学的水平，是更复杂的装置，即它们是由微处理器操纵的，这些微处理器可以是 8 位， 16 位或32 位处理器。它们可以似的控制器在操作过程中显得非常柔性。 控制器能通过通信线发送电信号，使它能与机械手各轴交流信息，在机器人的机械手和控制器之间的双向交流信息可以保持系统操作和位置经常更新，控制器亦能控制安装在机器人手腕上的任何工具。 控制器也有与厂内各计算机进行 通信的任务，这种通信联系使机器人成为计算机辅助制造（ 统的一个组成部分。 存储器。基于微处理器的系统运行时要与固态的存储装置相连，这些存储装置可以是磁泡，随机存储器、软盘、磁带等。每种记忆存储装置均能贮存、编辑信息以备后续调用和编辑。 C动力源头 动力源是给机器人和机械手提供动力的单元。传给机器人系统的动力源有两种， 5 一种是用于控制器的交流电，另一种是用于驱动机械手各轴的动力源，例如，如果机器人的机械手是由液压和气压驱动的，控制信号便传送到这些装置中，驱动机器人运动。 对于每一个机器人系统，动力是用 来操纵机械手的。这些动力可来源于液压动力源、气压动力源或电源，这些能源是机器人工作单元整体的一部分。 6 is a of of on of in to be to a be to a do is by NC is a to or of a of It is in to a be to a of of a of 951 by 951, It on (1) (2) a of to It of by to to to to a to be C It to a of in By an 959. 962, to be on a A in 973 of -3 -3 by a 7 of do of of In of of in 970s of At a .on a as to an of a of in 970s, to in to to It to at in to be as to of to of is of of is be in to of be in in be be so do be a be to of a s it is a to an in a to an of be to of to a of is in 1. A is a to or of a of to in a of a 2. to At of as of or in s as as be as to an is a be 8 3. is of It to is by s of of A 6 of to of on a 4. of on of s to of s to do a of on is of 5. of of is in be a or a is in to to do is in In in to it up or to a A. he of of a to of is to of be In is to a or a to be to As of is of It be a or a is as an of of to a in is to a in At of a is is up of a to to s it to a is of to of of is by or or to or by is to be of B he in is of 9 is to s as as to of of a is in of It of be is to an a is is to so it up a is up by to be a of of a on of 162to be in it to of a of of on of s of as of a As is a of in be or or C. he is to of to of is C of of is of if is by or to of is to be a a or an of of
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