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附录 1 a of of on of in to be to a be to a do is by A is a to or of a of It is in a of of a of 951 by 954, It on 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 of do of of In of of in 970s of At a on a as to an of a of in 970s, to no in to to a of in 970s, to no 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 is of of or to of to to up is as as in a is in to as 1) to to be to be is is by 2) is In in in a is 3) or 4) to be : 1,000 10,000 5)is 6) on to in is At to to to in on to to 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) to 9) ID 10) 11) 12) so 1. to in WM is so on in 2. to so on to be to in to to of it of 1) 2) to be he to be 3. is if in to D in D is to in in to s As D is D it 1) in a in 0 100 2) D in % 0%. 3) to D is is to a At D of 1) D 2) D 5. 1)It is or of to in is in 2) 3) in in to so 附录 2 工业机器人及电动驱动系统 有许多关于机器人这个术语的定义。采用不同的定义，全世界各地机器人的数量就会发生很大的变化。 在制造工厂中使用的许多单用途机器可能会看起来像机器人。这些机器是硬连线的，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： 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”这两个词。正是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。“可以改编程序”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为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有乔治 基于下面两项重要技术： 数字控制（ 术。 远程操作器技术。 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。 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 机器人的控制方面取得了较大的进展。 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。但是主要的技术进步并不仅仅上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，在美国和世界时常中占据了日益增大的分额。 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。其他的因素，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上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上不失为一个好主意。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。 机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。 对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。 机器人对关节驱动电机的主要要求规纳如下： 1）快速性。电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。 2）起动转矩惯量比大。 在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。 3）控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。 4）调速范围宽。能使用于 1： 1000 10000的调速范围。 5）体积小、质量小、轴向尺寸短。 6）能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。 工业机器人电动伺服系统的一般结构为三个闭环控制，即电流环、速度环和位置环。 目前国外许多电动机生产厂家均开发出与交流伺服电动机相适 配的驱动产品，用户根据自己所需功能侧重不同而选择不同的伺服控制方式，一般情况下，交流伺服驱动器，可通过对其内部功能参数进行人工设定而实现以下功能： 1）位置控制方式 2）速度控制方式； 3）转矩控制方式； 4）位置、速度混合方式； 5）位置、转矩混合方式； 6）速度、转矩混合方式； 7）转矩限制； 8）位置偏差过大报警； 9）速度 数设置； 10）速度及加速度前馈参数设置； 11）零漂补偿参数设置； 12）加减速时间设置等 1直流伺服电动机驱动器 直流伺服电动机驱动器多采用脉宽调制（ 服驱动 器，通过改变脉冲宽度来改变加在电动机电枢两端的平均电压，从而改变电动机的转速。 速特性好、响应快、效率高、过载能力强等特点，在工业机器人中常作为直流伺服电动机驱动器。 2同步式交流伺服电动机驱动器 伺服电动机驱动系统相比，同步式交流伺服电动机驱动器具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等优点，在工业机器人中得到广泛应用。 同步式交流伺服电动机驱动器通常采用电流型脉宽调制（ 逆变器和具有电流环为内环、速度环为外环的多闭环控制系统，以实现对三相永磁同步伺服电动机 的电流控制。根据其工作原理、驱动电流波形和控制方式的不同，它又可分为两种伺服系统： 1）矩形波电流驱动的永磁交流伺服系统。 2）正弦波电流驱动的永磁交流伺服系统。 矩形波电流驱动的永磁交流伺服电动机称为无刷直流伺服电动机，采用正弦波电流驱动的永磁交流伺服电动机称为无刷交流伺服电动机。 3直接驱动 驱动（ 统，就是电动机与其所驱动的负载直接耦合在一起，中间不存在任何减速机构。 同传统的电动机伺服驱动相比， 动减少了减速机构，从而减少了系统传动过程中减速机构所产生的间隙和松动，极大地提 高了机器人的精度，同时也减少了由于减速机构的摩擦及传送转矩脉动所造成的机器人控制精度降低。而 以机械刚性好，可以高速高精度动作，且具有部件少、结构简单、容易维修、可靠性高等特点，在高精度、高速工业机器人应用中越来越引起人们的重视。 作为 应具有以下特性： 1）输出转矩大：为传统驱动方式中伺服电动机输出转矩的 50 100倍。 2）转矩脉动小： 10以内。 3）效率：与采用合理阻抗匹配的电动机（ 传统驱动方式下）相比， 此，负载越大，越倾向于选用较大的电动机。 目前， 以下两种结构型式： l）双定子结构变磁阻型 2）中央定子型结构的变磁阻混合型 5特种驱动器 1）压电驱动器。众所周知，利用压电元件的电或电致伸缩现象已制造出应变式加速度传感器和超声波传感器，压电驱动器利用电场能把几微米到几百微米的位移控制在高于微米级大的力，所以压电驱动器一般用于特殊用途的微型机器人系 统中。 2）超声波电 动机。 3）真空电动机，用于超洁净环境下工作的真空机器人，例如用于搬运半导体硅片的超真空机器人等。
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