机半岛体育机械械臂——精选推荐

　　半岛体育机械在这些国家和地区中，涉及机器人研究、生产的企业已经成为所在地的主要支柱产业。这些 老牌的工业强国在工业机器人方面都具有很强的技术实力，产品均带有自己的特点，在世界 机器人领域都占有一席之地。

　　我国机械手臂的研究起步于上世纪 70 年代，1972 年我国第一台机械手臂在上海开发 成功。此后，广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造了点焊机器人，北京机械自动 化研究所设计制造了喷涂机器人，沈阳工业大学设计制造了装卸载机器人等。我国于 20 世 纪 80 年代开始研制仿人机械手，较有代表性的是北京航空航天大学机器人研究所研制的三 指机器人手 B U A A1、BUAA2、BUAA3 手以及四指拟人机械手 BUAA4 和哈尔滨工业大 学研制的三代仿人机器人拟人机械手等。相较于国外，柔性关节机械臂的研究还处于起步阶 段，哈尔滨工业大学、上海交通大学都对柔性机械手臂进行了设计和制造。在并联机械手方 面，国内学者也进行了大量研究，燕山大学黄真教授和金振林教授 、天津大学黄田教授、北 京航空航天大学团队等先后对并联机器人进行了深入研究并发表了相应成果。

　　机械臂的研究与发展 机械臂是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具 的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操 作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于 20 世纪中期，随着 计算机和自动化技术的发展，特别是 1946 年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得 了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动 了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求某些 操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于 1947 年开发了遥控机械手， 1948 年又开发了机械式的主从机械手。 机械手首先是从美国开始研制的。1954 年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念， 并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动 作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差 不多都采用这种控制方式。一般有 6 个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越 多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有 2～3 个自由 度。1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人。作为机器人产品最早的实 用机型是 1962 年美国 AMF 公司推出的“VERSTRAN”和 UNIMATION 公司推出的 “UNIMAT E”。这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成它可代替人的繁重劳动以实现 生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、 冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范 围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控 制机械手等。 机械臂的发展状况如下： 第一代机械臂，即按事先示教的位置和姿态进行重 复的动作的机械。它 也简称为示教/ 再现方式的机械臂或是 T/P 方式的机械臂。目前国际上使用的机械臂大多仍是这种工作方 式。由于这种工作方式只能按照事先示教的位置和姿态金子那个重复的动作而对周围环境毫 无感觉的功能，其应用范围受到一定的限制，主要应用于材料的搬运、喷漆、电焊等工作半岛体育机械。 1993 年乌克兰，戈道斯等申请的专利，一种用缝合针将病人的第二血管缝合到冠状动 脉上的最小侵入性手术方法。该系统采用了机械臂链接手术器械。这些器械具有能够作

　　德国的 KUKA 公司于 1973 研制了第一台采用六轴电机驱动的工业机器人。发展至今， 该公司生产的码垛机器人主要的特点是：有坚实的基础结构和驱动方案作为其性能的保障。 为提高机身的机械性能及抗震能力，釆用聚碳纤维铸成，以达到减轻重量 、增大扭力、提高 韧性的目的。其开发的控制系统，通过规划和设置后使 MT BF(平均故障间隔时间)有了大幅 的提高，延长了使用寿命。其中该公司开发的的一款码垛机器人产品--KR1000TITAN，其最 大负载可达 1000 kg，水平方向的最大工作半径可达 3200 mm，垂直方向的最大工作高度可 达 5000 mm。

　　日本有“机器人王国”之称。在机器人领域表现突出的一个特点就是不仅注重工业机器 人在产业中的应用，而且相关的配套基础技术能力也特别强，如研制开发工业机器人研究难 点的 RV 减速器和机器人专用的伺服电机，技术相当出色，基本垄断了商业市场，这为日本 机器人产业化发展提供了很好的基础条件。目前，在机器人的产量和安装台数上，日本在国 际上跃居首位。还诞生了一批世界领先 机器人研究制造企业如:安川、FANUC、Nachi、 YAMAHA、Denso 等。安川电动机公司于 1977 年研制了世界第一台全电动的工业机器人， 而此前工业机器人多为液压驱动，自此电动的驱动方式逐渐成为了机器人的主流方式。此外， 20 世纪 70 年代末，日本第一次将机器人技术应用于码垛机器人。

　　又如人脸肖像绘制机器臂，它是一种可以自动绘制人脸肖像轮廓图的智能机械系统，它 由图像采集模块、图像处理模块、机械控制绘图模块组成，能够自 动拍摄人脸照片，提取肖 像轮廓，然后控制机械臂在画板上画出人脸线条画。人脸肖像绘制机器人是机器视觉的研究 方向之一，广泛用于科普展览，其中提出的基于机器视觉的研究方向之一，广泛用于科普展 览，其中提出的基于机器视觉的研究技术在生产和生活等各个方面都有着广泛的应用。研究 绘图机械控制系统的硬件选型和控制算法，在 Visual C6.0 中实现了外部对机械臂绘图动 作的自动控制，设计机械臂绘画动作流程，完成人脸轮廓图的自动绘制。

　　来抓取和缝合组织的末端操作装置。该机械臂通过一个控制器与一个主操作手柄联合。手柄 可以由外科医生移动来产生末端操作装置的一个相对移动。

　　第二代机械臂，既具有如视觉、触觉等外部感觉功能的机械臂。这种情况由于具有外部 的感觉功能，因此可以根据外界的情况修改自身的动作，从而完成较为复杂的动作。如李彦 涛等研制一种将 Simulink 控制程序和助餐机器人目标机无缝连接、下载的方法，实现机器 人的实时控制，实时满足不同伤残患者的助餐要求。在 Matlab/xPC 实时目标环境的基础上， 开发了助餐机器人的硬件接口模块和上位机软件模块，设计了助餐机器人模块化控制平台及 基于脚踏开关、语音识别和图像识别的三种人机交互方式。实现了机械手 3 个关节控制器、 运动学计算、路径规划控制算法。

　　第三代机械臂，这类机械臂除了具有外部感觉功能外，还具有规划和决策功能，从而可 以适应因为环境的变化而自主进行的工作。第三代机器人目前还处于研究阶段，距离实际应 用还有一段距离。如邹建奇等人以柔韧性机械臂为例，进行简单的逆运动学分析，并采用小 脑模型神经网络方法对机械臂的逆运动学进行了数值仿真分析，小脑模型神经网络可在较短 的学习次数中有效地控制机械臂的震动。

　　控制技术：大多采用 32 位 CPU，控制轴数多达 27 轴，NC 技术、离线编程技术大量采 用。协调控制技术日趋成熟，实现了多手与变位机、多机器人的协调控制。采用基于 PC 开 放结构的控制系统已成为一股潮流。

　　驱动技术：新一代伺服电机与基于微处理器的智能伺服控制器相结合已由 FANUC 等公 司开发并用于工业机器人中，在远程控制中分布式智能驱动新技术。

　　瑞典 ABB Robotics 公司是世界上最大的机器人制造公司。其 1974 年研制的世界第一台 全电控式工业机器人--IRB6，主要用于工件的取放及物料的搬运即为码垛机器人；其公司又 在这款机器人产品的基础上，推出了 IRB640_型码垛机器人，此款机器人在工作效率上有 了很大的提升，可完成每小时 1200 个工作码放循环，负载可达 160kg，并开发出了专用于 码垛机器人的可自动生成码垛程序的码垛软件。

　　机械手臂的发展趋势 目前，机械手臂的分类更加细致，尤其是机械手和智能形位检测系统的结合使其能够在

　　更广泛的领域发挥作用，如工业、医疗、农业、服务业等；基于人类肌肉驱动的机械手臂正 在不断发展，仿生程度和柔性、灵活程度更高；另外，具有触觉、视觉等功能的智能机械手 也正在高速发展。 （1）继续研究柔性机械手臂。在较为完善的刚性机械手臂基础上进行柔性机构的求解方法 和关键性控制问题的研究。 （2）研究串 - 并联机械手臂。兼顾串联和并联机构的优点，又基于仿生学的启发，构造一 种并 - 串结构的仿人机械手臂具有十分重要的科学意义和应用价值半岛体育机械。 （3）提高机械手臂的智能程度。继续研究增强机械手臂的感知觉能力，使其具有更加强大 的仿人功能，以期能够为残疾人提供高智能的假肢。 （4）研究环境适应能力更强的机械手臂。研究具有环境适应能力更强的航空航天机械手臂、 暴风救援机械手臂、火灾救援机械手臂、潜水机械手臂等。

　　从三代机械臂的发展来看，随着技术的发展，机械臂越来越高精度，多功能，且向着集 成化，系统化，智能化的方向发展。高速，高精度，多功能化。目前，最快的装配机器人最 大合成速度 16.5m/s，有一种大直角坐标搬运机器人，其最大合成速度竟达 80m/s。90 年代 末的机器人一般都具有两、三种功能，向多功能化方向发展。集成 化与系统化。当今机器人 技术的另一个特点是机器人的应用从单机、单元向系统发展。百台以上的机器人群与微机及 周边设备和操作人员形成一个大群体。跨国大集团的垄断和全球化的生产将世界众多厂家的 产品连接在一起，实现了标准化、开放化、网络化的虚拟制造 ，为工业机器人系统化的发展 推波助澜。随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化以 及机器人在 FMS、CIMS 系统中的群体应用半岛体育机械，工业机器人也在不断向智能化方向发展，以适 应敏捷制造，满足多样化、个性化的需求。

　　在普及第一代工业机器人的基础上，第二代机工业机器人已经得到推广，成为主流安装 机型，第三代机器人也占有一定比重。 机械臂的技术要素：

　　机械结构：以关节型为主流，80 年代发明的适用于装配作业的平面关节型机器人约占 总数量的 1/2。应汽车、建筑、桥梁等行业的需求，超大型机器人应运而生。CAD、CAM 等技术已普遍用于设计、仿真和制造中。

　　应用智能化的传感器：装有视觉传感器的机器人数量呈上升趋势，不少机器人装有两种 以上的传感器，有些机器人留了多种机器人接口。

　　通用机器人编程语言：在 ABB 公司的 20 多个型号产品中，采用了通用模块化语言 RAPID。该语言易学易用，可用于各种开发环境，与大多数 WINDOWS 软件产品兼容。

　　网络通讯：大部分机器人采用了 Ether 网络通讯方式，占总量的 41.3%，其他采用 RS-232、 RA-422、RS-485 等通讯接口。

　　机械手臂的产生是基于仿生学为解放人类手臂而产生的一种机械装置，从 1958 年美 国研制出的第一台示教型机械手臂到现在的可用于人类假肢的高智能机械手臂 [9]，按照其 自动化程度可大致分为三个阶段：主动式遥控机器人、监控室遥控机器人和自由式机器人。 在 20 世纪 60 年代之前是机械手臂发展的初期阶段，功能较为单一。60 年代后期，机械 手臂逐渐应用于工业生产，如喷漆、弧焊等工序；70 年代，人们开始致力于仿人机械手臂 的研究，来提高机械手臂的抓取性能，如日本的 Okada 手、通用公司的 Handyman 手等。 80 年代一批著名的拟人机械手臂问世，如 Stanford/JPL 手、Utah/MIT 手等。90 年代研制 出的灵巧手在手指构型方面有所提高，感知功能也更加丰富，如 NASA 手、DIST 手等。 21 世纪新开发的灵巧手较少，大多是在前面灵巧手基础上的提高，如 Shadow 手、Gifu - Ⅱ