毕业设计（论文）开题报告

            题    目    装配机械手机构设计  

姓    名         冯斌海               　　

学    号        3070612115         　　  

专业班级     07机械电子04班            

指导教师          张智焕      　　       

分    院    机电与能源工程分院           

日    期     20##年 3月5日     

摘要

机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量、提高生产效率、改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。本文就气动机械手的应用现状和发展前景作了简单概述。扩展我们的知识面和专业面，可以加强对自己的思维训练和能力培养，还可以填补空白，提高生产效率，很大的现实意义。

关键词：气动机械手；研究方向；发展趋势

1.机械手国内外发展现状

工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的 手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。

工业机械手是在第二次世界大战期间发展起来的，始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手研究，它是一种主从型的控制系统。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的；1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，又试制成一台数控示教再现型机械手。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动；控制系统用磁鼓做储存装置。不少球面坐标式机械手就是在这个基础上发展起来的；同年该公司和普曼公司合并成为万能制动公司，专门生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也实验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运，可做点位和轨迹控制：该机械手的中央立柱可以回转、升降、伸缩，采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这2种机械手出现在六十年代初，但都是国外机械手发展的基础。从60年代后期起，喷漆、弧焊工业机器人相继在生产中开始应用。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制出一种Unimation—Vic.arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。联邦德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业：联邦德国Kuka公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制；日本是工业机器人发展最快，应用国家最多的国家，自1969年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从事机械手的研究，目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，主要用于机械化、自动化程序较低、繁重单调、有害于健康的辅助性工作。

我国工业机械手的研究与开发始于20世纪70年代。1972年我国第一台机械手开发于上海，随之全国各省都开始研制和应用机械手。从第七个五年计划（1986-1990）开始，我国政府将工业机器人的发展列入其中，并且为此项目投入大量的资金，研究开发并且制造了一系列的工业机器人，有由北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器人，广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器人，大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器人，沈阳工业大学设计制造的装卸载机器人等等。这些机器人的控制器，都是由中国科学院沈阳自动化研究所和北京科技大学机器人研究所开发的，同时一系列的机器人关键部件也被开发出来，如机器人专用轴承，减震齿轮，直流伺服电机，编码器，DC——PWM等等。

我国的工业机械手发展主要是逐步扩大其应用范围。在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，研制出示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。可以将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型机构，组装成各种用途的机械手，即便于设计制造，又便于跟换工件，扩大了应用范围。

2.机械手构成与分类

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有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。

     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。

　　机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。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。

3. 气动机械手的应用现状
      由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作”’。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。

      现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。

      在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置。对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的SIN气缸。
气动机械手用于对食品行业的粉状、粒状、块状物料的自动计量包装；用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序。如酒、油漆灌装气动机械手；自动加盖、安装和拧紧气动机械手，牛奶盒装箱气动机械手等。

4. 发展前景及方向

4.1 重复高精度
      精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复多次，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机器人定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，以及气动伺服技术走出实验室和气动伺服定位系统的成套化。气动机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。

4.2 模块化
      有的公司把带有系列导向驱动装置的气动机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的气动机械手称为现代传输技术。模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系统装置，使机械手运动自如。由于模块化气动机械手的驱动部件采用了特殊设计的滚珠轴承，使它具有高刚性、高强度及精确的导向精度。优良的定位精度也是新一代气动机械手的一个重要特点。模块化气动机械手使同一机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是气动机械手的一个重要的发展方向。

      智能阀岛的出现对提高模块化气动机械手和气动机器人的性能起到了十分重要的支持作用。因为智能阀岛本来就是模块化的设备，特别是紧凑型CP阀岛，它对分散上的集中控制起了十分重要的作用，特别对机械手中的移动模块。

4.3 无给油化
      为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求，不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料（如烧结金属石墨材料）的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。

4.4 机电气一体化
      由“可编程序控制器-传感器-气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”；省配线的复合集成系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系统的可靠性。

      而今，电磁阀的线圈功率越来越小，而PLC的输出功率在增大，由PLC直接控制线圈变得越来越可能。气动机械手、气动控制越来越离不开PLC，而阀岛技术的发展，又使PLC在气动机械手、气动控制中变得更加得心应手。

5.课题研究的目的、意义：

在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：
一、以提高生产过程中的自动化程度
应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
二、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，而应用机械手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，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产
应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，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，目前几乎都没有机械手，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。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。

6. 结束语
     本文是在我尊敬的张智焕老师悉心指导下完成的。老师严谨的治学态度和精益求精的工作作风使我受益匪浅。在此，我首先向老师表示诚挚的感谢，并致以崇高的敬意!在课题的研究和开发阶段，得到了学校老师的大力支持和帮助，为我提供了许多有用的资料，在此一并向他们表示衷心的感谢。在日常生活和学习中，学校的各位老师，以及全体同学给与我大力支持和帮助，在此我向他们表示衷心的感谢。感谢父母 、家人，感谢所有关心我的朋友和老师，感谢我的母校。

参考文献

1.      左建民，液压与气压传动[TH]，北京，机械工业出版社，2005.1

2.      涂善东，安全可靠性—现代工业可持续发展的支持技术，科技期刊，1998.第3期

3.      佚名，气动机械手的应用现状及发展前景，2009.7

4.      陶湘厅.气动机械手的应用现状及发展前景[J].机床与液压,2008,35(8):226-228

5.      中国机械工程学会无损检测学主编 —2版  北京：机械工业出版社

6.      武 江等，《无损检测综合知识》   北京：机械工业出版社

7.      张俊哲等，《无损检测技术及应用》 北京：科学出版社

8.      余达太、马香峰等著，工业机器人应用工程，1999

9. Bělohoubek, P., Kolíbal, Z.: The knowledge from the Research  in the Field of Robotics at UT Brno, Czech  Republic. In: Automazione/Automation 1993, BIAS, Milano, Italy, November

23-25, 1993, pp. 723-726

10. Knoflí ek, R.- Marek, J.: Obráběcí centra a pr?myslové roboty s paralelní kinematickou strukturou. In: Strojírenská vyroba, ro ník 45, 1997,  .1-2, ISBN 0039-24567, pp. 9-11

11. Kolíbal, Z.: The theory of basic kinematic chain structures and its effect on their application in the design of industrial robot positioning mechanisms. CERM Akademické nakladatelství, s.r.o. Brno, 2001, ISBN 80-7204-196-7, p. 71

开 题 报 告

气动装配机械手机构设计

一．选题背景及意义

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的有机结合。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，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，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。而目前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，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。

在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：
一、以提高生产过程中的自动化程度
应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
二、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，而应用机械手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，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产
应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，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，目前几乎都没有机械手，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。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。

二．国内外发展现状

工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的 手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。

工业机械手是在第二次世界大战期间发展起来的，始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手研究，它是一种主从型的控制系统。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的；1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，又试制成一台数控示教再现型机械手。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动；控制系统用磁鼓做储存装置。不少球面坐标式机械手就是在这个基础上发展起来的；同年该公司和普曼公司合并成为万能制动公司，专门生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也实验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运，可做点位和轨迹控制：该机械手的中央立柱可以回转、升降、伸缩，采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这2种机械手出现在六十年代初，但都是国外机械手发展的基础。从60年代后期起，喷漆、弧焊工业机器人相继在生产中开始应用。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制出一种Unimation—Vic.arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。联邦德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业：联邦德国Kuka公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制；日本是工业机器人发展最快，应用国家最多的国家，自1969年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从事机械手的研究，目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，主要用于机械化、自动化程序较低、繁重单调、有害于健康的辅助性工作。

我国工业机械手的研究与开发始于20世纪70年代。1972年我国第一台机械手开发于上海，随之全国各省都开始研制和应用机械手。从第七个五年计划（1986-1990）开始，我国政府将工业机器人的发展列入其中，并且为此项目投入大量的资金，研究开发并且制造了一系列的工业机器人，有由北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器人，广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器人，大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器人，沈阳工业大学设计制造的装卸载机器人等等。这些机器人的控制器，都是由中国科学院沈阳自动化研究所和北京科技大学机器人研究所开发的，同时一系列的机器人关键部件也被开发出来，如机器人专用轴承，减震齿轮，直流伺服电机，编码器，DC——PWM等等。

我国的工业机械手发展主要是逐步扩大其应用范围。在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，研制出示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。可以将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型机构，组装成各种用途的机械手，即便于设计制造，又便于跟换工件，扩大了应用范围。

三．课题的提出及主要任务

3．1课题的提出

随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。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。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。为此，我们把装配机械手作为我们研究的课题。

现在的机械手大多采用液压传动，液压传动存在以下几个缺点:

(1)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等)；液压传动易泄漏，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。

(2)工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。

(3)因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。

(4)为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高;且使用维护需要较高技术水平。

鉴于以上这些缺陷，本机械手拟采用气压传动，气动技术有以下优点:

(1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵塞，不存在介质变质及补充的问题.

(2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。

(3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。

(4) 能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。

(5) 工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。

(6) 成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。

传统 观 点 认为:由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难想象)。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。

3.2课题主要内容和要求

本论文要完成的主要任务如下：

（1）  选取合适的气缸，并确定其特征参数；

（2）  选取机械手的坐标型式和自由度；

（3）  设计出机械手的各执行机构，包括：手部、手腕、手臂等部件的设计，并进行计算、校核和CAD图

（4）  撰写、修改、整理说明书

四．设计时要解决的几个问题

(一)具有足够的握力(即夹紧力)

在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。

(二)手指间应具有一定的开闭角

两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。

(三)保证工件准确定位

为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。

(四)具有足够的强度和刚度

手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的

惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量

使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭

转力矩最小为佳。

(五)考虑被抓取对象的要求

根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点

两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成V型。

五．课题的进度安排

2010.11.2-2011.2.1  查找文献资料、相关书，翻译外文文献等

2011.2.2-2011.3.16  开题报告及答辩

2011.3.17-2011.3.24 总体方案设计分析

2011.3.25-2011.5.1  装配机械手的机构设计、计算、校核和CAD图

2011.5.2-2011.5.15  撰写、修改、整理说明书

2011.5.16-2011.5.30  定稿

2011.6.2-2011.6.15  答辩

六．参考文献

1.左建民，液压与气压传动[TH]，北京，机械工业出版社，2005.1

2.涂善东，安全可靠性—现代工业可持续发展的支持技术，科技期刊，1998.第3期

3.佚名，气动机械手的应用现状及发展前景，2009.7

4.陶湘厅.气动机械手的应用现状及发展前景[J].机床与液压,2008,35(8):226-228

5.中国机械工程学会无损检测学主编 —2版  北京：机械工业出版社

6.武 江等，《无损检测综合知识》   北京：机械工业出版社

7.张俊哲等，《无损检测技术及应用》 北京：科学出版社

8.余达太、马香峰等著，工业机器人应用工程，1999

9.   Bělohoubek, P., Kolíbal, Z.: The knowledge from the Research  in the Field of Robotics at UT Brno, Czech  Republic. In: Automazione/Automation 1993, BIAS, Milano, Italy, November 23-25, 1993, pp. 723-726

10. Knoflí ek, R.- Marek, J.: Obráběcí centra a pr?myslové roboty s paralelní kinematickou strukturou. In: Strojírenská vyroba, ro ník 45, 1997,  .1-2, ISBN 0039-24567, pp. 9-11

11. Kolíbal, Z.: The theory of basic kinematic chain structures and its effect on their application in the design of industrial robot positioning mechanisms. CERM Akademické nakladatelství, s.r.o. Brno, 2001, ISBN 80-7204-196-7, p. 71

外文翻译

工业机器人运用平行运动机器

出处: 布尔诺理工大学，机械工程，Technicka 2学部 ,616 69布尔诺，捷克共和国，电子邮箱：kolibal@fme.vutbr.cz

摘要：文章分析结构所提出的在工业机器人运动链。即就结束自己的定位和方向定位机制 —效应内的并联机床工作空间，在其附近，目的是方便自动在适当的工业机器人评选—业务操作之间在这样一台机器或生产系统的边缘。

关键词:工业机器人,运动链、连杆、整理、加工并行结构中心,

一.介绍

控制系统的发展和电脑科技,生产设备建造,加工中心特别的, 目睹了所谓的复苏的管家平台定位在空间作为一个平面暂停在3到6个百分点均匀通过线性执行机构。相同的原则形式的基础上用这并联机器人产业的basickinematic链,TRICEPT考生只能参加写在两列。

如此设计的加工中心的优势之一是建设成为他们工作单位的运行相对容易。在这里，工业机器人的使用似乎是在适当形式 - 业务操作之间。然而，机器人的选择不能随随便便，必须有一个全 - 要对并联机床的建设和处理的可能性机器人片面适应，即在形态学方面的适应（建筑运动链，自由度数），在目的条款（选择适当的最终效应，可能的话自动更换），并在控制条件[3]。

但是，如果加工中心未与其他操纵周边装置，例如可以看出图（一），工业机器人已直接包含了服务加工中心的工作空间和物质流（半 - 产品和工作 - 件）isaccomplished直接由这个工业机器人。

从图中的外围情况（一）显而易见的是，一个相关的工业机器人作进一步的处理使用的是没有显着的主要条款限制了其形态选择（运动学结构）; 因此，这些案件是不是目前的工作主题。

               

图1a                                            图1b

英格索兰公司加工中心                          科尔尼公司的加工中心及Trecker

一个完全不同的情况下，当一个直接操纵的机器人与并联加工中心的要求，其目的是在目前的趋势来看，即组件和该中心的机制几乎涵盖其工作空间（见图。2）。

图2a

加工中心的富士重工开姆尼茨

并联电流与加工中心（见图2。）即可，在工业机器人的直接适用性，在排名上与空间的生产设备 - 服务能力有限，所以这应该是考虑到为工业机器人的选择。

                          

图2b                                              图2c

加工中心公司吉丁＆刘易斯                      英格索兰公司加工中心

二.基本和派生类型的工业机器人

   如现有的大部分的刊物指出，工业机器人的基本类型可以在图中所描述的。 3：

                         

图3a                                             图3b

笛卡尔式（金）与TTT运动对连锁                    圆柱型（C）与运动对联动的RTT

                                       

图3c                                                 图3d

球型（S）的运动副联动随机回应      有人形的（角，环）类型（A）与运动对连锁存款准备金率

进一步的实际应用和发展监测显示机器人与联动运动对结构的不同，所对应的基本工作区，例如担任了工业机器人的发生与工业机器人“UM- 160”或GE -机器人; 其结构ZKR可表示,图看。 4，由运动对连锁温升率因此，理论的实践证明，对于n设置 - 自由度的运动副的T可能存在的联系号码记：米=2n,其中n是自然数。

图4

计划，工业机器人的基本运动UM- 160和GE -机器人

对于自由每组3度的实用和常用的数字，这样的基本分析的联系号码是扩展总数达到米= 23 = 8组:TTT, RTT, TRT, TTR, RRT, RTR, TRR, RRR.

这种联系已经包含了一套以上 - 从图中提到的机器人结构。 4; 因此，有可能指的是派生的基本运动链结构这一运动对由于其凭借机器人。每个运动副，受聘于基本运动链，但是，可以将进一步由笛卡尔系统给予三种不同的方向之一，位于坐标x，y，z为如下：翻译的方向（T）的坐标X，Y，Z轴，旋转（R）以这些坐标甲，乙，丙, 从那在各自的联系,进一步可能来自不同的安排，例如。Tx,Ty,Tz至Tx，雅轩，泰等

对生产机械研究所，但制度和FME的机器人已经付出了长期关注的定位机制，安排的研究。部分，因此使用 - 所谓的组合算法[1]，[2]，[5]，其数学表达式，并与建筑形态分析评价使我们能够评估在所有八个国家的联系和安排 - 出于理论上的可能安排165 - 47各种非 - 同构的解决方案可用于建设实践中。然而, 在工作区从而获得一些所谓 - 所谓的“壳”字。到目前为止，13个已作出安排，用在这可以从下面的评价看到的做法：

共3 +4 +5 +6 +6 +10 +7+6 = 47安排，这8个“空壳”了出来。阿进行理论分析使我们能够在可能的分类类型集（基本和派生）的IRAM的各类同时提供与建设为建设新校舍我们，例如机器人设计，配置以下服务，并联加工中心。

三.工业机器人的选择与适性发展服务，并联加工中心

朗读

显示对应的拉丁字符的拼音

朗读

显示对应的拉丁字符的拼音

Lìrú jīqì rén shèjì, pèizhì yǐxià fúwù, bìnglián jiāgōng zhōngxīn.

字典 - 查看字典详细内容

从工业机器人在图基本类型的配置结构。三, 显然，这是“A”型，特别是不适合在图加工服务中心。 2。质疑的是，也是以上 - 描述型的“K”（连锁TTT治疗，安排xszsy）在基本的运动方向（X的）的基础上完成，无疑将形成一个加工中心前不便的障碍。上面描述的类型的“K”，“C”类（连锁内河码头，安排CZX），并键入“S”型（联动随机回应，安排岛）似乎更方便了需要维修，因为有了他们 - 作为基本运动链的末端的成员 - 一个突出的手臂和类型的“K”和“C” （连锁内河码头，安排CZX），甚至有一横臂，可以适当地涵盖了加工中心[4]工作区。最合适的解决方案以满足这些要求是在类型为“K”的联动门户设计（TTT治疗）与随后在滑动鞋设计（z）和水平的成员结束时（y）的垂直运动的基本成员链。因此，这是某某的安排，但在修订的形式xportalzy（见图5）。

                

图5a                                   图5b

单横臂                        与旋转式双手臂加速操作周期

对工业机器人的手臂运动水平联系在一起不过有关其可能进一步旋转一定的问题。该运动的基本运动链的末端效应，如在图5看到的，实际上演出的前面和后面的机器人基地，使一个完整的加工中心旋转，其实是不可能的。一个可能的双手臂（图5B），可以形成一个最多不超过90 °角。更合适的解决办法是，如果机器人可以开车从加工中心一点点向前或如果它不是在加工中心位于中间。

基于这些原因，在形态分析的基础上，将大概需要进一步修改发展工业机器人类型。可能性之一可能是壳结构安排的CAX（CBY），如图看到使用。 6A条，它可用于加工中心方便与外部周边装置（器），或与安排AAX（BBY）型SCARA机器人暂停修改图看。 6B型，实现了进一步的足够长的基本运动链第二个成员旋转180以外的加工中心°。

                 

图6a                                 图6b

CAX（CBY）                        AAX（BBY）

结论

所提出的选择和机器人系统的开发与服务并联加工中心的建议是基于长期 - 的移动机器人系统和工业机器人形态timeresearch，尊重从而获得一个比较困难的工作区，这些加工中心。一份建议类型集远未完成; 而努力使对这个问题的规范和对可能的解决办法作出贡献。

参考文献

[1] Bělohoubek, P., Kolíbal, Z.: Theknowledge from the Research  inthe Field of Robotics at UT Brno, Czech  Republic. In: Automazione/Automation 1993, BIAS, Milano, Italy, November 23-25, 1993, pp. 723-726

[2]  Kolíbal,Z.: The Theory of the Structures of Basic Kinematic Chains in Industrial Robots and this Effect on their Practical thApplication. In: 8International Workshop on Robotics in Alpe-Adria-Danube Region RAAD 1999, Edited by Franz Freyberger and Günter Schmidt, München, June 17-19, 1999, Technische Universitat München, Germany, 1999, ISBN 3-00-004482-5, pp. 127-132

[3] Knoflí ek, R.- Marek, J.: Obráběcí centra a pr?myslové roboty s paralelní kinematickou strukturou. In: Strojírenská vyroba, ro ník 45, 1997,  .1-2, ISBN 0039-24567, pp. 9-11

[4] Kolíbal, Z.- Bělohoubek, P.: Die Analyse der geeigneten Gestaltung des Industrie-roboters

für die Handhabung bei den Bearbeitungszentren mit paralleler Kinematik. In:. Tagungsband des 2.Chemnitzer Parallelkinematik-Seminar ,Arbeits-genauigkeit von Parallelkinematiken“, 12/13.

April 2000, Verlag Wissenschaftliche Scripten, Zwickau, Germany, ISBN: 3-928921-54-1, pp. 441-455

[5]  Kolíbal, Z.: The theory of basic kinematic chain structures and its effect on their application in the design of industrial robot positioning mechanisms. CERM Akademické nakladatelství, s.r.o. Brno, 2001, ISBN 80-7204-196-7, p. 71

附件2：外文原文