伺服电机驱动的单轨道多关节型机器人设计(2)
8 附录35
1.绪论
自1959年美国推出世界第一台Unimate型机器人以来，工业机器人的数量在世界范围内不断地增长，其中有半数为焊接机器人。到目前为止，焊接机器人可以分为三代。第一代为基于示教再现工作方式的焊接机器人，由于操作方便，不需要环境模型，示教时能修正机械结构带来的误差等优点，在焊接生产中得到大量应用。第二代是基于一定传感器信息的离线编程焊接机器人。第三种是装有多种传感器，接受作业指令后能根据客观环境自行编程的高度适应智能型机器人。
伺服电机驱动的单轨道多关节型机器人在现代化日益普遍的现代工业生产中越来越发挥着重要的作用。在很多领域里已经有很多成功运用机器人来完成一些重复繁杂、高精度、高危险的人类难以完成的任务。机器人的出现，使工作效率和生产效益明显得到提高。在一些新的领域内，单轨道多关节型机器人也在慢慢地尝试着被运用进来。关节型机器人的结构类同人的手臂，由几个转动轴，摆动轴和手爪等6~7个自由度组成。如今，生产厂家主要有德国Manutec公司，德国KUKA，德国REIS,日本Motorman,日本Yaskawa和沈阳新松等。关节型机器人的转动轴和摆动轴主要用伺服电机匹配几乎没有反向间隙的精密减速机或直驱力矩电机驱动，而其控制系统其难度也很大。关节型机器人可以是坐立式安装，掉挂式安装，也可以与水平面小于30度角的斜式安装。关节机器人主要应用在汽车焊接和装配等任务中，也可运用在加工成本太高或无法胜任的工作中，如磨齿、异形铣削、壳(腔)内部铣削、磨、抛、切割和焊接等。关节型机器人的优点是可以从不同角度不同方位来工作，速度快，工作效率高。作为关节机器人的简化型机器人SCARA就是两个摆动轴和一个上下运动轴，其特点是简单、经济，适合工作空间小、负载小、高速搬运。相对于平面型关节型机器人，多关节型机器人具有很明显的灵活性优势。
我国的工业机器人从２０世纪８０年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，已基本掌握了机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有１３０多台套喷漆机器人在２０多家企业的近３０条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊接线上。目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位２００多家，拥有量为３５００台左右，其中国产占２０％，其余都是从日本、美国、瑞典等４０多个国家引进的。２０００年已生产各种类型工业机器人和系统３００台套，机器人销售额６.７４亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为４７亿元。据专家对国内５４２家用户以及汽车、电子电器、
工程机械３个行业的部分用户进行统计分析，就全国而言，弧焊、点焊、装配、喷涂机器人应用的最多；其次是搬运、上下料（冲压、压铸、铸锻、注塑等用的大多是上下料机器人）；再次是包装、码垛、拆垛机器人和密封涂胶机器人，其他机器人用量很少。就行业而言，汽车行业以焊接、喷涂、涂胶作业较多，冲压、搬运、装配次之；电子电器行业集中在装配，如大连华录一家就用了近３００台，其次是搬运和喷涂；工程机械行业集中用于弧焊，喷涂其次。此外包装、码垛、拆垛机器人目前主要用于石化、轻纺和烟草行业。据对我国７２４家用户行业统计分析，大机械行业（机械制造和汽车工业）共４６７家，占用户的６５％，电子电器和邮电通讯９２家，占用户的１３％。可见目前我国工业机器人主要应用在汽车、机械制造等行业。