1、 开题报告 工业机器人机械手及其控 制系统设计 系系 别：别： 机械与汽车工程系机械与汽车工程系 专业名专业名称称： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学生姓学生姓名：名： 学学 号：号： 指导教师姓名、职称指导教师姓名、职称： 完成日期 2014 年 1 月 15 日 毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）开题报告 选 题 工业机器人机械手及其控制系统设计 院 系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 本选题的意义及国内外发展状况： 1、 本选题的意义： 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机 器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和
2、控制能力来实现各种功能的 一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工 业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人技术是近 年来新技术发展的重要领域之一，是以微电子技术为主导的多种新兴技术与机 械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。这一技术在工业、农业、国 防、医疗卫生、办公自动化及生活服务等众多领域有着越来越多的应用。工业 机器人在提高产品质量、加快产品更新、提高生产效率、促进制造业的柔性化、 增强企业和国家的竞争力等诸多方面有着举足轻重的地位。而机械手是工业机 器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一；是现代控制理论 与工业生产自
3、动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一 个重要组成部分；是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生 产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污 染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定 的效果，受到机械工业和铁路工业部门的高度重视。机械手的机械结构采用滚 珠丝杆、滑杆、等机械器件；电气方面由交流电机、变频器、传感器、等电子 器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机 电一体化的典型代表仪器之一。因此选择此课题不仅能够丰富知识，开阔眼界， 而且可以将书本上的理论知识应用于实践。实践出真知，
4、实践是检验真理的唯 一标准，所谓纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，只有通过实践才能使自己找 到薄弱环节，查漏补缺。 2、 国内外发展状况： 1954 年，美国人戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该 专利要点为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， 使其实现动作的记录和再现，被称为示教在现机器人，现有机器人基本上都是 该控制方式。1958 年，被誉为“工业机器人之父”的 Joseph F.Engel Berger 创建了世界上第一个机器人公司Unimation 公司，并参与设计了第一台 Unimate 机器人。这是一台用于压铸作业的五轴液压驱动机器人，手臂控制由
5、一 台专用计算机完成。它采用分离式固体数控元件，并装有存储信息的磁鼓，能 够记忆和完成 180 个工作步骤。与此同时，另一家美国公司AMF 公司也开始 研制工业机器人。它主要用于机器之间的物料运输，采用液压驱动。该机器人 的手臂可以绕底座回转，沿垂直方向升降，也可以沿半径方向伸缩。一般认为， 这两种机器人是世界上最早的工业机器人。随着计算机技术和人工智能技术的 飞速发展，机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人 的视觉与触觉就是典型的代表。这些技术的发展推动了机器人概念的延伸。20 世纪 80 年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称之为智能机器人。 水下机器人、空间机
6、器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用 途的机器人相继问世，许多梦想成为了现实。将机器人的技术扩散和渗透到各 个领域，便形成了各式各样的新机器机器人化机器。当前，与信息技术的 交互和融合又产生了“软件机器人” 、 “网络机器人”的名称，这也说明了机器 人所具有的创新活力。 美国的机器人技术一直处于世界领先水平。 在 19671974 年的几年时间里，由于政府对机器人发展重视度不够，且机器人处于发展初期， 价格昂贵，适用性不强，所以发展缓慢。此后，由于美国机器人协会、制造工 工程师协会积极主动的进行机器人技术推广工作，且美国为了高效生产，适应 市场多变的需求，以机器人为核心的柔性自动化生产线恰好有这些优点，所以 机器人技术得以迅猛发展。日本机器人的发展经过了 20 世纪 60 年代的摇篮期， 70 年代的实用化时期，以及 80 年代的普及、提高期 3 个基本阶段。在 1967 年， 日本东京机械贸易公司首次从美国引进机器人。1968 年，日本川崎重工业公司 与美国 Unimation 公司缔结国际技术合作协议，
