第 1 章 绪论
1.1 研究背景
在现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产
过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中,加工、装配等生产是不连续的。专用
机床是大批量生产自动化的有效办法;程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有
效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外,还有大量的装卸、
搬运、装配等作业,有待于进一步实现机械化。机械臂的出现并得到应用,为这些作业
的机械化奠定了良好的基础。
机械臂:多数是指程序可变的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置称作工业
机器人或通用机器人。
机械臂是一种具有人体上肢的部分功能,工作程序固定的自动化装置。机械臂具有
结构简单、成本低廉、维修容易的优势,但功能较少,适应性较差。目前我国常把具有
上述特点的机器人称为机械臂,而把工业机械称为机器人。
简而言之,机械臂就是用机器代替人手,把工件由某个地方移向指定的工作位置,
或按照工作要求以操纵工件进行加工。
1.2 机械臂国内外研究现状
1.2.1 机械臂的分类
按照臂部运动形式,机械手臂按臂部的运动形式分为四种:a.直角坐标型的臂部
可沿三个直角坐标移动;b.圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作;c.球坐标
型的臂部能回转、俯仰和伸缩;d.关节型的臂部有多个转动关节。
机械手臂按执行机构运动的控制机能,又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制
执行机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作
业。连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动,适用于连续焊接和涂装等作业。
按照程序输入方式机械手臂按程序输入方式区分,有编程输入型和示教输入型两类。
编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过 RS232 串口或者以太网等通信方
式传送到机器人控制柜。示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器
教操纵盒,将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一
遍。另一种是由操作者直接领动执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在
示教过程的同时,工作程序的信息即自动存入程序存储器中。在机器人自动工作时,控