I第1章緒論1.1課題的背景在二十世紀(jì)八十年代初，在日本和歐洲國家，在促進(jìn)處理搬運(yùn)自動化和智能機(jī)器人自動化的一些方向擁有了十分大的進(jìn)展[1]。在“七八五”這個時間段里，我們國家的一些科研院所和重點(diǎn)的工科院校也對搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制進(jìn)行了鉆研和開發(fā)，并且擁有了一些十分可觀的成績。1.1.1國外搬運(yùn)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀國外的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的十分的早。日本把機(jī)器人的技術(shù)用在搬運(yùn)機(jī)的操作上是在上世七十年代初期[2]。到現(xiàn)在為止，世界上的發(fā)達(dá)國家的機(jī)器人公司全都引進(jìn)可靠性高、性能強(qiáng)、速度快、精度高的搬運(yùn)機(jī)器人，把這類機(jī)器人用于各種載荷、運(yùn)行空間和運(yùn)動環(huán)境。搬運(yùn)機(jī)器人研究開發(fā)的市場主要分布在歐洲和日本等工業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)。以ABB作為代表的歐洲搬運(yùn)機(jī)器人企業(yè)和以FANUC作為代表的日本搬運(yùn)機(jī)器人企業(yè)為主[3]。ABB是世界上機(jī)器人研究領(lǐng)先的企業(yè)，它在搬運(yùn)工作上擁有著十分先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)方法。上世紀(jì)七十年代，ABB研究出了全球第一個電動機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，隨著技術(shù)的積累，ABB公司最近開發(fā)了IRB460，這是世界上最快的緊湊型四軸搬運(yùn)機(jī)器人[4]。所需要的位置大小十分的小，只有4%的同類機(jī)器人。IRB460更適合在工廠狹窄空間內(nèi)高速運(yùn)行。根據(jù)不同企業(yè)的要求，ABB公司也研發(fā)了一些特種機(jī)器人。IRB360是一種實現(xiàn)高精度裝卸作業(yè)的并聯(lián)機(jī)器人，其工作范圍可達(dá)1600mm。這種搬運(yùn)機(jī)器人是一種高速靈活的的工業(yè)機(jī)器人，可以與可視化軟件集成。對于搬運(yùn)技術(shù)的使用，ABB機(jī)器人自帶有搬運(yùn)夾具和集成視覺軟件程序，機(jī)器人工作室，碼垛PowerPac該種軟件不用任何機(jī)器人編程經(jīng)驗就可以進(jìn)行應(yīng)用，來滿足最終用戶對碼垛技術(shù)實現(xiàn)的所有需求[5]。德國庫卡機(jī)器人企業(yè)是全球最厐大的機(jī)器人應(yīng)用制造企業(yè)之一，它涵蓋了所有類型的機(jī)器人，具有所有的應(yīng)用和負(fù)載水平。泰坦是當(dāng)前全球市場上一種十分強(qiáng)大的搬運(yùn)機(jī)器人，這種機(jī)器人主要是用在包裝和篩選貨物方面的[6]。它負(fù)載能力十分的極大，可以工作的范圍為也很大，重復(fù)定位精度可達(dá)-0.2～+0.2。氣勢恢宏，榮獲世界公認(rèn)的紅點(diǎn)設(shè)計獎。當(dāng)庫卡工業(yè)機(jī)器人長時間不發(fā)生運(yùn)動的時侯，伺服系統(tǒng)會把總電源進(jìn)行關(guān)閉，來節(jié)約能量的損失，從而減少工作的成本。日本的FANUC公司在上世紀(jì)七十年代成立。世界上有80多家分公司和子公司。FANUC機(jī)器人有200多種不同的系列，負(fù)載能力有大有小，運(yùn)動范圍從嬰兒機(jī)器人（r=600mm）靠近人手臂到類似大型起重機(jī)的m-2000ia系列。FANUC公司是全球唯一可以制造視覺系統(tǒng)的企業(yè)。FANUC把可視化軟件安裝在工業(yè)機(jī)器人操作系統(tǒng)中，從而擁有了可靠性十分高的可視化功能[7]。FANUC公司所生產(chǎn)的搬運(yùn)機(jī)器人可以搬運(yùn)250Kg的重物，工作半徑為100米，工作周期為1500個周期/小時。該內(nèi)密封含有相應(yīng)的食品生產(chǎn)用油脂，增強(qiáng)了包裝食品的排放和處理的防銹專用類型，并將第四軸的速度提高到12.57rad/s的高速機(jī)械手腕型。同時，可以選擇視覺系統(tǒng)[8]。1.1.2國內(nèi)搬運(yùn)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀我們國家的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的研究在上世紀(jì)中期，研發(fā)的工業(yè)機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)方式是直角坐標(biāo)式工業(yè)機(jī)器人和關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人。近年來，搬運(yùn)機(jī)器人研發(fā)實力的各種大型企業(yè)層出不窮[9]。上海一家科技企業(yè)和上海交通大學(xué)共同開發(fā)了TPR系列的搬運(yùn)機(jī)器人。TPR系列的工業(yè)機(jī)器人擁有一種特殊的四連桿機(jī)構(gòu)，和日本FANUC搬運(yùn)機(jī)器人相像。運(yùn)用了運(yùn)動控制卡、工業(yè)控制機(jī)來完成工業(yè)機(jī)器人的控制[10]。工業(yè)控制機(jī)進(jìn)行核心算法的輸入，從而使搬運(yùn)機(jī)器人擁有很高的生產(chǎn)能力。清華大學(xué)和北京理工大學(xué)一起研發(fā)的搬運(yùn)機(jī)器人[11]?？梢猿惺茌^大負(fù)載，搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與其他市面上的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)不同。用滾珠絲杠在各個關(guān)節(jié)間驅(qū)動。搬運(yùn)機(jī)器人是每個關(guān)節(jié)的直接驅(qū)動方式十分先進(jìn)。這樣驅(qū)動方式能降低電動機(jī)的功率，并且不用氣缸等部件[12]。我們國家的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)和國外的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)相比，在產(chǎn)品研究方面和國外的工業(yè)機(jī)器人仍有十分大的差距。外國公司控制著大部分的技術(shù)，國外的自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)比國內(nèi)多[13]。所以，研究擁有核心競爭力和自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，現(xiàn)在已經(jīng)成為了我們國家的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的一項緊迫任務(wù)[14]。1.2課題的目的與意義跟隨著我們國家包裝和搬運(yùn)等有關(guān)于物流行業(yè)的快速發(fā)展，當(dāng)代市場的需求和生產(chǎn)效率之間的矛盾日益加劇。對搬運(yùn)機(jī)器人的生產(chǎn)效率提出的要求更高了[15]。但是當(dāng)前我們國家的搬運(yùn)機(jī)器人的市場是由國外工業(yè)機(jī)器人公司所壟斷，我們國家內(nèi)的外國搬運(yùn)機(jī)器人產(chǎn)品的銷售已達(dá)到5億元。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低成本搬運(yùn)機(jī)器人的研發(fā)，已經(jīng)成為了我國工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域必須要解決的問題。搬運(yùn)的自動化功能可以保護(hù)工作人員的人身安全，減少搬運(yùn)產(chǎn)品過程中的毀壞，并且能夠快速的把物品放置整齊[16]。搬運(yùn)機(jī)器人可以幫助人們進(jìn)行人們不愿意做的單調(diào)的工作，從而來降低勞動成本，提高搬運(yùn)產(chǎn)品的速度，提高工人勞動生產(chǎn)率。搬運(yùn)機(jī)器人的研究與分析具備十分遼闊的市場前景。1.3課題研究的主要內(nèi)容（1）根據(jù)任務(wù)書中要求的機(jī)器人承受載荷、機(jī)械臂運(yùn)動空間和速度，設(shè)計出一種四自由度搬運(yùn)機(jī)器人，采用UG、CAD等軟件進(jìn)行設(shè)計本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)。（2）根據(jù)末端負(fù)載及各機(jī)構(gòu)部件之間的尺寸計算并確定出機(jī)器人腕部、機(jī)器人腰部、機(jī)器人小臂和機(jī)器人大臂相對應(yīng)的減速機(jī)、電機(jī)、聯(lián)軸器及軸承的計算和選型。（3）對機(jī)器人旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，對應(yīng)生產(chǎn)實際要求，進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動設(shè)計。（4）針對搬運(yùn)機(jī)器人的一些平衡問題進(jìn)行分析，從而選擇合理的平衡措施，使搬運(yùn)機(jī)器人在工作運(yùn)動中時刻位于平衡的狀態(tài)。

第2章搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計方案的確定2.1搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計的是一款負(fù)載為100kg的四自由度搬運(yùn)機(jī)器人。搬運(yùn)機(jī)器人是一種可以進(jìn)行自動化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。其主體分為機(jī)器人腰部、機(jī)器人大臂、機(jī)器人小臂、機(jī)器人腕部四部分2.1.1搬運(yùn)機(jī)器人基本參數(shù)由于設(shè)計要求，初步設(shè)定機(jī)器人的各種參數(shù)如表2-1所示。表2-1搬運(yùn)機(jī)器人的基本參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)本體構(gòu)造4自由度最大速度腰部140°/s載荷100kg大臂140°/s重復(fù)定位精度+0.5~-0.5mm小臂140°/s動作范圍腰部+180°~-180°腕部305°/s大臂+90°~-45°本體重量1700kg小臂+15.5°~-120°末端執(zhí)行器重量100kg腕部+360°~-360°功率2.1.2搬運(yùn)機(jī)器人整體設(shè)計搬運(yùn)機(jī)器人主體由機(jī)器人底座、機(jī)器人腰部、機(jī)器人腕部、機(jī)器人大臂和機(jī)器人小臂組成。機(jī)器人的底座為搬運(yùn)機(jī)器人的整體重量提供承載。機(jī)器人底座在地面上固定，為機(jī)器人腰部提供支持，機(jī)器人腰部可以在底座上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。機(jī)器人腰部為大臂提供支撐，機(jī)器人大臂在機(jī)器人腰部上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。機(jī)器人小臂在機(jī)器人大臂一端進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人腕部在機(jī)器人小臂一端旋轉(zhuǎn)。搬運(yùn)機(jī)器人可以用于箱類等物品的搬運(yùn)。機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。1-三角保持架2-大臂傳動連桿3-小臂傳動連桿4-腕部水平保持連桿5-腕部6-大臂7-腰部圖2-1機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)（1）機(jī)器人的底座與機(jī)器人的腰部相連接，并且垂直于軸線。（2）機(jī)器人的腰部安裝在機(jī)器人的底座上，給機(jī)器人的整個機(jī)械臂提供足夠的支撐。（3）在機(jī)器人腕部與和機(jī)器人小臂之間設(shè)置一個旋轉(zhuǎn)接頭，通過串聯(lián)平行四邊形機(jī)構(gòu)將端部接頭與臂部重疊，以滿足手腕的可控性。為了保持端腕的軸線垂直于地面，搬運(yùn)機(jī)器人采用平行四邊形的原理，通過保持水平方向上的兩個平行四邊形和水平方向的鏈節(jié)來保持手腕的軸線垂直于地面。2.2搬運(yùn)機(jī)器人的驅(qū)動方式由于電力驅(qū)動有不需能量轉(zhuǎn)換、控制靈活、使用方便、噪聲較小、起動力矩大等優(yōu)點(diǎn)而在機(jī)器人中廣泛選用，目前額定負(fù)載在1000N以下的工業(yè)機(jī)器人中大多采用電力驅(qū)動。本次設(shè)計研究的抓取機(jī)械臂的額定負(fù)載一般，體積和重量均要求小。綜上所訴，機(jī)器人腰部、機(jī)器人大臂和機(jī)器人小臂要求動力輸出穩(wěn)定、傳遞的功率大，使用伺服電動機(jī)驅(qū)動，腕部所需傳動功率不大，決定使用步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動。因此本次設(shè)計所選用的驅(qū)動方式是電機(jī)驅(qū)動。2.4搬運(yùn)機(jī)器人的傳動方式因為使用了電機(jī)驅(qū)動，所以驅(qū)動的特點(diǎn)是可以實現(xiàn)無級變速，但是輸出的力矩比較小，需要通過傳動機(jī)構(gòu)加大力矩達(dá)到要求的動力。所以需要一個能夠提供比較大的傳動比體積越小，重量越輕越好，傳動時變形要小，減小振動。在傳動時要減小空行程，需要比較好的控制精度，操作精度。需要比較長時間的使用，價格要合適。常見的傳動方式有帶傳動，其應(yīng)用廣泛但精度不高。齒輪傳動通過齒輪間的相互嚙合傳遞動能應(yīng)用最多。鏈傳動由兩個齒輪之間通過一條閉合的鏈條傳遞動能。蝸桿傳動蝸桿與渦輪之間的嚙合。螺桿傳動通過螺桿螺母實現(xiàn)傳動，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動變成直線運(yùn)動。選用齒輪輪系與電機(jī)進(jìn)行連接，結(jié)構(gòu)緊湊，通過不同的齒輪實現(xiàn)提高力矩加大達(dá)到要求的力矩。由于機(jī)構(gòu)運(yùn)行中的沖擊震動比較大，為了提高機(jī)械壽命不能直接讓電機(jī)與連桿傳動，為了不影響機(jī)械傳動的精度，還應(yīng)該使用齒輪與電動機(jī)進(jìn)行傳動。因此此次設(shè)計中主要用運(yùn)用的傳動方式為齒輪傳動。2.5制動器每個機(jī)器都需要一個或多個制動器，常見的制動器類似與汽車的剎車，車床的的停止。能夠?qū)⑦\(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械通過摩擦，電磁等方式進(jìn)行緩慢或快速的停止運(yùn)轉(zhuǎn)。制動器一般可分為機(jī)械制動器和電氣制動器兩類。在此次機(jī)器人的設(shè)計中要考慮到工作完成后停止運(yùn)作或因為某種原因非常規(guī)的停止機(jī)器，或者在突然停電時需要防止由于部件下滑所帶來的影響。需要選用合適的制動器來控制這些行為的完成。常用制動器可分為機(jī)械制動、氣壓制動、液壓制動。2.4.1機(jī)械制動器在機(jī)器人的設(shè)計中制動器有螺旋式自動加載制動器、盤式制動器、閘瓦式制動器和電磁制動器等幾種。目前符合本次設(shè)計需要的是電磁制動器。由于選用了伺服電機(jī)作為整個機(jī)器人的動力系統(tǒng)的動力源，所以電磁制動器比較合適。電磁制動器的原理是用彈簧力制動的盤式制動器，當(dāng)有電時電流通過線圈，形成磁場與彈簧力平衡，制動器打開，這樣就不會進(jìn)行制動作用，是不起任何作用的，但是當(dāng)沒用電源進(jìn)行供電時時沒有電流從線圈中走過沒有磁場與彈簧力形成反作用力所以在彈簧力的作用下處于閉合狀態(tài)，制動器處于制動狀態(tài)發(fā)揮作用。所以此類制動器也被形象的叫做無勵磁動作型電磁制動器。并且這種制動器常常適用于安全制動場合，因此也叫安全制動器。2.4.2電氣制動器電動機(jī)是通電時電流通過線圈與電動機(jī)內(nèi)的磁場形成作用力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的裝置可以將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，電氣制動設(shè)計中由于采用直流伺服電機(jī)所以可以采用的是電器抱閘。因機(jī)器人的一些部位在他停止轉(zhuǎn)動的時候會自動的下落。在關(guān)節(jié)的制動上采用電氣制動，可以在不附加部件的條件下，只是通過軟件就能控制實現(xiàn)電器制動。避免了添加機(jī)械制動器所帶來的質(zhì)量增加和成本的增加。是比較好的實現(xiàn)制動目的的方式。在電動機(jī)停轉(zhuǎn)時候有一個相反方向的力矩使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。有比較好的優(yōu)勢在于停止平穩(wěn)，能夠比較精準(zhǔn)的停止，能夠在仍然有一定負(fù)載時下降速度并停止本章小結(jié)本章主要是介紹了搬運(yùn)機(jī)器人的技術(shù)要求，提出搬運(yùn)機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，選擇了搬運(yùn)機(jī)器人的驅(qū)動方式和傳動方式。為接下來的設(shè)計步驟打好了技術(shù)理論基礎(chǔ)。第3章機(jī)器人腰部的詳細(xì)設(shè)計3.1腰部減速器的選型與計算設(shè)機(jī)器人腰部、機(jī)器人大臂、機(jī)器人小臂和機(jī)器人腕部繞各自中心軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量分別為J1、J2、J3和J4。根據(jù)平行軸定理可得繞腰部旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的的轉(zhuǎn)動慣量由公式（3-1）（3-1）m1、m2、m3、m4分別為機(jī)器人腰部、機(jī)器人大臂、機(jī)器人小臂及機(jī)器人腕部的估算質(zhì)量。經(jīng)過查閱相關(guān)資料可大致估算出各個部件的質(zhì)量。機(jī)器人腰部的質(zhì)量不僅僅是機(jī)器人本身的質(zhì)量，也是機(jī)器人小臂、機(jī)器人大臂和機(jī)器人腕部上的電動機(jī)和減速器的質(zhì)量總和。由于機(jī)器人大臂、機(jī)器人小臂和機(jī)器人腕部繞各自重心軸的轉(zhuǎn)動慣量相對較小可以忽略不計，機(jī)器人腰部的重心在旋轉(zhuǎn)軸的軸線上。因此，由結(jié)構(gòu)、、估算出的數(shù)值分別為300mm、900mm、1900mm。（3-2）等效轉(zhuǎn)矩：研究負(fù)載特性：（3-3）計算平均負(fù)載轉(zhuǎn)矩：（3-4）因此選擇RV減速器作為機(jī)器人腰部旋轉(zhuǎn)的減速器最為合適。其基本參數(shù)如表3-1所示。表3-1RV減速器基本參數(shù)型號RV-500C轉(zhuǎn)動慣量/0.34減速比121最大轉(zhuǎn)速/rpm24額定轉(zhuǎn)矩/Nm5537最大轉(zhuǎn)矩/Nm95003.2腰部電動機(jī)的選型與計算由轉(zhuǎn)速和上述計算的機(jī)器人腰部在啟動階段加速度初選伺服電機(jī)SGMGV-20A。減速機(jī)輸出端的負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量換算到電機(jī)端后轉(zhuǎn)動慣量由公式（3-5）（3-5）負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量與減速器輸入軸的轉(zhuǎn)動慣量之和與伺服電動機(jī)本身轉(zhuǎn)動慣量之比：（3-6）在啟動加速階段，加速力矩與加速值成正比。（3-7）伺服電機(jī)能提供到減速機(jī)末端的最大力矩由公式（3-8）（3-8）伺服電機(jī)提供到減速機(jī)末端的轉(zhuǎn)速由公式（3-9）（3-9）伺服電機(jī)提供給減速器末端的轉(zhuǎn)速大于關(guān)節(jié)的額定轉(zhuǎn)速。所以電動機(jī)基本參數(shù)如表3-2所示。表3-2電動機(jī)基本參數(shù)型號SGMGV-44A額定功率/kw4.4額定轉(zhuǎn)速/rpm1500轉(zhuǎn)動慣量/67.5最大轉(zhuǎn)速/rpm3000額定轉(zhuǎn)矩/Nm28.4最大轉(zhuǎn)矩/Nm71.1本章小結(jié)本章主要是介紹了搬運(yùn)機(jī)器人腰部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，選擇搬運(yùn)機(jī)器人腰部旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動方式為電機(jī)驅(qū)動，并且選擇了搬運(yùn)機(jī)器人腰部運(yùn)動所需要的電動機(jī)和減速器的型號。

第4章機(jī)器人機(jī)械臂的詳細(xì)設(shè)計4.1機(jī)器人小臂的設(shè)計機(jī)器人小臂是連接機(jī)器人大臂和機(jī)器人腕部的重要部件之一，其結(jié)構(gòu)需要有良好的剛性和韌性，選擇其減速器和電動機(jī)的型號應(yīng)符合機(jī)器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。4.1.1小臂減速器的選型與計算小臂減速器位于搬運(yùn)機(jī)器人的小臂關(guān)節(jié)處，計算小臂關(guān)節(jié)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。由平行軸定理可知腰部旋轉(zhuǎn)時腰部軸所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量為：根據(jù)查閱相關(guān)資料，可以得出各部分重量間的比例關(guān)系m1=460kg、m2=130kg、m3=100kg、m4=245kg。等效轉(zhuǎn)矩：研究負(fù)載特性，計算平均負(fù)載轉(zhuǎn)矩：計算平均負(fù)載轉(zhuǎn)矩：滿足所有要求規(guī)格，因此減速器選擇RV減速器，并且選定的RV-160E減速器基本參數(shù)如表4-1所示。表4-1RV減速器基本參數(shù)型號RV-160E轉(zhuǎn)動慣量/0.25減速比81最大轉(zhuǎn)速/rpm50額定轉(zhuǎn)矩/Nm1774最大轉(zhuǎn)矩/Nm78404.1.2小臂電機(jī)的選型與計算由轉(zhuǎn)速和上述計算中機(jī)器人小臂在啟動階段加速度初選伺服電機(jī)SGMGV-2。機(jī)器人小臂減速器輸出端的負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)換為電機(jī)端：負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量與減速機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)動慣量之和與伺服電機(jī)自身轉(zhuǎn)動慣量的比值為：機(jī)器人小臂旋轉(zhuǎn)軸啟動加速度成比例的關(guān)系的加速階段，扭矩和加速度值：伺服電機(jī)可以被提供給的最大轉(zhuǎn)矩減速器的末端：伺服電機(jī)提供到減速機(jī)端部的轉(zhuǎn)速為：負(fù)載啟動所需的起動轉(zhuǎn)矩小于伺服電機(jī)可以提供給減速器端部的最大轉(zhuǎn)矩，而伺服電機(jī)提供給減速器端部的速度要大于關(guān)節(jié)的最大返回角速度。電動機(jī)的基本參數(shù)如表4-2所示。表4-2伺服電機(jī)基本參數(shù)型號SGMGV-20A額定功率/kw1.8額定轉(zhuǎn)速/rpm1500轉(zhuǎn)動慣量/26最大轉(zhuǎn)速/rpm3000額定轉(zhuǎn)矩/Nm11.5最大轉(zhuǎn)矩/Nm28.74.2機(jī)器人大臂的設(shè)計機(jī)器人大臂是連接機(jī)器人小臂和機(jī)器人腰部的重要部件之一，其結(jié)構(gòu)需要有良好的剛性和韌性，選擇其減速器和電動機(jī)的型號應(yīng)符合機(jī)器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。4.2.1大臂減速器的選型與計算機(jī)器人大臂安裝的減速器位于搬運(yùn)機(jī)器人的大臂關(guān)節(jié)處，為了計算機(jī)器人大臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的驅(qū)動力矩，需要機(jī)器人整體的尺寸參數(shù)，機(jī)器人的本體重量為1700kg。根據(jù)平行軸定理，可得繞大臂旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量為：據(jù)查閱相關(guān)資料，可以得出各部分重量間的比例關(guān)系m1=460kg、m2=130kg、m3=100kg、m4=245kg。等效轉(zhuǎn)矩：研究負(fù)載特性：計算平均負(fù)載轉(zhuǎn)矩：滿足所有要求規(guī)格，因此選擇RV減速器作為小臂運(yùn)動的減速器，型號為RV-160E。其基本參數(shù)如表4-3所示。表4-3減速器的基本參數(shù)型號RV-160E轉(zhuǎn)動慣量/0.25減速比81最大轉(zhuǎn)速/rpm50額定轉(zhuǎn)矩/Nm1774最大轉(zhuǎn)矩/Nm78404.2.2大臂電機(jī)的選型與計算由轉(zhuǎn)速和上述計算的小臂在啟動階段加速度初選伺服電機(jī)SGMGV-20A。大臂減速機(jī)輸出端的負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)換為電機(jī)端：負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量與減速機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)動慣量之和與伺服電機(jī)自身轉(zhuǎn)動慣量的比值為：在啟動加速階段，加速扭矩與加速度值成正比：伺服電機(jī)能提供到減速機(jī)末端的最大力矩為：伺服電機(jī)提供到減速機(jī)末端的轉(zhuǎn)速為：伺服電機(jī)對減速器末端所提供的轉(zhuǎn)速大于關(guān)節(jié)的額定轉(zhuǎn)速，故所選電機(jī)與減速器相適應(yīng)，所以伺服電機(jī)基本參數(shù)如表4-4所示。表4-4伺服電機(jī)基本參數(shù)型號SGMGV-20A額定功率/kw1.8額定轉(zhuǎn)速/rpm1500轉(zhuǎn)動慣量/26最大轉(zhuǎn)速/rpm3000額定轉(zhuǎn)矩/Nm11.5最大轉(zhuǎn)矩/Nm28.7本章小結(jié)本章主要是介紹了搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械臂的整體設(shè)計，分別對機(jī)器人大臂和機(jī)器人小臂的電動機(jī)和減速器進(jìn)行了選型計算，并完成了機(jī)器人機(jī)械臂的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。第5章機(jī)器人腕部詳細(xì)設(shè)計5.1腕部減速器的選型與計算腕部減速器位于搬運(yùn)機(jī)器人的腕部關(guān)節(jié)處。在機(jī)械臂的前端，主要功能是驅(qū)動夾具的旋轉(zhuǎn)。端部載荷由夾持器和包裝箱兩部分組成。將夾持器和包裝箱看成一個整體，想象其是一個長方體，長度、寬度和高度分別為A、B和C，可用于計算慣性矩：本文設(shè)計的搬運(yùn)機(jī)器人的承受負(fù)載為100kg，長方體負(fù)載的尺寸為長為1m、寬為0.8m、高為0.5m。代入上式得：機(jī)器人腕部旋轉(zhuǎn)軸的速度和加速度分別為其中腕部旋轉(zhuǎn)軸的額定轉(zhuǎn)速為n4，腕部旋轉(zhuǎn)的角加速度為a4。故腕部旋轉(zhuǎn)軸在啟動加速階段的加速力矩為研究負(fù)載特性：計算平均負(fù)載轉(zhuǎn)矩：因此選擇RV減速器作為機(jī)器人腕部旋轉(zhuǎn)的減速器，其基本參數(shù)如表5-1所示。表5-1RV減速器基本參數(shù)型號RV-50C-36.75-A-B轉(zhuǎn)動慣量/1.82減速比90最大轉(zhuǎn)速/rpm50額定轉(zhuǎn)矩/Nm360最大轉(zhuǎn)矩/Nm17655.2腕部電動機(jī)的選型與計算由轉(zhuǎn)速和上述計算的機(jī)器人腰部在啟動階段加速度初選伺服電機(jī)型號為SGMGV-13A。腕部減速器輸出慣性力矩轉(zhuǎn)換為電機(jī)端：負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量與減速機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)動慣量之和與伺服電機(jī)自身轉(zhuǎn)動慣量的比值為：伺服電機(jī)對減速器端部的最大轉(zhuǎn)矩為：伺服電機(jī)提供到減速機(jī)末端的轉(zhuǎn)速為：負(fù)載啟動所需的起動轉(zhuǎn)矩小于伺服電機(jī)可提供給減速器端部的最大轉(zhuǎn)矩，而伺服電機(jī)提供給減速器端部的速度大于關(guān)節(jié)的最大返回角速度，因此所選擇的伺服電機(jī)和減速器是合適的。所以電動機(jī)基本參數(shù)如表5-2所示。表5-2伺服電機(jī)基本參數(shù)型號SGMGV-13A額定功率/kw1.3額定轉(zhuǎn)速/rpm1500轉(zhuǎn)動慣量/22最大轉(zhuǎn)速/rpm3000額定轉(zhuǎn)矩/Nm8.34最大轉(zhuǎn)矩/Nm23.35.3聯(lián)軸器的選型與計算1.聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩2.聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩因此聯(lián)軸器選用A型平鍵套筒式聯(lián)軸器。因為聯(lián)軸器產(chǎn)生的許用扭矩大于計算出的扭矩，機(jī)器人腕部減速器輸出軸的直徑為25mm。所以聯(lián)軸器基本參數(shù)如表5-3所示。表5-3聯(lián)軸器的具體參數(shù)Dh7軸直徑/mm許用轉(zhuǎn)矩/N.m平鍵GB/T10996-2003緊定螺釘GB/T117-2000251258×25M6×10套筒聯(lián)軸器與軸間的定位靠平鍵連接，緊定螺釘也起定位作用。套筒聯(lián)軸器與軸的裝配如圖5-1所示。圖5-1平鍵套筒聯(lián)軸器與軸的裝配圖3.驗算套筒的扭矩強(qiáng)度和鍵的擠壓強(qiáng)度套筒的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度：由套筒的材料為45號鋼，由《機(jī)械設(shè)計》表15-3查得，許用切應(yīng)力為25～45Mpa，則所選套筒滿足強(qiáng)度要求。5.4軸承的選型由于機(jī)器人腕部旋轉(zhuǎn)不是高速旋轉(zhuǎn)，承受的負(fù)荷是軸向負(fù)荷，所以選擇深溝球軸承，成對使用。由《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》，選擇軸承型號為3305C，具體參數(shù)如表5-4所示：表5-4軸承的具體參數(shù)軸承型號dDBa基本額定動載荷/KN額定靜載/KN3305C25621713.121.515.8軸承的布置為預(yù)緊裝置，以提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加剛度并減小軸的振動。本章小結(jié)本章主要是介紹了搬運(yùn)機(jī)器人腕部的整體設(shè)計，對機(jī)器人腕部所使用的電動機(jī)和減速器進(jìn)行了選型計算，選擇了合適的聯(lián)軸器和軸承。并完成了機(jī)器人腕部的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。第6章機(jī)器人的平衡分析6.1工業(yè)機(jī)器人平衡原理及分類工業(yè)機(jī)器人的平衡對工業(yè)機(jī)器人的未來發(fā)展起著十分重要的作用。機(jī)器人能否正常的工作往往取決于平衡系統(tǒng)的質(zhì)量好壞。選擇合適的方式來改變機(jī)器人的運(yùn)動特性平衡、提高機(jī)器人的整體性能、提高機(jī)器人的操作精度、減輕機(jī)器人的重量是非常重要的。工業(yè)機(jī)器人常用的平衡方法有圓柱、重力、彈簧和彈簧凸輪。其中，工業(yè)機(jī)器人的重力平衡結(jié)構(gòu)非常簡單。如果繼電器桿的負(fù)載增加，那么所需的驅(qū)動扭矩也會增加。重力平衡適用于重量小的臂架結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整部件可以使機(jī)器人平衡。該方法結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，對環(huán)境溫度變化不敏感。由于彈簧剛度不可調(diào)，在不同的載荷和位置下很難達(dá)到完全平衡。此外，因為彈簧平衡受到彈簧大小的限制，因此過程受到限制，通常使用中和小負(fù)載的機(jī)械臂進(jìn)行平衡。重力彈簧組合具有一個共同的優(yōu)點(diǎn)彈簧余量余量余量重力和其克服許多它們的各種缺點(diǎn)，在很大的范圍里實現(xiàn)平衡。其平衡結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。1-彈簧式平衡缸2-基座3-大臂4-機(jī)器人大臂旋轉(zhuǎn)軸圖6-1平衡缸機(jī)構(gòu)示意圖6.2工業(yè)機(jī)器人平衡系統(tǒng)的主要目的設(shè)置平衡系統(tǒng)的主要目的為以下兩點(diǎn)。（1）提高精度驅(qū)動系統(tǒng)。靜態(tài)負(fù)載平衡系統(tǒng)的合理設(shè)計會降低傳輸系統(tǒng)中，從而降低了摩擦驅(qū)動部件，摩擦和變形。尤其在重載大尺寸情況下，傳動系統(tǒng)的壽命和精度將顯著提高。（2）減輕機(jī)器人每個位置部件的重量。所謂偏轉(zhuǎn)力矩，就是抓取物體的自重，以及每根連接桿對不垂直于水平面的各個關(guān)節(jié)軸的自重。由于偏置力矩的存在，機(jī)器人無法保持自身的平衡。此外，由于機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動范圍相對比較大，機(jī)器人在每個位置都有不同的偏移轉(zhuǎn)矩，所以過大的偏移轉(zhuǎn)矩和波動對驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動功率的影響是非常顯著的。6.3工業(yè)機(jī)器人平衡措施現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人平衡方式主要有下述四種。（1）附加彈簧平衡系統(tǒng)。力通過改變彈簧支點(diǎn)的相對位置來儲存或施加能量來平衡該法結(jié)松簡單、保養(yǎng)方便平衡性能較好。然而，當(dāng)機(jī)器人的負(fù)載和重量改變時，彈簧剛度系數(shù)無法調(diào)整。該方法可用于平衡工業(yè)機(jī)器人的小臂與各種類型的中小型負(fù)載。（2）附加平衡重量使機(jī)器人臂桿的重心落在驅(qū)動軸線上或附近。方法簡單可靠并可獲得完全平衡。驅(qū)動系統(tǒng)和具有驅(qū)動手腕自由度的電機(jī)可以巧妙地布置。電動機(jī)的重量是用來使總質(zhì)量中心離傳動軸不遠(yuǎn)，然后再加上適當(dāng)?shù)呐渲厥蛊渫耆胶?。然而，這種方法增加了身體的重量和慣性，使動態(tài)特性惡化，增加平衡后續(xù)吊桿的難度。因此,該類方法主要用于電機(jī)驅(qū)動的機(jī)器人小臂的平衡。（3）除驅(qū)動電機(jī)外，還有額外的平衡電機(jī)，每個萬向節(jié)的驅(qū)動軸都連接到平衡電機(jī)上，專門用來平衡其偏壓扭矩。該方法效果最佳，但是通過將電機(jī)和控制系統(tǒng)加倍，所以這種措施并沒有在工業(yè)機(jī)器人上進(jìn)行應(yīng)用。（4）增設(shè)氣缸平衡系統(tǒng)。該方法的原理類似于彈簧平衡系統(tǒng)。其特點(diǎn)是設(shè)計緊湊，容量大，這可根據(jù)缸內(nèi)壓力平衡工作負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。因此，多數(shù)用在重載機(jī)器人大臂平衡系統(tǒng)上。本章小結(jié)本章介紹了搬運(yùn)機(jī)器人的平衡原理，簡單敘述搬運(yùn)機(jī)器人研究平衡系統(tǒng)的目的和意義，并且說明了使搬運(yùn)機(jī)器人在運(yùn)動時保持平衡的一系列措施。結(jié)論本次所設(shè)計的搬運(yùn)機(jī)器人是一款負(fù)載為100kg的四自由度搬運(yùn)機(jī)器人。搬運(yùn)機(jī)器人是一種可以進(jìn)行自動化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。搬運(yùn)機(jī)器人主體由機(jī)器人底座、機(jī)器人腰部、機(jī)器人腕部、機(jī)器人大臂和機(jī)器人小臂組成。主要對四自由度搬運(yùn)機(jī)器人的各個結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，并且對各個關(guān)節(jié)中至關(guān)重要的部件進(jìn)行選型與計算。研究機(jī)器人平衡原理，羅列出4項保持搬運(yùn)機(jī)器人平衡的措施。致謝短短的一學(xué)期已經(jīng)過去了，我的畢業(yè)設(shè)計也已經(jīng)告一段落了。在設(shè)計過程中，我遇到了很多問題，這些問題的解決與我的指導(dǎo)教師霍春燕老師的幫助是分不開的。本文的研究工作是在我的指導(dǎo)教師霍春燕老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的?；舸貉嗬蠋熢趯W(xué)習(xí)方法、工作方法和研究思路等方面給予了我許多啟迪，同時，她對我的研究工作也提出了寶貴的建議和意見，使我在研究工作中不斷取得新的進(jìn)展?；舸貉嗬蠋熒詈竦膶I(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和求實創(chuàng)新的工作作風(fēng)深深的影響著我。在此，謹(jǐn)向霍春燕老師致以我最崇高的敬意和真摯的感謝！感謝我的家人和朋友對我生活上的關(guān)心，學(xué)習(xí)和工作的支持，這些使得我能夠安心的完成我的研究工作。最后，對在我的學(xué)習(xí)和成長道路上給予幫助的所有老師和朋友們表示深深地感謝。參考文獻(xiàn)成大先，王德夫，李長順．機(jī)械設(shè)計圖冊[J]．化學(xué)工業(yè)出版社，2016李愛成．關(guān)節(jié)式碼垛機(jī)器人本體設(shè)計與運(yùn)動學(xué)分析[D]．安徽：合肥工業(yè)大學(xué)，2013黃龍，康建，陳寧新．機(jī)器人氣缸活塞平衡系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[J]．機(jī)器人學(xué)報，2000李偉．六自由度關(guān)節(jié)式機(jī)器人控制系統(tǒng)開發(fā)[D]．上海：華東理工大學(xué)，2014朱遂伍，孫杏初．工業(yè)機(jī)器人平衡系統(tǒng)的研究[D]．北京：北京航空航天大學(xué)，2000鄒陽．回轉(zhuǎn)式全自動套袋機(jī)器人的研制[D]．安徽：合肥工業(yè)大學(xué)，2014雷培．球坐標(biāo)測量機(jī)器人動態(tài)誤差分析[D]．陜西：西安理工大學(xué)，2009劉燕．棉桶搬運(yùn)機(jī)器人的靜力學(xué)與動態(tài)特性分析[D]．山東：山東科技大學(xué)，2017張凱良，楊麗，張鐵中．基于機(jī)器視覺的關(guān)節(jié)機(jī)器人的研究[J]．農(nóng)機(jī)化研究所，2010南永博．六自由度搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃及仿真分析[D]．陜西：西安理工大學(xué)，2018[12]黃賢新．工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手設(shè)計[D]．天津：天津工業(yè)大學(xué)，2012[13]潘毓學(xué)．機(jī)械原理[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2015[14]胡飛．氣動機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計與發(fā)展[J]．山東工業(yè)技術(shù)，2014[15]DariusDanusevicius,VilmaKerpauskaite.TheeffectoftendingandcommercialthinningonthegeneticdiversityofScotspinestands[J]EuropeanJournalofForestResearch,2016[16]SaraGonzalez-Garcia,StaffanBerg,Environmentalimpactsofforestproductionandsupplyofpulpwood:SpanishandSwedishcasestudies[J]TheInternationalJournalofLifeCycleAssessment,2000

附錄11.工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成以及類型從構(gòu)成上分析，工業(yè)機(jī)器人主要包含三個部分，即本體、驅(qū)動以及控制三個系統(tǒng)。從功能上分析，一種機(jī)器人的作用體現(xiàn)在對人類手臂的模仿。另外一種更具智能化，有效發(fā)揮仿生學(xué)的特征，能力更顯多樣化，自由度更高。在當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域，之所以選擇工業(yè)機(jī)器人，主要源于其較低的單機(jī)價格，便于維修，應(yīng)用效率較高。2.人工智能時代工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)分析在工業(yè)機(jī)器人中，關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)組成為高精度減速機(jī)，涉及多種技術(shù)類型。首先，材料成型控制技術(shù)十分關(guān)鍵，尤其對減速機(jī)減速齒輪的耐磨性與剛性提出更高要求，目的是保證運(yùn)行的高精度標(biāo)準(zhǔn)。在材料構(gòu)成方面，要強(qiáng)化對金相組織、材料化學(xué)元素以及含量的科學(xué)控制。其次，加工技術(shù)不容忽視。在減速器中，非標(biāo)特殊軸承是必不可少的組成部分，結(jié)構(gòu)極具特殊性，需要減速器零件加工尺寸來確認(rèn)間隙標(biāo)準(zhǔn)，工人技術(shù)要求更高。3.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實際準(zhǔn)確掌握發(fā)展趨勢與方向（1）立足工業(yè)生產(chǎn)，很多環(huán)節(jié)與環(huán)境保護(hù)相矛盾，對從業(yè)者身心健康產(chǎn)生不利影響，有些操作人類很難完成，這也成為工業(yè)機(jī)器人得以推廣應(yīng)用的重要因素。例如，對于真空機(jī)器人，其之所以在工業(yè)中應(yīng)用，主要原因是半導(dǎo)體工業(yè)中，真空傳輸晶圓這一環(huán)節(jié)人類無法完成，而真空機(jī)器人的引進(jìn)實現(xiàn)這一問題的解決。另外，在一些惡劣環(huán)境中，如適應(yīng)無阻運(yùn)動的蛇形機(jī)器人，滿足水下作業(yè)的仿生魚機(jī)器人等，都處于不斷研發(fā)之中，備受矚目。也就是說，在工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)程中，更加關(guān)注其仿生性與生物性的特征，能夠有效實現(xiàn)對人類行為的模仿與替代，成為新時期工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的新動向。（2）在機(jī)器人內(nèi)部，核心構(gòu)成為控制系統(tǒng)，是發(fā)揮功能的重要保障，強(qiáng)化對記憶、示教、通信連接以及坐標(biāo)設(shè)置功能的支持。當(dāng)前，計算機(jī)技術(shù)不斷升級更新，為工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的優(yōu)化與完善提供強(qiáng)大動力，整體控制水平顯著提升。具體講，在控制器方面，由專用封閉式發(fā)展為開放式。也就是說，計算機(jī)水平的提升使得工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)突破專供的束縛，更顯統(tǒng)一化與標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢，網(wǎng)絡(luò)化特征明顯。基于此，工業(yè)機(jī)器人的操作更顯便捷性，具備簡單的操作常識即可，無需投入人力物力進(jìn)行培訓(xùn)，在很短的時間內(nèi)就可以對機(jī)器人進(jìn)行模塊功能調(diào)整，在根本上使機(jī)器人的使用更加方便與快捷，維護(hù)管理工作也易于進(jìn)行。（3）立足信息時代，人工智能的發(fā)展勢不可擋，智能化成為工業(yè)機(jī)器人在未來的發(fā)展方向。智能化的機(jī)器人，即強(qiáng)調(diào)機(jī)器人對人類模仿的更高層次，需要具備更高層級的仿生，既要能夠模仿人類的動作行為，同時，還需要具有人類的思維與神經(jīng)?；诖?，傳感器成為智能工業(yè)機(jī)器人的重要構(gòu)成部分，尤其是視覺、力覺、觸覺傳感器的出現(xiàn)，加快工業(yè)機(jī)器人智能化的發(fā)展速度。例如，對于從事電弧焊接的機(jī)器人，采用多傳感器融合配置，融電弧傳感器、視覺傳感器以及機(jī)器傳感器于一體。在視覺傳感器的支持下，機(jī)器人能夠憑借激光視覺掃描功能，獲取焊接過程中所需要的焊炬等數(shù)據(jù)信息，保證電弧焊接的精準(zhǔn)性。另外，遠(yuǎn)距離遙控機(jī)器人的出現(xiàn)代表了綜合性傳感器融合配置技術(shù)上了新的臺階。這種技術(shù)在機(jī)器人未來發(fā)展中將得到更大范圍的推廣與應(yīng)用，處于不斷完善與成熟中。4.我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展存在的不足與凸顯的問題首先，我國工業(yè)機(jī)器人起步較晚，發(fā)展時間較短，資金投入方面彰顯不足，在技術(shù)與經(jīng)驗方面彰顯無力性，處于不斷摸索與提升階段，研發(fā)力度亟待增強(qiáng)。其次，對于我國機(jī)器人的發(fā)展，在生產(chǎn)技術(shù)與可靠性方面相對薄弱，尤其是機(jī)器人很多關(guān)鍵部件需要進(jìn)口，生產(chǎn)成本大幅增加，機(jī)器人市場仍需不斷擴(kuò)大，尤其是過高的成本支出，使得工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)研發(fā)方面缺乏較高的積極性。再次，工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的實現(xiàn)需要以規(guī)模優(yōu)勢為前提，但是，我國在生產(chǎn)與研發(fā)方面的投入尚未達(dá)標(biāo)，給推廣與應(yīng)用造成巨大阻力。5.如何推動人工智能時代工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展隨著時代的不斷進(jìn)步，智能機(jī)器人技術(shù)處于不斷創(chuàng)新升級中，因此，工業(yè)智能機(jī)器人在未來的發(fā)展要集中做好如下幾個方面的工作。首先，從理論研究方面分析，要重視加強(qiáng)指揮制造技術(shù)的探究，尤其是針對機(jī)器人中相關(guān)零部件的生產(chǎn)，要切實提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，有效應(yīng)對生產(chǎn)難題，借助新型制造技術(shù)與制造模式，縮短機(jī)器人生產(chǎn)與推廣時間。其次，要結(jié)合社會需求，合理增加智能機(jī)器人科研項目資金投入，設(shè)置專項資金，尤其是面對工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新階段，要擴(kuò)大對機(jī)器人及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的投資量，在根本上為工業(yè)智能機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步創(chuàng)造條件。再次，立足新時期，要對工業(yè)機(jī)器人相關(guān)條例、規(guī)則等進(jìn)行完善，加快核心技術(shù)研發(fā)速度，同時，做好研發(fā)技術(shù)與成功經(jīng)驗的總結(jié)分析，推動智能機(jī)器人工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的加快，構(gòu)建更加完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，強(qiáng)化對人機(jī)交互準(zhǔn)則的合理優(yōu)化。綜上，工業(yè)機(jī)器人是多學(xué)科相互融合與發(fā)展的產(chǎn)物，對工業(yè)行業(yè)的發(fā)展意義巨大。因此，要立足信息時代，在人工智能技術(shù)的支撐下，準(zhǔn)確掌握工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢，明確技術(shù)特征，促使工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)制造成本的不斷降低，性能逐步增強(qiáng)。同時，要重視仿生學(xué)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，強(qiáng)化控制系統(tǒng)功能的不斷升級改造，加快多傳感器融合配置技術(shù)的發(fā)展，大幅提升工業(yè)機(jī)器人的智能化水平，推動整個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一化建設(shè)，拓展機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域，以便更好發(fā)揮工業(yè)機(jī)器人在人工智能時代的價值。

附錄21.ThecompositionandtypesofindustrialrobotsFromthecomponentanalysis,theindustrialrobotmainlyconsistsofthreeparts,namely,ontology,driveandcontrolthreesystems.Fromthefunctionalanalysis,arobot'sroleisembodiedintheimitationofhumanarms.Theotherismoreintelligent,effectivelyplaythecharacteristicsofbionics,morediversecapabilities,higherdegreesoffreedom.Inthecurrentindustrialfield,thereasonwhyindustrialrobotsarechosenismainlybecauseoftheirlowsinglemachineprice,easymaintenanceandhighapplicationefficiency.2.AnalysisofcoretechnologyofindustrialrobotinartificialintelligenceeraIntheindustrialrobot,thekeystructureiscomposedofhighprecisionreducer,whichinvolvesavarietyoftechnicaltypes.Firstofall,thematerialformingcontroltechnologyisveryimportant,especiallyforthereducerreducergearwearresistanceandrigidityputforwardhigherrequirements,inordertoensuretheoperationofhigh-precisionstandards.Intheaspectofmaterialcomposition,thescientificcontrolofmetallographicstructure,materialchemicalelementandcontentshouldbestrengthened.Secondly,theprocessingtechnologycannotbeignored.Inthereducer,non-standardspecialbearingisanessentialcomponent,thestructureisveryspecial,needreducerpartsprocessingsizetoconfirmthegapstandard,workershighertechnicalrequirements.3.Theapplicationofindustrialrobotstoaccuratelygraspthedevelopmenttrendanddirection（1）basedonindustrialproduction,manylinksareincontradictionwithenvironmentalprotection,whichhaveanegativeimpactonthephysicalandmentalhealthofworkers,andsomeoperationsaredifficultforhumanbeingstoaccomplish,thishasalsobecomeanimportantfactorinthepopularizationandapplicationofindustrialrobots.Forexample,forthevacuumrobot,themainreasonwhyitisusedinindustryisthatthesemiconductorindustry,VacuumTransportWaferthislinkcannotbecompletedbyhuman,andtheintroductionofvacuumrobottoachievethesolutionofthisproblem.Inaddition,insomeharshenvironments,suchasthesnake-likerobottoadapttotheunimpededmovementandthebionicfishrobottomeettheunderwateroperation,areintheprocessofcontinuousresearchanddevelopment,attractingmuchattention.Inotherwords,inthedevelopmentofindustrialrobots,moreattentiontoitsbionicsandbiologicalcharacteristics,caneffectivelyachievehumanbehaviorimitationandreplacement,asanewtrendofindustrialrobotsinthenewera.（2）insidetherobot,thecoreconstitutesthecontrolsystem,whichisanimportantguaranteeforthefunctionoftherobot,andstrengthensthesupportforthefunctionsofmemory,teaching,communicationconnectionandcoordinatesetting.Atpresent,thecontinuousupgradingandupdatingofcomputertechnologyprovidespowerfulpowerfortheoptimizationandperfectionofindustrialrobotcontrolsystem,andtheoverallcontrollevelhasbeenimprovedsignificantly.Specificallyspeaking,inthecontrolleraspect,developsfromthespecial-purposeclosedtypetotheopentype.Thatistosay,theimprovementofcomputerlevelmakesthecontrolsystemofindustrialrobotbreakthroughtherestrictionofspecialsupply,showthetrendofunificationandstandardization,thenetworkcharacteristicisobvious.Basedonthis,theoperationofindustrialrobotsismoreconvenient,withsimpleoperationcommonsense,noneedtoinvestmanpowerandmaterialresourcestocarryouttraining,inaveryshortperiodoftimecanbeadjustedtothefunctionoftherobotmodule,fundamentally,therobotismoreconvenientandfasttouse,maintenancemanagementisalsoeasytocarryout.（3）basedontheInformationAge,theartificialintelligencedevelopmentisirresistible,theintellectualizationbecomestheindustrialrobotinthefuturedevelopmentdirection.Intelligentrobot,thatistoemphasizeahigherlevelofrobottohumanimitation,needtohaveahigherlevelofbionic,notonlytobeabletoimitatehumanbehavior,butalsoneedtohavehumanthinkingandnerve.Basedonthis,sensorsbecomeanimportantpartofintelligentindustrialrobots,especiallytheappearanceofvision,forcesenseandtouchsensesensors,whichspeedsupthedevelopmentofintelligentindustrialrobots.Forexample,therobotengagedinarcwelding,usingmulti-sensorfusionconfiguration,fusionarcsensors,visualsensorsandmachinesensorsinone.WiththesupportoftheVisionSensor,therobotcanobtaintheweldingtorchandotherdataneededintheweldingprocessbythelaservisionscanningfunctiontoensuretheaccuracyofarcwelding.Inaddition,theappearanceofremotecontrolrobotrepresentsanewstepintheintegratedsensorfusionconfigurationtechnology.Thistechnologywillbepopularizedandappliedinthefuturedevelopmentofrobot,anditisintheprocessofcontinuousimprovementandmaturity.4.DeficienciesandproblemsinthedevelopmentofindustrialrobotsinChinaFirstofall,China'sindustrialrobotsstartlate,thedevelopmenttimeisshort,thelackofcapitalinvestment,technologyandexperience,showingweakness,isinthestageofconstantexplorationandupgrading,R&Deffortsneedtobestrengthened.Secondly,forthedevelopmentofrobotsinChina,theproductiontechnologyandreliabilityarerelativelyweak.Inparticular,manykeypartsofrobotsneedtobeimported,theproductioncosthasincreasedsignificantly,andtherobotmarketstillneedstobecontinuouslyexpanded,inparticular,thehighcostofexpenditure,makingindustrialrobotsintheproductionofR&Dlackofhighenthusiasm.Thirdly,therealizationofthestandardizedproductionofindustrialrobotsshouldbebasedontheadvantageofscale.However,theinvestmentinProductionandR&DinChinahasnotyetreachedthestandard,whichcausesgreatresistancetoitspopularizationandapplication.5.HowtopromotetherapiddevelopmentofindustrialrobotsintheeraofartificialintelligenceWiththecontinuousprogressoftheTimes,intelligentrobottechnologyisinconstantinnovationandupgrading,therefore,industrialintelligentrobotinthefuturedevelopmenttofocusonthefollowingareasofwork.Firstofall,fromtheaspectoftheoreticalresearch,weshouldattachimportancetotheexplorationofcommandmanufacturing