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工业机器人的设计流程工业机器人是一种自动化程度很高的机械产品，其设计流程即应该符合机械产品设计的一般流程，又具有其特殊性。
这里主要讨论工业机器人的机械系统设计,并且关注的是其设计流程，工业机器人机械系统的设计阶段可大致分为总体设计和详细设计.机械系统总体设计是机器人设计的关键阶段,很大程度上决定了产品的技术性能、经济指标、外观造型。
总体结构设计可分为功能原理设计和结构总体设计两个阶段,主要内容包括功能设计、原理方案设计、总体布局、主要技术参数的确定及技术分析等内容。
对于机器人来说其机械系统总体设计主要内容有：确定基本参数、选择运动方式、手臂配置形式（构型）、驱动方式和机械结构设计等，具体如下：（1）根据机器人工作任务和目的来确定机器人本体的基本构型、驱动和控制方式、自由度数目。
（2）根据机器人的共作任务、工作场地的空间布置等来确定机器人的工作空间。
（3）根据机器人的工作任务来对机器人进行动作规划、制定各自由度的工作节拍、分配各动作时间，初步确定各自由度的运动速度.（4）根据机器人的工作空间，初步确定机器人各部分(各臂）的长度尺寸。
（5）对机器人进行初步受力分析，根据受力分析结果及各关节的运动速度，选择各关节驱动部件的基本参数(电动机和减速器的选型计算）,对于速度较低的可以进行静力（Statics)分析,对于速度较高的机械，各构件的惯性力影响比较大，要进行动力学分析(Dynamics）。
（6）根据工作要求确定机器人的定位精度。
定位精度取决于机器人的定位方式、运动速度、控制方式、机器人手臂的刚度等。
（7）根据技术要求等确定各零件的材料和结构及加工工艺；然后验算各构件的机械强度、驱动功率和最大负载重量，验算机器人各关键部件的使用寿命。
初步确定各构件的机械结构。
（8）把机器人机械系统总体设计编写成文，编制技术（设计）任务书，并绘制系统总图（草图）、简图（草图）.经过以上过程，完成了机器人机械系统的总体设计，接下来还需要对机器哦人机械系统进行像是设计计算，过程如下：（1）对关键零部件的结构进行详细设计,并对主要零部件结构、材料、关键工艺进行实验.（2）编写设计计算说明书,绘制主要零部件草图.（3）全部零件设计及编制设计文件.以上是工业机器人机械系统设计的一般流程，通过本阶段的设计和计算，可以初步确定机器人各构件的结构、材料、工艺的要求等，完成设计算及必要的实验,完成编制全部构件的图样和设计文件。
学校代码： 10128学号： *********（本科毕业设计说明书题目：分拣机器人单片机控制系统设计学生姓名：学院：系别:专业:班级:指导教师:二〇一七年五月摘要一般的分拣机器人由于其操作方式较复杂，分拣的效率较差，人机交互系统的不太完善,机械性能欠佳等已经很难满足当今社会的生产实践需要。
伴随着社会的飞速发展,人们对性能优良智能分拣人的需求也与日俱增.设计一款基于单片机的分拣机器人有很大的实践需要和社会功能。
根据控制系统的要求，决定采用美国INTEL公司MCS—51系列单片机基本产品89C52,作为分拣机器人的主控制芯片.它具有运行速度快，功耗低，抗干扰能力强等优点，能够完全我的设计要求。
本系统包括硬件和软件两个部分。
硬件系统主要包括电压转换电路的设计、单片机连接PC机串口电路的设计，单片机系统的设计，驱动电路的设计,显示电路的设计等。
在电路图板上完成各模块的设计与连接。
分析易得,此系统可以完全满足设计需要。
通过光耦等器件克服电机驱动部分与单片机部分的相互干扰。
关键词：单片机；硬件设计；软件编程；89C52AbstractThe general sorting robot is more complicated due to its operation，sorting is less efficient，human-computer interaction system is not perfect，poor mechanical performance has been difficult to meet the needs of today’s social production practice. Accompanied by the rapid development of society,the demand for smart sorters is also growing。
The design of a sorting robot based on a single chip has a great practical need and social function.According to the requirements of the control system，Decided to adopt the United States INTEL MCS-51 series of basic products 89C52，as the main control chip for the sorting robot。
工业机器人设计与实例详解工业机器人是一种具有高度自动化和智能化的机器设备。
它广泛应用于各种制造领域，如汽车制造、电子制造、医疗器械制造等。
本文将详细介绍工业机器人的设计与实例。
一、工业机器人的设计1.结构设计工业机器人的结构设计包括机械结构、传动系统、控制系统和电气系统等。
机械结构应具有足够的刚度和精度，使机器人能够承受重载和高速度。
传动系统应具有高精度和高效率，以确保机器人的高速度和精度。
控制系统应具有高性能和高稳定性，以确保机器人的高精度和高速度。
电气系统应具有高可靠性和高效率，以确保机器人的稳定性和运行效率。
2.运动学设计工业机器人的运动学设计是机器人设计中非常重要的一个方面。
它涉及机器人的轨迹规划、运动学正逆问题、末端执行器设计和动力学分析等。
运动学设计应满足机器人的高速度和高精度要求。
3.控制算法设计工业机器人的控制算法设计关键是机器人的路径规划和控制系统的设计。
路径规划应采用高效的算法，以实现机器人的高速度和高精度。
控制系统的设计应具有高性能和高稳定性，以确保机器人的高速度和高精度。
二、工业机器人的实例1.汽车制造在汽车制造中，工业机器人被广泛应用于车身焊接、喷漆、车体检测和零件加工等领域。
通过使用工业机器人，可以实现车身的高精度和高效率生产，提高汽车制造的质量和效率。
2.电子制造在电子制造中，工业机器人被广泛应用于半导体生产和电子零件组装等领域。
通过使用工业机器人，可以实现电子产品的高精度和高效率生产，提高电子制造的质量和效率。
3.医疗器械制造在医疗器械制造中，工业机器人被广泛应用于手术器械生产和医疗器械组装等领域。
通过使用工业机器人，可以实现医疗器械的高精度和高效率生产，提高医疗器械制造的质量和效率。
综上所述，工业机器人的设计与实例是机器人技术中的重要方面。
要设计出高精度、高效率、高性能和高稳定性的工业机器人，需要考虑机器人的结构设计、运动学设计和控制算法设计等方面。
同时，工业机器人在汽车制造、电子制造和医疗器械制造等领域中的广泛应用，为制造业的高质量和高效率生产提供了有力的保障。
工业机器人机器人本体设计分析声明：本文内容信息来源于公开渠道，对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。
本文内容仅供参考与学习交流使用，不构成相关领域的建议和依据。
一、机器人结构设计机器人的结构设计是指针对特定任务和工作环境，对机器人的外形、连接方式、关节结构等进行设计和优化的过程。
合理的机器人结构设计能够提高机器人的功能性、灵活性和稳定性，从而更好地完成各种任务。
下面将从机器人的外形设计、连接方式设计以及关节结构设计三个方面详细论述机器人结构设计相关内容。
（一）外形设计1、外形尺寸设计：机器人的外形尺寸设计需要考虑到工作空间的限制以及任务的需求。
合理的外形尺寸设计可以使机器人在狭小的空间内自由移动，并且能够达到所需的工作范围。
2、外形材料选择：机器人的外形材料选择应考虑到机器人的使用环境和任务特点。
例如，在潮湿的环境中工作的机器人可以选择防水材料，而在高温环境中工作的机器人则需要选择耐高温材料。
3、外形形状设计：机器人的外形形状设计既要满足机器人的运动需求，又要符合人类对机器人的认知和接受。
因此，外形形状设计需要考虑到机器人的动态特性和人机交互的需求。
（二）连接方式设计1、运动连接方式设计：机器人的运动连接方式包括传动装置、连接结构等。
传动装置的设计应满足机器人的工作要求，如速度、精度、承载能力等。
连接结构的设计应具有稳定性和刚度，以确保机器人在高速和大力矩下不发生松动或变形。
2、电气连接方式设计：机器人的电气连接方式包括电缆布线、接插件等。
电缆布线的设计应考虑到机器人的自由度和运动范围，并保证电缆的可靠性和耐久性。
接插件的选择和布局应方便维护和更换。
3、通讯连接方式设计：机器人的通讯连接方式包括传感器和控制系统之间的通讯方式。
合理的通讯连接方式可以提高机器人的响应速度和数据传输效率，从而提高机器人的工作效率和稳定性。
（三）关节结构设计1、关节类型选择：关节是机器人身体各部分连接起来并实现运动的重要组成部分。
工业机器人设计方案一、引言随着工业的发展和技术的进步，工业机器人在生产线上扮演着越来越重要的角色。
为了提高生产效率和质量，减少人力成本和劳动强度，设计一套高效稳定的工业机器人成为了当今的迫切需求。
本文将根据实际需求，提出一种工业机器人的设计方案。
二、方案概述本方案的工业机器人主要应用于组装生产线上的重复性工作，如螺丝拧紧、零件装配等。
该机器人将采用多关节设计，以实现多方向运动和灵活操作。
同时，为了实现高效稳定的工作，机器人将配置感知技术和控制系统，以及安全保护系统。
三、机器人结构设计1.机械结构设计机器人采用多关节结构设计，以实现多方向运动和灵活操作。
机器人的机械结构由支架、关节机构和工具端构成。
支架选择高强度的材料，以保证机器人的稳定性和承载能力；关节机构采用高精度的电机和减速器，以实现精确的运动控制；工具端根据实际需要设计相应的装配工具。
2.动力系统设计机器人的动力系统由电机、减速器和传动系统组成。
电机选择高性能的伺服电机，以实现快速精确的控制；减速器采用高精度的行星齿轮减速器，以提供足够的扭矩和速度；传动系统根据实际需要选择齿轮传动、皮带传动或直线传动等。
3.传感器和感知系统设计机器人配备各种传感器和感知系统，以实现环境感知和物体检测。
其中包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。
视觉传感器用于检测工件的位置和姿态，力传感器用于检测工具与工件之间的受力情况，触觉传感器用于检测机器人与环境之间的接触。
四、控制系统设计1.控制算法设计机器人的控制系统采用基于模型的控制算法，以实现精确控制和运动规划。
通过对机器人模型进行数学建模和控制分析，设计合适的控制算法，以满足各种工作场景的需求。
2.控制器和接口设计机器人的控制系统采用计算机控制，通过控制器和接口与各个子系统进行通信和控制。
控制器选择高性能的工控机，具有强大的计算和控制能力；接口采用标准化的接口协议，以实现与各个子系统的连接和数据传输。
五、安全保护系统设计对于工业机器人来说，安全问题是至关重要的。
工业机器人结构设计00(陕理工机械工程学院机自专业000班，陕西汉中 723003)指导教师：000［摘要]本文简要介绍了工业机器人的概念，机器手硬件和软件的组成，即plc控制的机械手的系统工作原理,机械手各个部件的整体尺寸设计，plc控制的特点.本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度,确定了机械手的技术参数。
同时设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构,计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。
设计了机械手的手臂结构.利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的plc型号，根据机械手的工作流程制订了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图,并绘制了可编程序控制器的控制程序。
[关键词］工业机器人机械手The Industrial robot design000(Grade00,Class00,Major Mechanical Design，Manufacturing and Automation，415Dept。
，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi）Tutor:000Abstract This paper introduces the concept of the composition of industrial robots，robot hardware and software, system working principle that plc manipulator control, the overall size of the various components of the robot design, plc control characteristics. In this paper，the robot overall program design，to determine the coordinates of the robot forms and degrees of freedom to determine the technical parameters of the robot. While the design of the hand gripping structure of the robot type，the design of the structure of the robot wrist，the wrist required to calculate the rotation of the driving torque and driving torque of the rotary cylinder。
三、机器人的分类经过几十年的发展，机器人的技术水平不断提高,应用范围越来越广,从早期的焊接、装配等工业应用,逐步向军事、空间、水下、农业、建筑、服务和娱乐等领域不断扩展,结构形式也多种多样。
因此,机器人的分类也出现了多种方法、多种标准,本章主要介绍以下三种分类法。
1.按照机器人的技术发展水平分按照机器人的技术发展水平可以将机器人分为三代。
第一代机器人是“示教再现”型。
这类机器人能够按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业。
示教可以由操作员“手把手”地进行，比如,操作人员抓住机器人上的喷枪,沿喷漆路线示范一遍，机器人记住了这一连串运动，工作时，自动重复这些运动，从而完成给定位置的喷漆工作。
这种方式即是所谓的“直接示教”。
但是,比较普遍的方式是通过控制面板示教。
操作人员利用控制面板上的开关或键盘来控制机器人一步一步地运动,机器人自动记录下每一步，然后重复。
目前在工业现场应用的机器人大多属于第一代。
第二代机器人具有环境感知装置,能在一定程度上适应环境的变化。
以焊接机器人为例,机器人焊接的过程一般是通过示教方式给出机器人的运动曲线，机器人携带焊枪走这个曲线,进行焊接。
这就要求工件的一致性很好，也就是说工件被焊接的位置必须十分准确。
否则，机器人走的曲线和工件上的实际焊缝位置会有偏差。
为了解决这个问题，第二代机器人采用了焊缝跟踪技术，通过传感器感知焊缝的位置，再通过反馈控制，机器人就能够自动跟踪焊缝,从而对示教的位置进行修正，即使实际焊缝相对于原始设定的位置有变化,机器人仍然可以很好地完成焊接工作。
类似的技术正越来越多地应用在机器人上。
第三代机器人称为“智能机器人”,具有发现问题,并且能自主地解决问题的能力。
作为发展目标，这类机器人具有多种传感器，不仅可以感知自身的状态，比如所处的位置、自身的故障情况等等;而且能够感知外部环境的状态，比如自动发现路况、测出协作机器的相对位置、相互作用的力等等。
更为重要的是，能够根据获得的信息,进行逻辑推理、判断决策,在变化的内部状态与变化的外部环境中,自主决定自身的行为。
1绪论1.1工业机器人概述工业机器人由操作机（机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
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。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域.机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。
从某种意义上说它也是机器进化过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。
工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产，尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，由它代替人进行正常的工作，意义更为重大.因此，工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用.工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。
随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。
1.2工业机器人的组成和分类1。
河南理工大学本科毕业设计(论文开题报告题目名称工业机器人机械结构设计一、选题的目的和意义:工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业,例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上,以及在原子能工业等部门中,完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。
广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且可以保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本。
因此,研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。
由于工业机器人具有一定的通用性和适应性,能适应多品种中、小批量的生产, 70年代起,常与数字控制机床结合在一起,成为柔性制造单元或柔性制造系统的组部分。
二、国内外研究综述:20世纪50年代末,美国在机械手和操作机的基础上,采用伺服机构和自动控制等技术,研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置,并将其称为工业机器人; 60年代初,美国研制成功两种工业机器人,并很快地在工业生产中得到应用; 1969年,美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。
此后,各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。
我国工业机器人起步于70年代初期,经过20多年的发展,大致经历了3个阶段: 70年代的萌芽期, 80年代的开发期和90年代的适用化期。
我国工业机器人经过20多年的发展已经初具规模。
目前我国已生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。
一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上;一批机器人技术的研究人才也涌现出来。
一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术;工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术;机器人软件的设计和编程技术;运动学和轨迹规划技术;弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术“乘机安全小贴士”安全出行要重视等。
工业机器人集成应用(机构设计篇)1. 引言1.1 概述工业机器人是指具备自主控制能力、用于执行各类操作任务的智能化设备，广泛应用于制造业领域。
随着科技的不断进步和工业自动化水平的提高，工业机器人集成应用在生产线上扮演着越来越重要的角色。
机构设计作为其中至关重要的一环，对机器人的运动性能和功能实现起着决定性作用。
1.2 文章结构本文将围绕工业机器人集成应用中的机构设计展开论述。
首先介绍了引言部分，然后在接下来的章节中逐步深入探讨了机构设计理论、设计方法与标准以及常见案例分析等内容。
最后，通过总结已经探讨的主题点和结果展示，并对未来发展进行展望和建议。
1.3 目的本文旨在全面而系统地介绍工业机器人集成应用中机构设计理论与方法，并结合实际案例进行分析。
通过深入研究不同类型工业机器人的结构设计，可以帮助读者更好地理解机器人运动学和动力学基础，并提供一些标准化与规范化的要求。
此外，本文将对常见的工业机器人案例进行具体分析，以提供读者关于不同机构设计方案实际应用的启示。
通过本文的阅读，读者将能够更好地理解工业机器人集成应用中机构设计的重要性和挑战，并为未来该领域的发展提供有益参考。
2. 机构设计理论:2.1 功能需求分析:在进行工业机器人的机构设计之前，首先需要进行功能需求分析。
这包括确定机器人所需具备的基本功能，例如运动范围、负载能力、精度要求以及速度等。
通过对工作环境和任务要求的全面了解，可以确定机器人需要哪些关键性能指标。
功能需求分析为后续的机构设计提供了重要依据。
2.2 运动学基础:运动学是研究物体在空间中运动状态的学科。
在工业机器人的机构设计中，必须深入了解运动学基础知识。
这包括旋转和平移的数学描述方法、坐标系与坐标变换理论等内容。
掌握这些基础知识可以帮助我们更好地理解和描述机器人在三维空间中的姿态和位置变化。
2.3 动力学基础:动力学是研究物体受到力或力矩作用下产生加速度和角加速度变化规律的学科。
KR5机器人焊接系统方案山东奥太电气有限公司2012.041.项目简介本机器人焊接系统由德国KUKA——KR5ARC机器人、山东奥太MIG-350R焊接电源组成，适用于安装于工作平台上工件的焊接。
系统总轴数为6轴.2。
设备组成设备布局标准焊接机器人工作站由机器人本体，控制器及示教器、焊接系统及工装夹具等组成。
工作站布局图如下（举例示意）：机器人采用落地安装方式，固定在机器人底座上;双工位或多工位，机器人布置在夹具之间或按照实际情况布局.周围可增设防护装置。
工装夹具工作台机器人选用KUKA公司KR5型弧焊机器人，该机器人结构坚固耐用，性能稳定，为最受欢迎的工业机器人;焊接电源选用奥太全数字化机器人专用焊接电源MIG—350R(碳钢焊接），该电源具有优异的焊接性能，可实现高品质的焊接;3.设备简介3.1机器人系统3。
1。
1机器人系统KR5◇机器人本体采用太空铝合金铸造结构，通过计算机辅助设计和有限元结构分析获得总体优异的坚固刚性结构，从而获得最佳的固定负载能力。
◇所有轴都采用免维护交流伺服电机驱动，使用无间隙的传动组件和绝对编码器。
所有的机器人轴全部配有刹车装置和温度监测安全装置.◇优化的驱动能力，高精度位置监测系统,大功率伺服系统，保证了机器人具有高度的动态特性和良好的精度.◇第二轴采用前置设计，在同样保证机器人灵活性的同时,最大地增加了机器人的有效工作范围，亦可以采用倒挂安装方式。
用户还可以在机器人大臂上安装一定数量的自己的工艺装备.◇采用刚性和密封式的驱动单元，密封式管线和传动组件，保证了极高的实用性和可靠性。
即使在恶劣的环境下也能保证机器人正常工作,使用寿命可达15年，平均事故间隔时间长达7万小时。
KR5ARC性能参数负载(指第6轴最前端负载）5公斤手臂/第1轴转盘负载12/20 公斤总负载37公斤运动轴数6法兰盘（第6轴上）安装位置地面、天花板工作半径1412mm重复精度±0.04mm控制器KRC2自重127公斤作业空间范围8.4立方米每个轴的运动参数运动范围运动速度轴1+/—155°154°/s轴2+65°/-180°154°/s轴3+158°/ -150°228°/s轴4+/—350°343°/s轴5+/-130°384°/s轴6+/—350°721°/s性能特点：◇基于数字化技术的伺服驱动容错位置监测系统可以提供绝对位置信息，每次启动系统后都不再需要设定参考位置。
1绪论1.1工业机器人概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
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。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。
从某种意义上说它也是机器进化过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。
工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产，尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，由它代替人进行正常的工作，意义更为重大。
因此，工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。
工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。
随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。
1.2工业机器人的组成和分类1.2.1工业机器人的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。
各系统相互之间的关系如方框图1.1所示。
图1.1机器人组成系统1、执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。
(1)手部即与物件接触的部件。
由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式手部和吸附式手部。
在本课题中我们采用夹持式手部结构。
夹持式手部由手指(或手爪)和传动机构所构成。
手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。
回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。
平移型手指应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。
手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。
常用的指形有平面的、V形面的和曲面的，手指有外夹式和内撑式，指数有双指式、多指式和双手双指式等。
而传动机构则是向手指传递运动和动力。
传动机构型式较多常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。
(2)手腕手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)。
(3)手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。
手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。
工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。
(4)立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。
机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。
(5)行走机构当工业机械手需要完成较远距离的操作或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。
滚轮式分为有轨的和无轨的两种。
驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。
(6)机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。
2、驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。
常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动。
现在工业机械手的驱动系统大多采用液压传动。
3、控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。
目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。
控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
4、位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。
1.2.2机械手的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。
1、按用途分(1)专用机械手它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。
专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手。
(2)通用机械手它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。
在其性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。
通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。
通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种：简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制；伺服型可以是点位的，也可以实现连续轨迹控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。
2、按驱动方式分(1)液压传动机械手液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。
其主要特点是：抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。
但对密封装置要求严格，否则液压油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。
若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。
(2)气压传动机械手气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。
其主要特点是：介质源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。
但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。
(3)机械传动机械手机械传动机械手即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。
它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。
它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。
动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。
(4)电力传动机械手电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。
其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。
此类机械手目前还不多，很有发展前途。
3、按控制方式分(1)点位控制它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。
若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。
目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。
(2)连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。
这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。
1.3国内外发展状况国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：(1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。
(2)机械结构向模块化、可重构化发展。
例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化。
由关节模块、连杆模块重组方式构造机器人整机，国外已有模块化装配机器人产品问市。
(3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化。
器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
(4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制。
多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。
(6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自动化系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。
美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。
(7)机器人化机械开始兴起。
从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。
我国的工业机器人从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，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、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二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。
但总的来看，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，如:可靠性低于国外产品，机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。
在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。
以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。
