关于工业机器人的论文

关于工业机器人的论文（精选6篇）

关于工业机器人的论文 第1篇

工业机器人抓取手部结构及其应用 前言

1.1 工业机器人简介

几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。如古希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯（Taloas)，犹太传说中的泥土巨人等等，这些美丽的神话时刻激励着人们一定要把美丽的神话变为现实，早在两千年前就开始出现了自动木人和一些简单的机械偶人。

到了近代，机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。

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臵构成，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臵，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的进化过程产物，它是工业以及非产业界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。

1.2 世界机器人的发展

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、连杆模块用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，除采用传统的位臵、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；多传感器融合配臵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臵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治系统，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，这种新型装臵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。

1.3 我国工业机器人的发展

有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一定符合我国国情。这是一种误解。在我国，社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处。它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。

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，目前已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，弧焊机器人已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，我国已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。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。

我国的智能机器人和特种机器人在?863?计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种；在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在十五世纪后期立于世界先进行列之中。手部结构 2.1概述

手部是机械手直接用于抓取和握紧工件或夹持专用工具进行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安装于机械手手臂的前端。手部结构及型式根据它的使用场合和被夹持工件的形状，尺寸，重量，材质以及被抓取部位等的不同而设计各种类型的手部结构，它一般可分为钳爪式，气吸式，电磁式和其他型式。钳爪式手部结构由手指和传力机构组成。其传力机构形式比较多，如滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式……等，这里采用滑槽杠杆式。

2.2 设计时应考虑的几个问题 ①应具有足够的握力（即夹紧力）

在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。

②手指间应有一定的开闭角

两个手指张开与闭合的两个极限位臵所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角保证工件能顺利进入或脱开。若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。③应保证工件的准确定位

为使手指和被夹持工件保持准确的相对位臵，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带‘V’形面的手指，以便自动定心。

④应具有足够的强度和刚度

手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求具有足够的强度和刚度以防止折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重轻。

⑤应考虑被抓取对象的要求

应根据抓取工件的形状、抓取部位和抓取数量的不同，来设计和确定手指的形状。3 腕部的结构 3.1 概述

腕部是连接手部与臂部的部件，起支承手部的作用。设计腕部时要注意以下几点： ① 结构紧凑，重量尽量轻。

② 转动灵活，密封性要好。

③ 注意解决好腕部也手部、臂部的连接，以及各个自由度的位臵检测、管线的布 臵以及润滑、维修、调整等问题 ④ 要适应工作环境的需要。

另外，通往手腕油缸的管道尽量从手臂内部通过，以便手腕转动时管路不扭转和不外露，使外形整齐。

3.2 腕部的结构形式

本机械手采用回转油缸驱动实现腕部回转运动，结构紧凑、体积小，但密封性差，回转角度为±115°。腕部的结构，定片与后盖，回转缸体和前盖均用螺钉和销子进行连接和定位，动片与手部的夹紧油缸缸体用键连接。夹紧缸体也指座固连成一体。当回转油缸的两腔分别通入压力油时，驱动动片连同夹紧油缸缸体和指座一同转动，即为手腕的回转运动。

3.3 手腕驱动力矩的计算

驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩,手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装臵的摩擦阻力矩以及由 臂部的结构 4.1 概述

臂部是机械手的主要执行部件，其作用是支承手部和腕部，并将被抓取的工件传送到给定位臵和方位上，因而一般机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的

横向移动。手臂的各种运动通常由驱动机构和各种传动机构来实现，因此，它不仅仅承受被抓取工件的重量，而且承受手部、手腕、和手臂自身的重量。手臂的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小（即臂力）和定位精度等都直接影响机械手的工作性能，所以必须根据机械手的抓取重量、运动形式、自由度数、运动速度及其定位精度的要求来设计手臂的结构型式。同时，设计时必须考虑到手臂的受力情况、油缸及导向装臵的布臵、内部管路与手腕的连接形式等因素。因此设计臂部时一般要注意下述要求：

① 刚度要大 为防止臂部在运动过程中产生过大的变形，手臂的截面形状的选择要合理。弓字形截面弯曲刚度一般比圆截面大；空心管的弯曲刚度和扭曲刚度都比实心轴大得多。所以常用钢管作臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢作支承板。② 导向性要好 为防止手臂在直线移动中，沿运动轴线发生相对运动，或设臵导向装臵，或设计方形、花键等形式的臂杆。

③ 偏重力矩要小 所谓偏重力矩就是指臂部的重量对其支承回转轴所产生的静力矩。为提高机器人的运动速度，要尽量减少臂部运动部分的重量，以减少偏重力矩和整个手臂对回转轴的转动惯量。

④ 运动要平稳、定位精度要高 由于臂部运动速度越高、重量越大，惯性力引起的定位前的冲击也就越大，运动即不平稳，定位精度也不会高。故应尽量减少小臂部运动部分的重量，使结构紧凑、重量轻，同时要采取一定的缓冲措施。

4.2 手臂直线运动机构

机械手手臂的伸缩、升降及横向移动均属于直线运动，而实现手臂往复直线运动的机构形式比较多，常用的有活塞油（气）缸、活塞缸和齿轮齿条机构、丝杆螺母机构以及活塞缸和连杆机构。

4.2.1 手臂伸缩运动

这里实现直线往复运动是采用液压驱动的活塞油缸。由于活塞油缸的体积小、重量轻，因而在机械手的手臂机构中应用比较多。如图5所示为双导向杆手臂的伸缩结构。手臂和手腕是通过连接板安装在升降油缸的上端，当双作用油缸1的两腔分别通入压力油时，则推动活塞杆2（即手臂）作往复直线运动。导向杆3在导向套4内移动，以防止手臂伸缩时的转动（并兼做手腕回转缸6及手部7的夹紧油缸用的输油管道）。由于手臂的伸缩油缸安装在两导向杆之间，由导向杆承受弯曲作用，活塞杆只受拉压作用，故受力简单，传动平稳，外形整齐美观，结构紧凑。可用于抓重大、行程较长的场合。

4.2.2 导向装臵

液压驱动的机械手手臂在进行伸缩（或升降）运动时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩的作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂的结构时，必须采用适当的导向装臵。它根据手臂的安装形式，具体的结构和抓取重量等因素加以确定，同时在结构设计和布局上应尽量减少运动部件的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。目前采用的导向装臵有单导向杆、双导向杆、四导向杆和其他的导向装臵，本机械手采用的是双导向杆导向机构。

双导向杆配臵在手臂伸缩油缸两侧，并兼做手部和手腕油路的管道。对于伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支承架，以提高导向杆的刚性。

如图6所示，对于伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支承架，以提高导向杆的刚性。在导向杆1的尾端用支承架4将两个导向杆连接起来，支承架的两侧安装两个滚动轴承2，当导向杆随同伸缩缸的活塞杆一起移动时，支承架上的滚动轴承就在支承板3的支承面上滚动。

4.2.3 手臂的升降运动

当升降缸上下两腔通压力油时，活塞杠4做上下运动，活塞缸体2固定在旋转轴上。由活塞杆带动套筒3做升降运动。其导向作用靠立柱的平键9实现。

4.5 臂部运动驱动力计算

计算臂部运动驱动力（包括力矩）时，要把臂部所受的全部负荷考虑进去。机械手工作时，臂部所受的负荷主要有惯性力、摩擦力和重力等。

4.5.1 臂水平伸缩运动驱动力的计算

手臂做水平伸缩运动时，首先要克服摩擦阻力，包括油缸与活塞之间的摩擦阻力及导向杆与支承滑套之间的摩擦阻力等，还要克服启动过程中的惯性力。其驱动力Pq可按下式计算：

Pq = Fm + Fg(N)式中 Fm——各支承处的摩擦阻力；

Fg——启动过程中的惯性力，其大小可按下式估算： Fg = Wa(N)g 式中 W ——手臂伸缩部件的总重量（N）； 5.1 液压系统简介

机械手的液压传动是以有压力的油液作为传递动力的工作介质。电动机带动油泵输出压力油，是将电动机供给的机械能转换成油液的压力能。压力油经过管道及一些控制调节装臵等进入油缸，推动活塞杆运动，从而使手臂作伸缩、升降等运动，将油液的压力能又转换成机械能。手臂在运动时所能克服的摩擦阻力大小，以及夹持式手部夹紧工件时所需保持的握力大小，均与油液的压力和活塞的有效工作面积有关。手臂做各种运动的速度决定于流入密封油缸中油液容积的多少。这种借助于运动着的压力油的容积变化来传递动力的液压传动称为容积式液压传动，机械手的液压传动系统都属于容积式液压传动。

5.2 液压系统的组成

液压传动系统主要由以下几个部分组成：

① 油泵 它供给液压系统压力油，将电动机输出的机械能转换为油液的压力能，用这压力油驱动整个液压系统工作。

② 液动机 压力油驱动运动部件对外工作部分。手臂做直线运动，液动机就是手臂伸缩油缸。也有回转运动的液动机一般叫作油马达，回转角小于360°的液动机，一般叫作回转油缸（或称摆动油缸）。

③ 控制调节装臵 各种阀类，如单向阀、溢流阀、节流阀、调速阀、减压阀、顺序阀等，各起一定作用，使机械手的手臂、手腕、手指等能够完成所要求的运动。

5.3 机械手液压系统的控制回路

机械手的液压系统，根据机械手自由度的多少，液压系统可繁可简，但是总不外乎 由一些基本控制回路组成。这些基本控制回路具有各种功能，如工作压力的调整、油泵的卸荷、运动的换向、工作速度的调节以及同步运动等。

5.3.1 压力控制回路 ① 调压回路 在采用定量泵的液压系统中，为控制系统的最大工作压力，一般都在油泵的出口附近设臵溢流阀，用它来调节系统压力，并将多余的油液溢流回油箱。② 卸荷回路 在机械手各油缸不工作时，油泵电机又不停止工作的情况下，为减少油泵的功率损耗，节省动力，降低系统的发热，使油泵在低负荷下工作，所以采用卸荷回路。此机械手采用二位二通电磁阀控制溢流阀遥控口卸荷回路。

③ 减压回路 为了是机械手的液压系统局部压力降低或稳定，在要求减压的支路前串联一个减压阀，以获得比系统压力更低的压力。

④平衡与锁紧回路 在机械液压系统中，为防止垂直机构因自重而任意下降，可采用平衡回路将垂直机构的自重给以平衡。

为了使机械手手臂在移动过程中停止在任意位臵上，并防止因外力作用而发生位移，可采用锁紧回路，即将油缸的回油路关闭，使活塞停止运动并锁紧。本机械手采用单向顺序阀做平衡阀实现任意位臵锁紧的回路。

⑤ 油泵出口处接单向阀 在油泵出口处接单向阀。其作用有二：第一是保护油泵。液压系统工作时，油泵向系统供应高压油液，以驱动油缸运动而做功。当一旦电机停止转动，油泵不再向外供油，系统中原有的高压油液具有一定能量，将迫使油泵反方向转动，结果产生噪音，加速油泵的磨损。在油泵出油口处加设单向阀后，隔断系统中高压油液和油泵时间的联系，从而起到保护油缸的作用。第二是防止空气混入系统。在停机时，单向阀把系统能够和油泵隔断，防止系统的油液通过油泵流回油箱，避免空气混入，以保证启动时的平稳性。

5.3.2 速度控制回路

液压机械手各种运动速度的控制，主要是改变进入油缸的流量Q。其控制方法有两类：一类是采用定量泵，即利用调节节流阀的通流截面来改变进入油缸或油马达的流量；另一类是采用变量泵，改变油泵的供油量。本机械手采用定量油泵节流调速回路。

根据各油泵的运动速度要求，可分别采用LI型单向节流阀、LCI型单向节流阀或QI型单向调速阀等进行调节。

节流调速阀的优点是：简单可靠、调速范围较大、价格便宜。其缺点是：有压力和流量损耗，在低速负荷传动时效率低，发热大。采用节流阀进行节流调速时，负荷的变化会引起油缸速度的变化，使速度稳定性差。其原因是负荷变化会引起油缸速度的变化，使速度稳定性差。其原因是负荷变化会引起节流阀进出油口的压差变化，因而使通过节流阀的流量以至油缸的速度变化。

调速阀能够随负荷的变化而自动调整和稳定所通过的流量，使油缸的运动速度不受负荷变化的影响，对速度的平稳性要求高的场合，宜用调速阀实现节流调速。

5.3.3 方向控制回路

在机械手液压系统中，为控制各油缸、马达的运动方向和接通或关闭油路，通常采用二位二通、二位三通、二位四通电磁阀和电液动滑阀，由电控系统发出电信号，控制电磁铁操纵阀芯换向，使油缸及油马达的油路换向，实现直线往复运动和正反向转动。目前在液压系统中使用的电磁阀，按其电源的不同，可分为交流电磁阀（D型）和直流电磁阀（E型）两种。交流电磁阀的使用电压一般为220V（也有380V或36V），直流电磁阀的使用电压一般为24V（或110V）。这里采用交流电磁阀。交流电磁阀起动性能好，换向时间短，接线简单，价廉，但是如吸不上时容易烧坏，可靠性差，换向时有冲击，允许换向频率底，寿命较短。

5.4 机械手的液压传动系统

液压系统图的绘制是设计液压机械手的主要内容之一。液压系统图是各种液压元件为满足机械手动作要求的有机联系图。它通常由一些典型的压力控制、流量控制、方向控制回路加上一些专用回路所组成。

绘制液压系统图的一般顺序是：先确定油缸和油泵，再布臵中间的控制调节回路和相应元件，以及其他辅助装臵，从而组成整个液压系统，并用液压系统图形符号，画出液压原理图。

5.4.1 上料机械手的动作顺序

本液压传动上料机械手主要是从一个地方拿到工件后，横移一定的距离后把工件给立式精锻机进行加工。它的动作顺序是：待料（即起始位臵。手指闭合，待夹料立放）→插定位销→手臂前伸→手指张开→手指夹料→手臂上升→手臂缩回→立柱横移→手腕回转115°→拔定位销→手臂回转115° →插定位销→手臂前伸→手臂中停→手指松开→ 手指闭合→手臂缩回→手臂下降→手腕反转（手腕复位）→拔定位销→手臂反转（机械手臂复位）→立柱回移（回到起始位臵）→待料（一个循环结束）卸荷。

上述动作均由电控系统发信控制相应的电磁换向阀，按程序依次步进动作而实现的。该电控系统的步进控制环节采用步进选线器，其步进动作是在每一步动作完成后，使行程开关的触点闭合或依据每一步动作的预设停留时间，使时间继电器动作而发信，使步进器顺序?跳步?控制电磁阀的电磁铁线圈通断电，使电磁铁按程序动作（见电磁铁动作程序表）实现液压系统的自动控制。结束语

这次论文给了我们一个很好的机会，使我们了解了设计工作的基本流程和设计的方法以及理念。

虽然我描述的只是个简单的工业机器人抓取手臂，但需要完成伸缩、升降、回转、横移等功能，对应分别要对这些机构进行设计和计算，以及对油路及其部件的选择、控制回路和电气控制的设计。通过这些设计，使理论知识与实际相结合，巩固和深化了所学过的专业理论知识。在设计的过程中我不断探索、不断学习和修改。

通过这次设计，大大的提高了我们的自主学习和认真思考的能力，对学术态度的严谨性也有了很高的认识。我相信在以后的学习和工作过程中，一定可以好好的解决问题，提高自己的能力，较快地适应工作和社会激烈的竞争。

参考文献

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关于工业机器人的论文 第2篇

0903030409

颜卫勤

工业机器人论文

在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义，自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。

在此，我仅根据自己的所学及课本给出的定义概述一下有关机器人的定义。机器人（Robot）是1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》的剧本中，塑造的一个具有人的外表、特征和功能，愿意为人服务的机器奴仆“Robota”一词衍生出来的。根据这个定义，我们可以这样说：机器人是一个在三维空间中具有多自由度的，并能实现诸多拟人动作和功能的机器；而工业机器人（Industrial Robot）则是在工业生产上应用的机器人。

而美国机器人工业协会（U.S.RIA）提出的工业机器人定义为机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipulator)或者通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置”。日本机器人协会(JIRA)的定义则是：工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行器(end effector)的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。可见美国机器人协会和日本机器人协会给出了相类似的定义。国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。而我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。在我国，在工业领域内应用的机器人我们称为工业机器人。通常人们对工业机器人的定义是：工业机器人是一种能模拟人的手、臂的部分动作, 按照预定的程序、轨迹及其它要求, 实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。

工业机器人的最显著的特点简单概述为可编程、拟人化、通用性、机电一体化。

工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。

工业机器人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。工业机器人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(示教操纵盒)，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，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。

清洁机器人的涵盖范围广泛，依照IFR World Robotic的分类，可分为产业型与家用型两大类，在产业型方面例如地板清洁（吸尘与洗地）、风管空调系统清洁、除草、大楼窗户清洗、水箱清洁等。目前为止应用最成功的仍属地板清洁型机器人，包括机场、大卖场、工厂、饭店大厅等大范围面积的场所，原因在于地板属于2-D几何平面，技术相对较为单纯。而家用型的地板清洁机器人（吸尘器）在近年来则快速窜起，成为市场主流产品，根据IFR World Robotics 2005的统计数据显示，服务型机器人中，清洁机器人仍是主要应用。其中家用清洁机器人更占整体服务型机器人的95%以上，其中2005-2008年更可高达447万台。

家用型清洁机器人受到热烈欢迎的主要原因在于已开发与开发中国家多以双薪家庭为主，并逐渐走向少子化与高龄化的趋势，在家庭人口结构变少的情况下，清洁工作的替代便成为新兴市场发展的重要需求，遂使的清洁机器人成为各国争相投入的技术研发重点。

随着自动化技术与人工智能的快速发展，机器人在人类的环境中扮演越来越重要的脚色。传统上机器人的应用层面多集中于工业化的生产系统与制造流程上，专门应付长时间作业、大量重复性动作、系统复杂且需要精密控制、高危险性等工作上。而近年来的演进则渐渐朝向服务型机器人的方向快速蓬勃发展。那么在我们身边有什么样的机器人呢？ 生活中常见的工业机器人有如下几种：

点焊机器人，这主要是针对汽车生产线，提高生产效率，提高汽车焊接的质量，降低工人的劳动强度的一种机器人。它的特点是通过机器人对两个钢板进行点焊的时候，需要承载一个很大的焊钳，一般在几十公斤以上，那么它的速度要求在每秒钟一米五到两米这样的高速运动，所以它一般来说有五到六个自由度，负载三十到一百二十公斤，工作的空间很大，大概有两米，这样一个球形的工作空间，运动速度也很高，那么自由度的概念，就是说，是相对独立运动的部件的个数，就相当于我们人体，腰是一个回转的自由度，我们大臂可以抬起来，小臂可以弯曲，那么这就三个自由度，同时腕部还有一个调整姿态来使用的三个自由度，所以一般的机器人有六个自由度，就能把空间的三个位置，三个姿态，机器人完全实现，当然也有小于六个自由度的，也有多于六个自由度的机器人，只是在不同的需要场合来配置。

弧焊机器人也是工业机器人中一个最重要的方面，像我们汽车的后桥，进行焊接的时候，它连续焊接，所以它的特点是连续轨迹控制，所以它要求的轨迹精度要求非常高，一般来说也是五到六个自由度，由于它焊枪比较小，所以在五到十公斤就可以了，这个方面是在国际和国内应用非常大的一类机器人，在另一方面像搬运和铆接，这些工作场合下，像搬运，主要是要求机器人有很高的速度，承载能力很多、很强，像日本的大库机器人，它可以承载三百公斤，抓取、来进行搬运和码垛。

医疗机器人，是近五年来发展比较迅速的一个新的应用领域，那么这个也可以看到几个方面，包括人是一个非常珍贵的生物，那么包括人的眼球、神经、血管都很精细，那么如果人手术的时候，医生来手术，一个是疲劳，另一个人手操作的精度还是有限的，那么这是在德国，一些大学里面，面向人的脊椎，如腰间盘突出这种病，进行识别以后，能够自动地用机器人来辅助进行定位，进行操作和手术。还有一类叫康复机器人，康复机器人像比方说，现在发病量比较大的是偏瘫和半身不遂这种病患，当他恢复治疗完以后，需要对他的肢体进行锻炼和恢复，那么如果医生是有限的，不可能一个医生，天天给一个病人进行按摩或牵引这样的工作，那么家庭的人员都上班，没有时间照顾，那么用一个机器人，可以对他的手进行牵动，天天强迫他进行锻炼，使人的肌肉的恢复达到最好，更为精细的工作像很多大学和一些医院在开发像人的脑手术，这个是很危险的事情，但是，已经得到了很好的例证，包括北航开发出了对人脑的定位和钻孔这样的工作，还包括像美国已经有一千多例机器人对人眼球进行手术，这样的机器人，还包括通过遥控操作的办法，实现对人的胃肠这种手术，大家在电视里边看到，一个机械手，大概有手指这样粗细的一个机械手，通过插入腹脏以后，人在屏幕上操作这个机器手，同时对它用激光的方法对病灶进行激光的治疗，这样的话，人就不用很大幅度地破坏人的身体，这实际对人的一种解放，是非常好一种机器人，医疗机器人它也很复杂，一方面它完全自动去完成各种工作，是有困难的，一般来说都是人来参与，这是美国开发的一个林白手术这样一个例子，人通过在屏幕上，通过一个遥控操作手来控制另一个机械手，实现通过对人的腹腔进行手术，前几年我们国家展览会上，美国已经成功的实现了对人的心脏瓣膜的手术和搭桥手术，这已经在机器人领域中，引起了很大的轰动，还包括，AESOP的这种外科手术机器人，它实际上通过一些仪器能够对人的一些病变进行检查，通过一个机械手就能够实现对人的某些部位进行手术，还包括遥操作机械手，以及多个医生可以在机器人共同参与下进行手术，包括机器人给大夫医生拿钳子、镊子或刀子来代替护士的工作，同时把照明能够自动的给医生的动作联系起来，医生的手到哪儿，照明就去哪儿，这样非常好的，一个医生的助手。

关于工业机器人的论文 第3篇

关键词：摆锤结合,全方位移动,机器轴连接

前言

在流行的工业机器人手臂中通常采用四轴或六轴来控制工业机器人的前后、左右、上下运动再配合速度从而实现各种运动,但有一个缺点,就是工业机器人进行曲线运动的时候消耗的时间比较长,采用直角边运动的方式会加大运动的路程,而且进行方向的改变会减小工业机器人的速度,在实际的生产中会导致产出产品的速度也减低。如果能进行曲线运动,或者空间中的对角运动,那么将大大缩短操作时间,同时在空间上也将更加节省空间,为达到实际生产的意义,通过本设计对轴的运动方向进行调整从而将从垂直和平移单纯的运动中解脱出来,达到曲线运动的目的。

问题分析:

直线运动是工业机器人的的基本运行方式,在空间对角运行中,通常采用的方式是沿立方体的两边运行到达对角,如图从A到B点,那么运行的轨迹就要走三条边,则比起直接从A到B的直线时间要长,而且走的轨迹距离也比较长,那么要提高速度,就要在运行轨迹进行改进。那么有没一种直接能运行的方法呢?

轴的设计解决的问题如下:

1)要求轴能够解决长距离的运行的问题。因为在运动过程中会出现一个缩短距离的问题,所以尽量缩短距离就能解决。

2)能解决准确到位的问题,这个问题关系到能否正确快速的解决物体的运行精度的问题,所以必须要求能很好的解决此问题。

3)能解决前进过程中稳定运行的问题,在前进过程中一旦出现有晃动的问题易不偏差。

基于此,设计的轴的图形如下:

1.机械部分组成

1)旋转台:通过旋转台可以在底座进行360 的旋转从而确定操作的方向。

2)活动轴:通过活动轴可以确定工作的前方位置。

3)摆锤:通过摆锤所在的臂,采用摆锤电机可以直接快速的将工作手置甩到工作区附近。

4)工作手臂:工作时主要的工作动作机构。

工作过程:先通过设定的程序通过电动机的驱动将主轴选择到相应的角度方向,然后通过对固定的主轴高度的调节,根据各个工作的需要可以多不同的高度进行设计,可以在主轴里嵌套一个可以移动的活动杆子,然后通过液压传动的方式进行高度调节如上面出显示的主轴内部图。可以充分的调节主轴的高度,从而能很快的达到理想的高度,然后采用摆锤电机对需要到达的对角位置进行抛送,当到达所需的位置时进行传感制动,利用内部的顶轴,对所到位置进行固定定位。

传感控制部分:采用对目标位的数据进行预先设定,当摆锤臂到达时则进行传感,采用红外传感技术对到达的位置进行感应,当摆锤到达时则进行数据的输出传送,接受的数据则进行最初的数据分析。

目标位缓冲:在目标位置进行弹簧缓冲,到摆锤到达位置时进行在轴连接部进行缓冲并锁定,然后进行加工。

摆锤臂:采用金属固件的方法进行,对方位的移动能达到迅速快速的移动。

摆锤电机:连接在轴的步进电机能很好的解决相关的位置精度问题。

2.电气部分组成:电机电路,传感器电路,液压控制的机械手部分

采用闭环控制,如图:

电机电路:旋转台和摆锤电机均采用旋转电机控制,通过对旋转台电机进行连接,对顶轴的的电机进行步进的脉冲精确控制从而能很快的进行定位,从而能尽快的让电机达到理想的位置。

液压气动控制机械部分:通过液压气动来对操作手部进行工作,或者夹紧或者旋转均可。

电气部分工作过程分析:通过设计的程序,采用传感装置对需到达的位置进行感应,从而将信号传回给控制系统,主控制系统根据所需的位置及所在的地址进行对电机的接通,从而通过对电机进行供电,让摆锤到达相应的位置,给对需进行加工的部件夹紧,驱动步进电机调试合适位置,最终达到良好的控制效果。

3.总结

本文通过对工业机器人中的传送过程中出现的距离从而导致效率低的问题进行分析,从问题的根源出发,对所在的问题进行最基本的分析,采用摆锤、步进电机的方法对角度和控制方向来进行一个比较准确的控制,在控制过程中,采用反馈的方式对已经存在的系统进行进一步的取样、比较、放大等环节从而能更好的把握好位置的控制,大大缩短了之间的效率问题。为解决工业机器人的距离传输问题提供了一种比较良好的解决方法。

参考文献

[1]孙英飞.我国工业机器人发展研究.罗爱华.科学技术与工程.2012-04

[2]刘海涛.工业机器人的高速高精度控制方法研究.华南理工大学,2012-03.

中国工业机器人市场的分析 第4篇

且不谈机器人会否统治世界，但是随着科技的进步，机器人研发已经成为一股不可逆转的潮流，在各个行业，尤其是工业、军事等领域得到广泛的应用。西班牙《世界报》日前报道，无人机战争时代已经到来，而机器人战争时代可能正快速靠近，X-47B无人机就是一个证明，这种外形酷似箭头的美国战机可以自行执行任务，无需地面飞行员的参与。

机器人战士已渐行渐近，我们可以预想有这么一天，机器人像30年前的个人电脑一样迈入家家户户，彻底改变人类的生活方式。它们不仅可以帮我们打扫卫生、煮饭等，还能跟我们谈心、跳舞、做出栩栩如生的表情反应。

机器人成市场新亮点

回忆2012年，众多与物联网、智慧城市、工业控制自动化有关的展会上，机器人的身影随处可见。

2012年11月6日，2012工业自动化展开创性地将国内外机器人品牌整合成一个专区，ABB、发那科、史陶比尔、安川电机、德国库卡、雅马哈、广州数控、沈阳新松等国内外著名的机器人品牌悉数亮相。

10天后的11月16日，素有“中国科技第一展”之称的第十四届中国国际高新技术成果交易会也推出了“机器人专展”。以服务机器人、特种机器人、工业机器人为主题，展出可以代替人工劳动的机器手臂，能助人行走的外骨骼机器人、会跳江南style的机器人、具有语音识别功能的智能机器狗等。

专家表示，机器人技术是国内外厂商抢占工业自动化市场的必争之地，外资品牌希望通过这一技术“抢回”流失的制造业，国内企业同样需要机器人来武装“中国制造”，以保在全球高科技市场的竞争力。

国家《智能制造装备“十二五”发展规划》就明确提出，将围绕重大智能制造成套装备研发以及智能制造技术的推广应用，开发机器人、感知系统、智能仪表等典型的智能测控装置和部件，并实现产业化。在充分利用现有技术和产品的基础上，进一步实现智能化、网络化，形成对智能制造装备产业发展的强有力的支撑。

工业机器人是重要切入点

工业机器人技术成熟，现已形成了一条完整的产业链条。2008年后，全球的机器人装机量超过一百万台，并于2011年达到顶峰，中、美、德等国家的工业机器人增速快于世界平均水平，中国2011年销量比2010年提高51%。

目前，国内工业机器人主要被应用在工业生产领域，从传统的汽车等重工业领域逐渐向更加广阔的电子制造和其他领域进行拓展，搬运、点焊、弧焊、喷涂等是它们的主要工作。制造业升级转型、企业越发看中生产率的提高、工人薪酬高涨、高水平技术工作稀缺等原因，也成为机器人需求量增大的温床。

但由于国内过去对工业机器人的关注度不强，使用密度远远低于世界平均水平，离日、韩、德等国家更是有一段很长的差距要追赶。韩国是全球工业机器人使用密度最高的国家，每一万名工人中拥有机器人数量为347台；日本次之，339台；德国位居第三，251台；中国仅为21台，不及国际平均水平的55台的一半。

国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系，日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等，欧系主要有德国的KUKA、CLOOS，瑞典的ABB，意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。

随着越来越多的国内厂商选择自动化生产方式以获取竞争优势，从而催生了对工业机器人的大量需求。根据国际机器人联合会（1FR）的数据，中国有望于2014年成为世界最大的机器人市场。工业和信息化装备部工业司副司长王卫明日前也透露，未来几年，中国还会保持30%的增速，将成为全球需求量最大市场。早在2011年，作为劳动密集型企业的代表富士康公司已率先试水，掌舵人郭台铭宣布将投入“百万机器人”到生产线上，从此，富士康踏上了一条与机器人紧密联系的生产之道。

发展关键是拓宽产业链

机器人是终端产品，一般通过单机或多台机器人组成工作站或生产线，以交互方式交付给客户。未来，拓宽产业链是各家机器人厂商发展的关键。工业机器人的产业链主要包括研究与开发、核心零部件、非核心零部件、系统集成与维护和保养五个环节，前面三个部分是构成机器人的标准品，由于国际品牌产业链较为成熟，此三部分掌握了绝对的话语权。

以国内展会中身影频现的机器人为例，尽管参与者不少，但无论是国外还是国内厂商，展会上似乎没有太多令人惊喜的创新技术和创新产品。这不仅反映出国内市场青睐于一些能够提高生产效率和提升性价比产品的机器人；也曝露出国内机器人制造商的短板，既无创新性产品，关键部位零件和核心技术又都掌握在国外厂商手中。

中国工控业务集团首席运营官徐勇曾在接受媒体采访时分析国内厂商的生存模式：由于机器人通用性的关键零部件目前无法实现国产化，国内厂家只能高价从国外购买，使得国内机器人制造成本的居高不下。所以，国内厂商单靠买机器是赚不到钱的，他们的利润空间更多在于后期服务、设备维修、零部件更换等。

而在标准品投放至市场经使用者考验前，还需要一个系统集成的过程，即定制化。这个过程可根据行业用者的特性，配备不同的外围结构，本土品牌则在此过程具有相对的优势。以沈阳新松为例，在整体经济大环境不景气，尤其是装备制造行业业绩整体下滑的背景下，沈阳新松机器人业绩极其抢眼，中报显示，公司上半年实现营业收入5.14亿元，同比增长42.26%，工业机器人实现营业收入14052.23万元，同比增长39.54%。据悉，在沈阳新松的机器人业务中，超过七成来自于系统集成。与新松类似，国内还有很多机器人系统集成商后劲强大，都是本土企业。

为什么会形成这么一个产业链格局？工控网市场研究部工厂自动化高级项目经理刘鹤楠认为，营销有四个层面，分别是产品、价格、渠道、促销。其中渠道在很多情况下能起到至关重要的作用，本土集成商之所以能够做大做强，与业主之间的良好关系密是不可分的。

未来无论是国际品牌还是本土企业，其发展还是体现在产业链上。外资品牌在研发机器人单体的基础上，可以适当向集成业务拓展，同时也可以加强维修和保养业务的比重；而本土企业在积累足够的系统集成基础上，也应该向机器人单体领域延伸，并借助本土品牌的服务优势，加强维护保养业务。

工业机器人作为人类最伟大的发明之一，经过四十余年的发展，已经取得长足的进步。而今，属于中国人的工业机器人时代已经来临，随着各种资金政策的注入，企业摆脱产能不足的瓶颈，工业机器人及成套装备生产能力进一步加强，核心产品外观设计及技术模块不断成熟，人才结构逐渐稳固，机器人市场的星星之火在不远的将来将呈现燎原之势。

名词解释

工业机器人：

关于工业机器人的论文 第5篇

4结束语

随着国家战略需要应用型人才的支持,工业机器人技术专业的教学,高职院校是培养应用型人才的重要载体，抓好工业机器人人才的培养，推进培训布局促进工学结合。在当前形势下,深化校企一体化逐步形成“以工作为导向,必须采取校企联盟、合作、联合培养模式,逐步提高职业能力”的人才培养模式。结合企业机器人技术教学研究、生产实践经验和学校教学模式,为“中国制造2025”做出贡献,共同促进我国工业机器人专业人才的培养,从而有效地满足企业和社会的需要。

参考文献：

[1]郝建豹.工业机器人技术及应用课程建设的探索[J].广东职业技术教育与研究,(01).

工业机器人运动控制发展趋势论文 第6篇

【关键词】机器人;控制系统;协同控制

在制造业发展过程当中，工业机器人扮演着非常重要的角色。在当前背景下，工业机器人对生成需求日益提升。一方面，工业机器人要求具备更加理想的柔性以及开放性，另一方面还要求其具备与工业生产不同设备之间的兼容性，使工业机器人能够与不同生产设备形成一套综合的控制系统。当前工业机器人技术最前沿的科研成果与物理学科息息相关。当前对于我国科研机构而言，工业机器人开放式控制系统的研究已经成为非常关键、非常重要的科研课题。不论是运动学，还是动力学都和工业机器人控制系统具有非常密切的关联。工业机器人在低速平稳运行当中，工业机器人惯性力离心力都是非常微弱的，可以忽略不计。在这种情况下，摩擦力、重力是影响工业机器人稳定性以及动态性的主要因素。这就充分显示出工业机器人控制系统和物理学具有非常紧密的关联。所以本文从物理学角度对于工业机器人控制系统从以下几个方面展开论述分析。

1工业机器人控制系统相关概述

1.1工业机器人控制系统

机器人是工业机器人控制系统的核心和灵魂所在。机器人主要由四大部分组成，第一部分为机器人本体，第二部分是控制系统，第三部分是驱动，最后一部分为传感器。因此，从总体上来看，硬件部分以及软件部分共同组成了工业机器人的控制系统。对工业机器人控制系统在指令传感器的基础上进行控制，进而使机器人完成相应动作或者任务。工业机器人控制系统主要由三部分组成，第一部分是主控单元，第二部分是执行机构，最后一部分是检测单元。在以上三个部分当中，作为整个控制系统核心和关键的主控单元，对机器人进行运动学计算、进行运动规划以及插补计算是其主要的功能。通过以上流程，主控单元将运动控制指令向执行机构进行传输，在很大程度上控制系统开放性制约着机器人的开放性。这是因为工业机器人所有动作指令的发出者均为控制系统。

1.2开放式控制系统

在研究领域，还没有一个针对工业机器人控制系统开放性的权威公认的定义。对于开放性，IEEE曾经做出过这样的定义表述，在不同平台之间，系统在应用的时候能够自由的进行移植，而且能够与其它系统实现相互交互，为用户提供的交互方式是一致的。对于开放性系统，库卡机器人集团创始人也曾经进行过定义。开放性系统，计算机和操作系统运行环境是商业化的标准，同时计算机和操作系统硬件以及软件接口具有开放性，而且计算机与操作系统的控制器也应当具备开放式的结构，呈现出标准化模块化的特征。也就是说，用户在使用过程当中，对机器人仅需通过简单的指令就能够进行操作。与此同时在工序发生变化的情况下，对于系统也能够以最小的代价最短的时间进行修改，通过这种修改，能够对新的需求予以满足。在与机器人有关的相关研究课题当中，控制系统一直以来是一个非常热门的研究课题。近年来，对于机器人的研究主要聚焦于其自身技术以及功能。随着在工业生产过程当中，机器人应用广泛性不断增强，对于工业生产系统而言，机器人已经成为了一个非常重要的标准部件，将生产线上的各种设备的控制系统通过互联网或者工业总线进行有效的连接。对于现在生产装备而言，形成一个具有综合性全面性的控制系统，成为了一种重要的发展趋势。这对于整个控制系统信息数据的流通传递共享起到了显着的加速作用。但是，现代工业生产过程当中，由不同厂家的设备组成生产设备，当前要将大部分设备综合在一起，形成一个综合全面的自动化，系统存在着比较大的困难。因此，在当前的工业生产过程当中，设备的开放性是一个备受关注的话题。除了受自身技术发展影响之外，工业机器人控制系统的开放性等其他影响因素的制约。整体上来看，主要有两个因素会影响到其开放性。第一，开放的自动化设备。控制器在工业生产系统当中，会给用户生产者诸多好处，包括可扩展、可联网、可移植等等。此外，控制系统开放程度增强的可行性随着当前计算机互联网技术商品化水平的提升而不断增强。迄今为止，针对何谓机器人控制系统的开放性还没有形成一个明确的具有权威性统一性的定义。整体上来看，开放式主要体现在可扩展性、互操作性、可移植性可增减性三个方面。可扩展性指的就是第三方设备生产者能够增加硬件设备和软件设备，使得功能得到扩充。互操作性的就是控制器的核心部分，能够与外界的一个计算机或者多个计算机进行信息的交换。可移植性则指的是在不同的环境下，机器人的应用软件能够相互之间进行移植。可增减性则指的是在实际需求的基础上，机器人系统的性能以及功能能够非常便捷化的进行增减。如果要实现上述特性、要求，计算机控制系统的硬件应当是标准化的体系结构应当具有开放性界面。

1.3控制系统的开放性概述

当前在国际上，开放式控制系统是重要的发展趋势，特别是在发达国家在工业机器人开放式控制系统领域，展开了非常激烈的竞争。GNGC研究计划之后，美国为了推出模块化控制系统，又制定了OMAC开发计划，希望通过该计划的实行来提升本国的自动化装备水平。欧盟对控制系统的开放性要求进一步增强，也在积极推行OSICA计划。在该领域，日本也正在积极部署，日本的很多装备制造业企业联合推行OSEC计划，该计划推行的主要目的是使得控制系统结构的灵活性进一步增强。日本的科研机构在整个自动化领域之内，根据自身的研究成果，与美国欧洲等国家在该领域的相应科研机构进行广泛的交流。在相应设计标准上达成一致。在应用方面，工业机器人涉及的领域是非常广泛的。因此，要使相应的标准完全统一的困难是非常大的。然而，部分统一标准在特定应用领域是可行的，而且是非常有帮助的。例如，在半导体工业自动化制造设备领域，已经有了标准化交互界面，该交互界面由上层监控系统与机器生产者用户，以及上层仿真软件商品进行交互信息的共享。现阶段，在市场当中，开放性水平已经成为了商品化工业机器人获得市场竞争力的关键要素。工业机器人控制系统的开放性是必须的。得出这一结论，一方面，是出于机器人技术发展趋势以及发展方向。另一方面，是出于工业机器人应用的工业领域自动化发展需求。但是，不论是从技术实现的可能性角度来看，还是从技术成本角度来看，追求严格意义上的开放性体系结构是没有必要的。目前，在工业生产过程当中，机器人系统的数量是非常庞大的，而且技术进步速度也是令人瞠目结舌。要制定一个完全的绝对的开放标准，是根本没有办法实现的。现阶段在工业机器人控制系统领域，探讨和研究的重点是可行的控制系统开放式结构，使得控制系统的开放程度在现有计算机技术以及信息技术发展成果的基础上，进一步提升。

2工业机器人开放式控制系统的实现方式

2.1硬件实现方式

从硬件结构的角度来看，开放式控制系统主要包括两个部分，第一个部分是基于PC总线系统，第二个部分是基于VME总线系统。在很多方面pc具有突出的优势，例如开放性较强，具有非常理想的软件开发环境，具有较为良好的通讯功能，成本不高。所以对于机器人开放式控制系统而言，当前很多机器人厂商将主要研究和开发对象，其中与基于PC总线系统。因此，基于这一硬件结构的机器人开放式控制系统，主要包括应主要包括四种硬件实现方式。第一种硬件实现方式为PC+运动控制卡。第二种硬件实现方式为基于IPC+运动控制卡。第三种硬件实现方式为基于PLC的控制系统。最后一种硬件实现方法为基于通用PC+工业实时以太网。第一种硬件实现方式对于PC实时性要求不高，具备开放性这是其主要优势。然而这种硬件实现方式也具有一定的缺陷，例如，对于运动控制卡的要求比较高，同时DSP也需要搭配。对于这种PC+运动控制卡的控制系统的研究比较早。对于机器人运动控制，我国研究学者也进行了大量的研究，他们所设计出来的机器人运动控制器对其运动控制的可靠性进行了大幅度提升。机器人动态运动通过国外研究者的不断研究开发得以实现。国外研究学者开发的自由度机器人控制系统平台同时可以实现与环境的快速交互功能。第二种硬件实现方式影响简单，整体结构也比较紧凑，这是其显著优势。除此之外，开放性和兼容性也更加理想。这种模式与上一种模式的区别在于，机器人在PC机上进行运动学求解轨迹规划以及插补算法。这种模式对于控制卡的数据处理压力能够起到非常显著的缓解作用。与此同时，机器人工控机与运动控制卡在该模式下分工明确，对于基于IPC+运动控制卡的控制系统，我国很多学者也进行了不同程度的研究，如六轴工业机器点位、轨迹控制的实现等等。第三种硬件实现方式在硬件的连接方面特别简单，联网功能也非常强大。所以基于PLC的控制系统可以对多机器人通过互联网实现监控。对机器人，我国学者在ABPLC的基础上，实现了运动控制。最后一种硬件实现方式的主要优势在于控制效率高、可拓展性强。主要是因为网络化发展是工业机器人开放式控制系统将来的主要发展趋势和发展方向。在该领域的研究方面，我国已经实现了机器人控制器的分布式网络以及计算机的分布式网络。与此同时，也实现了对于机器人分布式控制网络的监控。

2.2软件实现方法

现阶段，在软件功能的实现方面，大部分研究机构的基础主要以硬件开放式架构为主，并在此基础上，通过开放式纯软件控制技术艺来实现相应的软件功能。通常情况下，在工控机Windows或者LINUX环境下，开放式软件控制进行运算，全部的运动控制运算以及逻辑运算，通过软件本身的内核来完成。数据的传输以及信号的传输由硬件负责。一部分学者开发出了通用软件包，适用于机器人控制，该通用软件包程序是开源的，通过互联网能够对程序进行下载。此外，一部分学者此外针对纯开放式软件控制技术，也有一部分学者进行了研究探讨。在纯开放式软件控制技术的基础上，我国研究学者开发了纯软件开放式控制系统，并基于该控制系统，实现了六种工业机器人的控制。

3基于开放式控制系统的多机器人协同

针对基于开放式软件架构以及硬件架构的多机多机器人协同用之运动控制，现阶段的研究成果相对是比较丰硕的`。例如通过多层等级式的控制体系结构，天津大学的宋伟科实现了多机器人的系统与主控系统的实时任务调度。对于多机器人协同控制系统的离线编程系统，廖彦京平等学者进行了开发以及研究。国外主流机器人公司目前已经研究开发出开放式结构控制器，该控制器基于PC和实时以太网。Motoman通过大量的实验，研制出双机器人协调焊接。KUKA公司实现了机器人在车间的实践应用，将多机器人协同控制技术成功地应用于奔驰车间，通过自己研发的IRC5控制器，ABB公司与Robotstudio机器人的编程与离线轨迹规划软件，通过双机器人协调焊接，在开放式结构控制器方面，实现了三台机器人的精准联动。对于软件接口以及硬件接口，正是由于开放式控制系统进行了标准化定义，因此在标准设计基础之上，所设计出来的第三方软件以及第三方硬件在向控制系统集成过程当中实现就比较简单了。这对于厂商的依赖性起到了大幅度降低作用。所以，在自身生产需求的基础上，企业能够对设备相应的增减。现阶段，在工业焊接、工业焊接、喷涂以及零部件的装配等领域，多机器人均已得到广泛的应用。

4工业机器人的控制系统总体方案