.3 驱动电路的研制........................................................................................ 29 4.3.1 恒流源型步进电机驱动电路的研制 ........................................... 29 4.3.2 双极型 PWM 直流力矩电机的驱动电路的研制 ....................... 31 4.3.3 光电码盘的选择和辩向电路的研制, ....................................... 33 4.3.4 直流电机的闭环控制系统的研制。
........................................... 36 4.3.5 以单片机为核心的机器人控制系统的研制 ............................... 36第 5 章 技术经济分析 ............................................................................................ 46第 6 章 教学机器人演示系统演示实验的设计 .................................................. 47 6.1 实验一 教学机器人演示系统的组成及结构........................................ 47 6.2 实验二:教学机器人控制系统的演示实验 .......................................... 48结论............................................................................................................................... 50专题部分:——旋转电机的分类及其总结 ............................................................... 51致谢............................................................................................................................... 61参考文献 ...................................................................................................................... 62附录 1 ........................................................................................................................... 63附录 2 ........................................................................................................................... 70附录 3 ........................................................................................................................... 75 IV 第1章 绪论 1.1 机器人概述 1.1.1 机器人的诞生和发展 1920 年克作家卡雷尔. 卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。
剧情是这样的 :罗萨姆公司把机器人作为人类生产的工业产品推向市场,让它去充当劳动力,以呆板的方 式从事繁重的劳动。
后来,罗萨姆公司使机器人具有了感情,在工厂和家务劳动中,机器人成了必不可少的成员 。
该剧预告了机器人的发展对人类社会的影响。
在剧本中,卡佩克把捷克语 (机器人) 这也是人类社会首次使用“机器人”“Robota”农奴 写成了“Robot” 。
这一概念。
自动化技术的发展,特别是计算机的诞生,推动了现代机器人的发展 50 年代是机器人的萌芽期,其概念是“一个空间机构组成的机械臂,一个可重复编程 动作的机器”。
1954 年美国戴沃尔发表了“通用重复型机器人”的专利论文,首次提出“ 工业机器人”的概念;1958 年美国联合控制公司研制出第一台数控工业机器人原型;1959 年 美国 UNIMATION 公司推出第一台工业机器人。
60 年代随着传感技术和工业自动化的发展,工业机器人进入成长期,机器人开始向实用化发 展,并被用于焊接和喷涂作业中。
70 年代随着计算机和人工智能的发展,机器人进入实用化时代。
日本虽起步较晚,但结合国 情,面向中小企业,采取了一系列鼓励使用机器人的措施,其机器人拥有量很快超过了美国 ,一举成为“机器人王国”。
80 年代,机器人发展成为具有各种移动机构、通过传感器控制的机器。
工业机器人进入普及 时代,开始在汽车、电子等行业得到大量使用,推动了机器人产业的发展。
为满足人们个性化的要求, 工业机器人的生产趋于小批量、多品种。
90 年代初期,工业机器人的生产与需求进入了高潮期: 1990 年世界上新装备机器人 81 000 台,1991 年新装备 76 000 台。
1991 年底世界上已有 53万台工业机器人工作在各 条战线上。
随后由于受到日本等国经济危机的影 1响,机器人产业也一度跌入低谷。
近两年随着世界经济 的复苏,机器人产业又出现了一片生机。
90 年代还出现了具有感知、决策、动作能力的智能机器人,产生了智能机器或机器人化机 器。
随着信息技术的发展,机器人的概念和应用领域也在不断扩大。
2000 年出现了仿人机器人及其他仿生机器人,机器人的运动能力和智能水平进一步的提高,并以智能体的形式出现,应用领域进一步的扩大。
1.1.2 国内发展状况 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。
2 1.1.3 国外机器人发展趋势 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. 万美元降至 97 年的 6. 3 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
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