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，客户，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，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。毕业设计或论文说明书共页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，平均单机价格从年的万美元降至年的万美元。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。工业机器人控制系统向基于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。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。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。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。机器人化机械开始兴起。从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，纷纷探索开拓其实际应用的领域。机器人产业对教育培训的要求及本课题的提出采用机器人会给我们带来很大的方便，机器人和其他自动化装置最主要的区别在于机器人的功能和任务很容易修改或改变，仅需要改变软件就可以了，同时机器人比般自动化装备更复杂，需要更多的软件和硬件知识，故旦大量采用机器人就需要专门的培训使用机器人的具有较高水平和技术人毕业设计或论文说明书共页员，这无疑对教育和培训提出新的要求，大多数机器人专家都反复的强调需要制定培训计划以为新的工作岗位准备合格的劳动力。谈到培训，还有个协调的问题，工业和教育团体应减少培训与需求的协调失误，在校学生也应了解市场情况，在教师的协助下开设和调整自己的课程，使所学的专业和技能在毕业的时候满足社会的需求。对机器人，人们的头个问题就是机器人是否会造成失业应该说大量采用机器人会使部分人丧失工作，然而这新的产业所创造的新的就业机会比其消灭的职业更多，新的职业需要新的技能，就再需要教育和培训，再次证明，机器人对社会的冲击就是再培训的课题。大量采用机器人不回带来失业，在机器人的研究制造和应用上有七种职业，即研究开发设计制造应用市场服务维修和教育，而潜在的部门是机器人制造部门，教育机构和机器人相关部门。现在国外机器人制造厂家不仅自己开设机器人课程也向学校提供资助，为学校提供机器人教学系统，据资料显示，美国有很多大学开设了机器人课程。早我国，许多大学也开设了机器人方面的课程如上海交大，华中科技大学等，也有很多研究开发机器人的研究机构，但资金问题是困饶机器人发展的障碍，在教学中也面临相同的问题。但教学课程上，只是纸上谈兵，没有点直观的印象，关键是设备问题，研制个价格低廉性能优越结构简单能给学生以深刻印象的实验用的教学演示系统，在这前提和背景下，提出本课题，它能达到以下目标成本低，必要时可以降低精度要求，因为是实验演示装置。机械结构简单，便于学生掌握机器人结构上的特点。整体尺寸不宜过大，以摆放实验台为准。与结构相匹配，为降低成本，采用开环闭环控制相结合各部分结构最好方便拆卸，以便维修保养。毕业设计或论文说明书共页第章总体设计方案在确定机器人总体设计方案前，必须对机器人设计基本步骤及其基本原则，使设计的方案更合理总体设计的思路设计机器人大体上可分为两个阶段系统分析阶段根据系统的目标，明确所采用机器人的目的和任务。分析机器人所在系统的工作环境。根据机器人的工作要求，确定机器人的基本功能和方案。如机器人的自由度信息的存储量计算机功能动作精度的要求所能抓取的重量容运行而不用齿轮减速，所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比，并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。交流力矩电动机又可以分为同步和异步两种，目前常用的是鼠笼型异步力矩电动机，它具有低转速和大力矩的特点。般地，在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同，但是由于鼠笼型转子的电阻较大，所以其机械特性较软。开关磁阻电动机开关磁阻电动机是种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。无刷直流电动机无刷直流电机是在有刷直流电动机的基础上发展来的，但它的驱动电流是不折不扣的交流无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。般地，无刷电机的驱动电流有两种，种是梯形波般是方波，另种是正弦波。有时候把前种叫直流无刷电机，后种叫交流伺服电机，确切地讲是交流伺服电动机的种。无刷直流电机为了减少转动惯量，通常采用细长的结构。无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多，相应的转动惯量可以减少左右。由于永磁材料的加工问题，致使无刷直流电机般的容量都在以下。这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力。率电动机直流电动机直流电动机是出现最早的电动机，大约在世纪末，其大致可分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机有较好的控制特性，因为直流电动机的转速与其它参量有以下关系其中毕业设计或论文说明书共页电枢回路总电阻电势系数电枢供电电压电枢电流励磁磁通直流电动机在结构价格维护方面都不如交流电动机，但是由于交流电动机的调速控制问题直未得到很好的解决方案，而直流电动机具有调速性能好起动容易能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。异步电动机异步电动机是基于气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩而实现能量转换的种交流电机。异步电动机般为系列产品，品种规格繁多，其在所有的电动机中应用最为广泛，需量最大目前，在电力传动中大约有的机械使用交流异步电动机，所以，其用电量约占总电力负荷的半以上。异步电动机的机械特性如图所示。图异步电动机机械特性转差率速度转差率转矩异步电动机具有结构简单，制造使用和维护方便，运行可靠以及质量毕业设计或论文说明书共页较小，成本较低等优点。并且，异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机主要广泛应用于驱动机床水泵鼓风机压缩机起重卷扬设备矿山机械轻工机械农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。在异步电动机中较为常见的是单相异步电动机和三相异步电动机，其中三相异步电动机是异步电动机的主体。而单相异步电动机般用于三相电源不方便的地方，大部分是微型和小容量的电机，在家用电器中应用比较多，例如电扇电冰箱空调吸尘器等。同步电动机所谓同步电动机就是在交流电的驱动下，转子与定子的旋转磁场同步运行的电动机。同步电动机的定子和异步电动机的完全样但其转子有凸极式和隐极式两种。凸极式转子的同步电动机结构简单制造方便，但是机械强度较低，适用于低速运行场合隐极式同步电动机制造工艺复杂，但机械强度高，适用于高速运行场合。同步电动机的工作特性如图所示与所有的电动机样，同步电动机也具有可逆行，即它能按发电机方式运行，也可以按电动机方式运行。并且，同步电机的转速和频率之间有着严格的关系其中电机极对数，极数和转速定时，其感应交流电势频率也是定的。毕业设计或论文说明书共页速度功率因数效率定子电流转矩图同步电机工作特性输出功率同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机水泵球磨机压缩机轧钢机以及小型微型仪器设备或者充当控制元件其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。信号电机信号电机目前，最有代表性的位置信号电机旋转变压器感应同步器和自整角机。旋转变压器本质上是可以随意改变次绕组和二次绕组耦合程度的变压器。其结构和绕线式异步电动机相同，定子和转子各有两组相互垂直的分布绕组，转子绕组利用滑环和电刷与外电路联接。当次绕组励磁以后，二次绕组的输出电压和转子的转角成正弦余弦线性或者其他函数关系，可以用于计算装置中的坐标变换和三角运算，还可以在控制系统中作为角度数据传输和移相器使用。感应同步器是种高精度的位置或角度检测元件，有圆盘式和直线式两种。圆盘式感应同步器用来测量转角位置而直线式感应同步器用来测量线位移。自整角机是种感应式机电元件，被广泛地应用于随动系统中，作为角度传输变换和指示的装置。在控制系统中经常两台或者多台联合使用，使机械上互不相连的两根或多根轴能够自动地保持相同的转角变化，或者同步旋转。信号电机毕业设计或论文说明书共页最有代表性的速度信号电机是测速发电机，其实质上是种将转速变换为电信号的机电磁元件，其输出电压与转速成正比。从