多的作用。机器人可以在有毒噪声高温易燃易爆等危险有害的环境中代替人长期稳定的工作，从根本上解决了操作者的安全保障问题。采用机器人更能够扩大人类的活动领域和能力。机器人可以在诸如深海高压辐射外层空间等人类不能适应的条件下长期可靠的工作，因此在深海采矿宇宙探索卫星的空间维修高辐射条件下调试等领域，都可以依靠机器人来操作。随着计算机技术控制技术人工智能的发展，机器人技术得到迅速发展，出现了更为先进的可配视觉触觉的机器人。工业机器人的构成及分类工业机器人的构成工业机器人由执行机构驱动装置控制系统智能系统组成，其中构执行机构也称操作机是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由杆件相关节组成。从功能的角度，执行机构可分为手部腕部臂部腰部和基座等。手部手部又称末端执行器，是工业机器人直接进行工作的部分和各种夹持器。有时人们也常把诸如电焊枪油漆喷头等划作机器人的手部。腕部腕部与手部相连，通常有个自由度，多为轮系结构，主要功用是带动手部完成预定姿态，是操作机中结构较为复杂的部分。臂部臂部用以连接腰部和腕部，通常由两个臂杆小臂和大臂组成，用以带动胸部作平面运动。腰部腰部是连接管和基座的部件，通常是回转部件，腰部的回转运动再加上臀部的平面运动，就能使腰部作空间运动。腰部是执行机构的关键部件，它的制造误差运动精度和平稳性，对机器人的定位精度有决定性的影响。基座基座是整个机器人的支持部分，有固定式和移动式两种。该部件必须具有足够的刚度和稳定性。机器人的分类我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括服务机器人水下机器人娱乐机器人军用机器人农业机器人机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有成体系的趋势，如服务机器人水下机器人军用机器人微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是致的。按机械手的几何结构分机器人机械手的机械配置形式多种多样。最常见的结构形式是用其坐标特性来描述的。这些坐标结构包括笛卡儿坐标结构柱面坐标结构极坐标结构球面坐标结构和关节式球面坐标结构等。这里简单介绍柱面球面和关节式球面坐标结构等三种最常见的机器人。柱面坐标机器人。柱面坐标机器人主要由垂直柱子水平手臂或机械手和底座构成。水平机械手装在垂直柱子上，能自由伸缩并可沿垂直柱子上下运动。垂直柱子安装在底座上，并与水平机械手起作为个部件能在底座上移动。这样，这种机器人的工作包迹区间就形成段圆柱面，如图所示。因此，把这种机器人叫做柱面坐标机器人。图柱面坐标机器人球面坐标机器人。这种机器人如图示。它像坦克的炮塔样。机械手能够作里外伸缩移动在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动。因此，这种机器人的工作包迹形成球面的部分，并被称为球面坐标机器人。图球面坐标机器人关节式球面坐标机器人。这种机器人主要由底座或躯干上臂和前臂构成。器人的工作包迹形成球面的大部分，称为关节式球面机器人。按用途分工业机器人按用途和作业类别划分，有焊接机器人冲压机器人浇注机器人搬运机器人装配机器人喷漆机器人切削加工机器人检测机器人采掘机器人水下机器人等。探索机器人，用于进行太空和海洋探亲，也可用于地面和地下探险和探索。服务机器人，种半自主或全自主工作的机器人，其所从事的服务工作可使人类生存得更好，使制造业以外的设备工作得更好。军事机器人，用于军事目的，或进攻性的，或防御性的。它又可分为空中军用机器人海洋军用机器人和地面军用机器人。研究工业机器人的意义和目的研究工业机器人的意义近年来，国外工业机器人的发展非常迅速。据报导，目前世界上生产中使用的机械手和工业机器人总台数已达万台，其中示教再现机器人已达万台，特别突出的是日本，其工业机器人产值，在四年中，连续以年增长的高速度发展，至年日本已拥有机械手和各种工业机器人万台即占世界的。另据预测，在今后十年中，美国工业机器人台数和产值将会以几何级数增长。欧洲各国也在加快步伐进行机器人的研制和应用。国外为什么要大力发展工业机器人总体来说，是机器人的特点满足了社会生产的需要。现在对工业机器人的特点及其带来的经济社会效益分述如下机器人对环境的适应性强，能代替人从事危险有害的操作。在人无法接近的地方，或者在长时间工作对人体有害的场所，机器人都不受影响。只要根据工作环境条件进行合理设计，选用适合的材料和结构，工业机器人就可以在异常高温或低温，异常压力和有害气体粉尘放射线作用下，以及冲压灭火等危险环境中胜任工作。如冶炼锻造铸造和热处理车间，温度可达几百度，即使穿防护衣，戴防护面具手套等，人也难以坚持工作。此外，在焊接操作中的弧光高温烟雾和飞溅以及喷漆作用中的毒性有机溶剂等有害人体健康的场所，都需要采用工业机器定位置。这时般装有位置检测器，作为运动位置的反馈，即采用多点控制方式。定位点为二点的点为控制，采用开关型控制机构就可以实现，多点定位控制，般要采用带反馈环节行程检测元件的闭环伺服控制机构，或者数控开环机构。连续轨迹控制方式不仅要控制行程中所有中间点的位置和终点位置，而且，还应对运动轴同时进行连续控制。这种控制方式的中间定位点是无限多的。如焊接喷漆等工业机器人，需要采用连续轨迹控制方式，在控制其运动轨迹的同时，还需要控制其运动速度与加减速。连续轨迹控制，般要采用闭环伺服机构也有少数采用数控开环伺服机构。位置信息的给定方式有两种示教方式通过操作杆或示教盒，将连续轨迹上各点坐标值输到存储单元同时也可以输入机器人通过各点的运动速度等条件。数值控制方式将机器人动作端的运动数值化，根据数值指令进行动作。可以给出机器人运动轨迹的数字式，利用数控插补运算功能，进行直线圆弧抛物线椭圆等函数插补运算，控制机器人运动轨迹。事实上，在连续轨迹控制中，也不定都是点不差的跟踪控制。例如，在示教时，每隔定时间间隔或距离，记录点的坐标值。当再现时，把这些点群按直线或圆弧连接起来形成轨迹。这种方式对于降低工业机器人的控制器，特别是存储器的成本是有益的。此次机器人可以运用双摄象机跟踪控制。目前，在激光加工等许多应用领域中对工业机器人的精度特别是连续运动轨迹精度提出了较高的要求。因此研究和建立能够方便地检测工业机器人运动轨迹准确度的方法具有重要意义。目前常用的机器人检测技术分为接触式和非接触式两类，接触式测量方法测量速度慢，测量范围有限，不能满足运动轨迹准确度性能检测的要求。非接触式测量方法分为主动感觉系统和被动视频系统两种。主动感觉系统向被测物体发送如红外线激光和超声波等信号，通过检测返回的信号来获取机器人的位置信息。此方法结构复杂操作难度大计算过程繁琐和成本昂贵。基于多目视觉的被动视频系统受到广泛关注,但现有的多目视觉系统在进行三维空间大范围连续运动测量时，还有待于在系统结构性能和价格等方面进步完善。以立体视觉理论为基础，研究了基于空间直线的二维投影面方程。根据投影面的空间解析几何约束关系，建立基于直线特征匹配的双目视觉误差测量的数学模型。在该模型基础上采用将两台摄像机固定于工业机器人末端的方案，对关节型工业机器人运动轨迹的准确度进行了检测。结果表明，该检测方法简单实用，基本上可以满足工业机器人性能检测的要求。三维空间内的个点可以用世界坐标系表示。它发出的光经过摄像机采集并以标准视频信号的形式输入计算机，再由图像采集卡将其转换为数字图像，即个二维数组，组元即是图像中的个像素的数值为图像的亮度。以像素为单位定义直角坐标系，像素的坐标,分别对应该像素在二维数组中行和列。定义摄像机坐标系以摄像机光心为原点，光轴为,轴和轴分别与上述坐标系的,轴对应。根据双目视觉理论和空间解析几何的相关内容建立了工业机器人运动轨迹位姿检测的数学模型。应用该模型对种关节型工业机器人的轨迹进行测量。结果表明，根据该模型建立的检测系统能够简单方便地测量工业机器人的运动轨迹位置准确度和轨迹姿态准确度，测量结果可靠，具有定的应用前景。该方法也为机器人运动过程位姿的控制提供了基础。控制装置的软件系统喷漆机器人软件系统喷漆机器人控制系统的软件包括以实时操作控制为核心的模块结构机器人语言自动编程软件空间轨迹规划极其实时算法软件自动诊断软件人机对话软件等。由于采用模块化的阶层构造，实现了软件系统的灵活性扩展性。达到了下列目的基本软件是通用系统软件，可适用于不同机种与作业。显示不同机种只改变画面结构与文字。作业条件引入变量参数，机种不同只需重新定义。控制控制分通用口与专用口，专用口在喷漆机器人控制上配喷漆接口板。坐标变换与插补计算备有通用标准函数计算库，同时可根据不同的机种配置不同的坐标变换与插补计算模块。伺服控制对同执行机构，其模块是通用的。传感器与上位管理机，还留出了用于扩展的接口，主要有机器人语言机器人的语言命令是种使用户非常容易理解的语言，语言中的每个语句命令都与种功能相对应，喷漆机器人的各种动作都可以用这些语句的组合来完成。人机对话语言命令人机对话是采用软键与定义键组来完成操作者与机器人的对话。操作者只要指定机器人当时的工作性质，机器人就能按已定的工作性质顺序逐项地通过与操作者对话，该部分语言序列以文字形式出现，起引导提示作用，使操作者能快速编程和简单直观地管理与监视机器人。软件的数据结构该软件数据结构采用分离构造可变格式引入变量常数及综合链队等结构。喷漆机器人喷漆系统喷漆机器人喷机系统是喷漆机器人的关键配套设备，主要由三部分组成喷漆电源喷漆管路装置及接口箱。喷漆电源由集成电子元件和可控硅元件控制，采用可控硅整流方式。它应用了瞬间控制技术输出电流波形控制技术等，使该喷漆电源具有优良的启动性能和中电流区域扩散区域明显减小的特点，提高了喷漆的外观及喷漆的质量。喷漆电源调节范围为，喷漆电压调节范围为。接口箱用于喷漆电源与喷漆机器人控制装置之间的信号传递和处理。方面传递控制装置指令，使其自动调整喷漆参数如喷漆电流电压喷漆速度另方面监测喷漆过程状态，使喷漆机器人控制装置实时监控喷漆状态，判断有无喷漆故障发生如堵塞无油漆等，保证喷漆机器人的顺利安全工作。该喷漆机器人具有结构紧凑体积小占地面积小动作灵活速度快工作范围大重复位置精度高操作调整方便工作稳定可靠等系列特点。结论本次设计的基本任务是完成喷漆机器人机械结构设计，在设计过程中我的主要工作就是选择适合的电机，设计腰部大臂小臂部分的传动方式，其中腰部采用三级直齿轮传动，其传动比为，腰部的轴轴均采用齿轮轴，四轴采用空心轴，并将齿轮交错布置以节省空间。大臂采用圆锥圆柱齿轮传动，传动比为，小臂采用圆锥圆柱齿轮传动，传动比为。小臂部分减速比较大，但外形尺寸较小，故选用型谐波减速器。同时选用型同步带。本次设计的的机器人须有五个自由度以完成平