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附錄 1 a of of on of in to be to a be to a do is by A is a to or of a of It is in a of of a of 951 by 954, It on a of to It of by to to to to a to be C It to a of in By an 959. 962, to be on a A in 973 of -3 -3 by a of do of of In of of in 970s of At a on a as to an of a of in 970s, to no in to to a of in 970s, to no in to to It to at in to be as to of to of is of of is be in to of be in in be be so do be a be to of a s it is a to an in a to an of be to of to a is of of or to of to to up is as as in a is in to as 1) to to be to be is is by 2) is In in in a is 3) or 4) to be : 1,000 ~ 10,000 5)is 6) on to in is At to to to in on to to 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) to 9) ID 10) 11) 12) so 1. to in WM is so on in 2. to so on to be to in to to of it of 1) 2) to be he to be 3. is if in to D in D is to in in to s As D is D it 1) in a in 0 ~ 100 2) D in % ~ 0%. 3) to D is is to a At D of 1) D 2) D 5. 1)It is or of to in is in 2) 3) in in to so 附錄 2 工業(yè)機器人及電動驅動系統(tǒng) 有許多關于機器人這個術語的定義。采用不同的定義，全世界各地機器人的數(shù)量就會發(fā)生很大的變化。 在制造工廠中使用的許多單用途機器可能會看起來像機器人。這些機器是硬連線的，不能通過重新編程的方式去完成不同的工作。這種單用途的機器不能滿足人們日益廣泛接受的關于工業(yè)機器人的定義。這個定義是由美國機器人協(xié)會提出的： 機器人是一個可以改變程序的多功能操作器，被設計用來按照預先編制的、能夠完成多 種作業(yè)的運動程序運送材料、零件、工具或者專用設備。 注意在這個定義中包含有“可以改變程序”和“多功能”這兩個詞。正是這兩個詞將真正的機器人與現(xiàn)代制造工廠中使用的單一用途的機器區(qū)分開來?！翱梢愿木幊绦颉边@個術語意味著兩件事：機器人根據(jù)編寫的程序工作，以及可以通過重新編寫程序來適應不同種類的制造工作的需要。 “多功能”這個詞意味著機器人能通過編程和使用不同的末端執(zhí)行機構，來完成不同的制造工作。圍繞著這兩個關鍵特征所撰寫的定義正在變成為制造業(yè)的專業(yè)人員所接受的定義。 第一個帶有活動關節(jié)的手臂于 1951 年被研制出來 ，由美國原子能委員會使用。在 1954年，第一個可以編程的機器人有喬治 基于下面兩項重要技術： 數(shù)字控制（ 術。 遠程操作器技術。 數(shù)字控制技術提供了一種非常適合于機器人的機器控制技術。它可以通過儲存的程序對運動進行控制。這些程序包含機器人進行順序運動的數(shù)據(jù)，開始運動和停止運動的時間控制信號，以及做出決定所需要的邏輯語句。 遠程操作器技術使得一臺機器的性能超出一臺數(shù)控機器。它可以使這種機器能夠在不容易進入和不安全的環(huán)境中完成各種制造任務。通過融合了上述兩項技術，狄弗研制出第一個機器人， 它是一個不復雜的，可以編程的物料運送機器人。 第一臺商業(yè)化生產(chǎn)的機器人在 1959年研制成功。通用汽車公司在 1962年安裝了第一臺用于生產(chǎn)線上的工業(yè)機器人，它是尤尼梅森公司生產(chǎn)的。在 1973年，辛辛那提 機器人的控制方面取得了較大的進展。 數(shù)字控制技術和遠程操作器技術推動了大范圍的機器人研制和應用。但是主要的技術進步并不僅僅上由于這些新的應用能力而產(chǎn)生的，而是必須由利用這些能力所得到的效益來提供動力。就工業(yè)機器人而言 ，這個動力是經(jīng)濟性。 在 20世紀 70年代中，工資的快速增長大大增加了制造業(yè)的企業(yè)中的人工費用。與此同時，來自國外的競爭成為美國制造業(yè)所面臨的一個嚴峻的考驗。諸如日本等外國的制造廠家在廣泛地應用了自動化技術之后，其工業(yè)產(chǎn)品，特別是汽車，在美國和世界時常中占據(jù)了日益增大的分額。 通過采用包括機器人在內的各種自動化技術，從 70 年代開始，日本的制造廠家能夠比沒有采用自動化技術的美國制造廠家生產(chǎn)更好的和更便宜的汽車。隨后，為了生存，美國制造廠家被迫考慮采用任何能夠提高生產(chǎn)率的技術。 為了與國外制造廠家進行競爭，必須以 比較低的成本，生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品。其他的因素，諸如尋找能夠更好地完成帶有危險性的制造工作的方式也促進了工業(yè)機器人的發(fā)展。但是，主要的理由一直是，而且現(xiàn)在仍然是提高生產(chǎn)率。 機器人的一個主要優(yōu)點是它們可以在對于人類來說是危險的位置上工作。采用機器人進行焊接和切斷工作上比由人工來完成這些工作更安全的例子。盡管機器人與工作地點的安全密切相關，它們本身也可能是危險的。 應該仔細地設計和配置機器人和機器人單元，使它們不會傷害人類和其他機器。應該精確地計算出機器人的工作范圍，并且在這個范圍的四周清楚地標出危險區(qū)域?？梢圆?用在地面上畫出紅顏色的線和設置障礙物以阻止工人進入機器人的工作范圍。 即使有了這些預防措施，在使用機器人的場地中設置一個自動停止工作的系統(tǒng)仍然上不失為一個好主意。機器人的這個系統(tǒng)應該具有能夠檢測出是否有需要自動停止工作的要求的能力。為了保證能有一個安全的環(huán)境，應當安裝容錯計算機和冗余系統(tǒng)來保證在適當?shù)臅r候停止機器人的工作。 機器人電動伺服驅動系統(tǒng)是利用各種電動機產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅動機器人本體以獲得機器人的各種運動的執(zhí)行機構。 對工業(yè)機器人關節(jié)驅動的電動機，要求有最大功率質量比和扭矩慣量比、高起動轉矩、低慣量和較寬廣且平滑的調速范圍。特別是像機器人末端執(zhí)行器（手爪）應采用體積、質量盡可能小的電動機，尤其是要求快速響應時，伺服電動機必須具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且具有較大的短時過載能力。這是伺服電動機在工業(yè)機器人中應用的先決條件。 機器人對關節(jié)驅動電機的主要要求規(guī)納如下： 1）快速性。電動機從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時間應短。響應指令信號的時間愈短，電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應性能愈好，一般是以伺服電動機的機電時間常數(shù)的大小來說明伺服電動機快速響應的性能。 2）起動轉矩慣量比大。 在驅動負載的情況下，要求機器人的伺服電動機的起動轉矩大，轉動慣量小。 3）控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號的變化，電動機的轉速能連續(xù)變化，有時還需轉速與控制信號成正比或近似成正比。 4）調速范圍寬。能使用于 1： 1000～ 10000的調速范圍。 5）體積小、質量小、軸向尺寸短。 6）能經(jīng)受得起苛刻的運行條件，可進行十分頻繁的正反向和加減速運行，并能在短時間內承受過載。 工業(yè)機器人電動伺服系統(tǒng)的一般結構為三個閉環(huán)控制，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。 目前國外許多電動機生產(chǎn)廠家均開發(fā)出與交流伺服電動機相適 配的驅動產(chǎn)品，用戶根據(jù)自己所需功能側重不同而選擇不同的伺服控制方式，一般情況下，交流伺服驅動器，可通過對其內部功能參數(shù)進行人工設定而實現(xiàn)以下功能： 1）位置控制方式 2）速度控制方式； 3）轉矩控制方式； 4）位置、速度混合方式； 5）位置、轉矩混合方式； 6）速度、轉矩混合方式； 7）轉矩限制； 8）位置偏差過大報警； 9）速度 數(shù)設置； 10）速度及加速度前饋參數(shù)設置； 11）零漂補償參數(shù)設置； 12）加減速時間設置等 1．直流伺服電動機驅動器 直流伺服電動機驅動器多采用脈寬調制（ 服驅動 器，通過改變脈沖寬度來改變加在電動機電樞兩端的平均電壓，從而改變電動機的轉速。 速特性好、響應快、效率高、過載能力強等特點，在工業(yè)機器人中常作為直流伺服電動機驅動器。 2．同步式交流伺服電動機驅動器 伺服電動機驅動系統(tǒng)相比，同步式交流伺服電動機驅動器具有轉矩轉動慣量比高、無電刷及換向火花等優(yōu)點，在工業(yè)機器人中得到廣泛應用。 同步式交流伺服電動機驅動器通常采用電流型脈寬調制（ 逆變器和具有電流環(huán)為內環(huán)、速度環(huán)為外環(huán)的多閉環(huán)控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對三相永磁同步伺服電動機 的電流控制。根據(jù)其工作原理、驅動電流波形和控制方式的不同，它又可分為兩種伺服系統(tǒng)： 1）矩形波電流驅動的永磁交流伺服系統(tǒng)。 2）正弦波電流驅動的永磁交流伺服系統(tǒng)。 矩形波電流驅動的永磁交流伺服電動機稱為無刷直流伺服電動機，采用正弦波電流驅動的永磁交流伺服電動機稱為無刷交流伺服電動機。 3．直接驅動 驅動（ 統(tǒng)，就是電動機與其所驅動的負載直接耦合在一起，中間不存在任何減速機構。 同傳統(tǒng)的電動機伺服驅動相比， 動減少了減速機構，從而減少了系統(tǒng)傳動過程中減速機構所產(chǎn)生的間隙和松動，極大地提 高了機器人的精度，同時也減少了由于減速機構的摩擦及傳送轉矩脈動所造成的機器人控制精度降低。而 以機械剛性好，可以高速高精度動作，且具有部件少、結構簡單、容易維修、可靠性高等特點，在高精度、高速工業(yè)機器人應用中越來越引起人們的重視。 作為 應具有以下特性： 1）輸出轉矩大：為傳統(tǒng)驅動方式中伺服電動機輸出轉矩的 50～ 100倍。 2）轉矩脈動?。? ％～ 10％以內。 3）效率：與采用合理阻抗匹配的電動機（ 傳統(tǒng)驅動方式下）相比， 此，負載越大，越傾向于選用較大的電動機。 目前， 以下兩種結構型式： l）雙定子結構變磁阻型 2）中央定子型結構的變磁阻混合型 5．特種驅動器 1）壓電驅動器。眾所周知，利用壓電元件的電或電致伸縮現(xiàn)象已制造出應變式加速度傳感器和超聲波傳感器，壓電驅動器利用電場能把幾微米到幾百微米的位移控制在高于微米級大的力，所以壓電驅動器一般用于特殊用途的微型機器人系 統(tǒng)中。 2）超聲波電 動機。 3）真空電動機，用于超潔凈環(huán)境下工作的真空機器人，例如用于搬運半導體硅片的超真空機器人等。