E7会闯三自由度仿生机械手臂结构设计前期报告1332123157250.doc

河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告 PAGE  PAGE 10 河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告 毕业设计（论文）题目：三自由度仿生机械手臂结构设计 专业：机械设计制造及其自动化 学 生 信 息： 学号： 085466 姓名：王会闯 班级：机设C086班 指导教师信息：教师号：05129 姓名：高春艳 职称：讲师 报告提交日期：2012年3月16日 一、文献综述 1、课题研究目的和意义 机器人是二十世纪人类最伟大的发明之一，人类对于机器人的研究由来已久。上世纪70年代之后，高计算机技术、控制技术、传感技术和人工智能技术迅速发展，机器人技术也随之进入速发展阶段，成为综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合，是当重代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的要标志[1] [2]。 随着技术的发展和社会的进步，机器人的应用越来越普及，它不仅广泛应用于工业生产和制造部门，而且在航随着科学天，海洋探测，危险或条件恶劣的特殊环境中获得大量应用[3]。并且，它还逐渐渗透到日常生活及教育娱乐等各个领域。它们能准确地执行各种各样的任务和操作，并且无需人们工作时所需的安全措施和舒适的工作条件。因此，机器人是当今工业的重要组成部分[4]。 要给机器人下一个合适的和为人们普遍同意的定义是困难的。现在世界上对机器人还没有统一的定义，各国都有自己的定义。这些定义之间差别较大。例如，随着引用定义的不同，对1982年日本的机器人总数估计可在3000至47000台之间变化。这种变化的部分原因是很难区别简单的机器人与其密切相关的运送材料的“刚性自动化”技术装置。 国际上关于机器人的定义主要由以下几种： 英国简明牛津字典的定义。机器人是“貌似人的自动机，具有智力和顺从于人的但不具有人格的机器”。 美国机器人协会的定义。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，具有编程功能的多功能机械手”。 日本机器人协会的定义。工业机器人是“一种转杯有记忆装置和末端执行器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”。 美国国家标准局的定义。“机器人是一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业人物的机械装置”。 我国机器人的定义。蒋新松院士曾建议把机器人定义为“一种拟人功能的机械电子装置”。 上述各种定义有共同之处，即认为机器人①像人或者人的上肢，并能模仿人的动作； ②具有智力或者感觉与识别能力；③是人造的机器或者机械电子装置。随着机器人的进化和机器人只能的发展，这些定义都有修改的必要，甚至要对机器人重新定义。 随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和嗅觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。80年代，将具有感觉、思考决策和动作能力的系统称为智能机器人，但是，从机器人技术和人工智能的研究现状来看,要完全实现高智能、高灵活性的拟人机器人还有很长的路要走,而且,人类对自身也没有彻底地了解,这些都限制了拟人机器人的发展[5]。拟人机器人研究在很多方面已经取得了突破,如关键机械单元、基本行走能力、整体运动、动态视觉等,但是离我们理想中的要求还相去甚远,还需要在拟人机器人的思维和学习能力、与环境的交互、躯体结构和四肢运动、体系结构等方面进行更进一步的研究[6]。 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产率。机械手越来越广泛地得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。 目前产业所使用的机器人大多以机械手臂的型式为主，机械手臂又以各种形状与大小而有所不同，常见的型式有线性手臂、SCARA手臂、关节多轴机械手臂等。从关节构造上，可分为三轴（含）以下（简称三轴）与四轴（含）以上（简称多轴）两大类。之所以要进行分类，是因为这两方面使用的市场、厂商并不冲突。虽然在应用上的原理类似但是两者的技术并不相同，也因为使用者的需求不同自然在功能区隔上就会非常明显[7]。机械手部会根据工作种类附加各式的夹持或加工工具，设计上是模仿人类手部机能为主[8