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毕业设计（500字）

毕业论文

设计课题：

爱普生机器人的应用开发研究专业（系）：

电气工程系班级：

工业控制102学生姓名：

龙启贵指导老师：

钟燕科完成日期：

201X.12

湖南铁道职业技术学院电气工程系201X届毕业设计任务书专业：

工业控制

班级：

工控102填表日期：

201X年12月3日

生效。

此任务书在毕业设计工作开始前一周内填写并发给学生。

摘要

随着社会的不断发展，生产力在不断进步，推动着科技的进步与革新，以建立更加合理的生产关系。

自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。

工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。

国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。

全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

机器人技术是综合了许多学科的知识，例如计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当今研究领域十分重视的课题，机器人在很多领域都得到广泛应用。

机器人的应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志，因而受到各先进工业国家的重视，投入大量人力物力加以研究和应用。

本论文在已有理论基础上，针对以往研究的知识和经验，根据实际使用要求，以六自由度的关节型机器人结构为方案;但由于机器人结构原理都比较复杂，，而我们现有的材料相当有限，所以本论文只是介绍了机器人的一般结构和一些简单的原理以及机器人编程软件认识和程序编写。

由于本人的知识水平有限，如果文中有出现错误的地方，还望您谅解。

关键词：

饲服电动机、步进电动机、加速度、自由度、RC+5.0

第一章绪论...................................................................................................................................1

1.1机器人的研究意义............................................................................................................1

1.2机器人研究及应用现状....................................................................................................2

1.3论文组织结构....................................................................................................................4

第二章机器人的结构及装配.......................................................................................................5

2.1机器人结构及工作原理..................................................................................................5

2.1.1机器人的结构.......................................................................................................5

2.1.2机器人的工作原理.............................................................................................12

2.2机器人的装配..................................................................................错误！

未定义书签。

2.2.1机器人的装配工艺与流程.................................................................................14

2.2.2机器人的电气线路连接.....................................................错误！

未定义书签。

2.2.3机器人的主要技术参数.....................................................................................20

第三章EPSONRC+5.0软件介绍.............................................................................................21

3.1机器人软件环境..............................................................................................................21

3.1.1EPSONRC+5.0用户界面..................................................................................21

3.1.2EPSONRC+5.0开发软件的使用...................................错误！

未定义书签。

3.2开发实例..........................................................................................................................24

第四章机器人系统开发与调试.................................................................错误！

未定义书签。

4.1研究的问题及其要求......................................................................................................27

4.1.1研究存在的问题.................................................................................................27

4.1.2机器人写字要求.................................................................................................28

4.2机器人系统开发..............................................................................................................28

4.3机器人系统调试..............................................................................................................29

4.3.1系统调试..............................................................................................................29

4.3.2程序编写.............................................................................................................32

第五章总结与展望.....................................................................................................................40

5.1总结..................................................................................................................................40

5.2展望..................................................................................................................................41

致谢................................................................................................................................................42

参考文献...................................................................................................................................43

第一章绪论

1.1机器人的研究意义

我国的机器人研究开发工作始于20世纪70年代初，到现在已经历了30年的历程。

前10年处于研究单位自行开展研究工作状态，发展比较缓慢。

1985年后开始列入国家有关计划，发展比较快。

特别是在“七五”、“八五”、“九五”机器人技术国家攻关、“863”高技术发展计划的重点支持下，我国的机器人技术取得了重大发展。

据统计，“九五”期间，我国工业机器人的需求量以每年30％以上的速度增长。

201X年，我国工业机器人的拥有量约为3500台，其中以点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人为主，销售额为6．7亿元。

1986～201X年产品销量如表3所示。

据有关专家预测，我国机器人201X年拥有量将增至7600台，年销售额为28.7亿元；201X年拥有量为17300台，年销售额为93.1亿元。

根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势，到201X年中国机器人市场的容量约达十几万台套。

我国近几年机器人自动化生产线已经不断出现，并给用户带来显著效益。

随着我国工业企业自动化水平的不断提高，机器人自动化线的市场也会越来越大，并且逐渐成为自动化生产线的主要方式。

我国机器人自动化生产线装备的市场刚刚起步，而国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期，这就给机器人自动化生产线研究开发者带来巨大商机。

据预测，目前我国仅汽车行业、电子和家电行业、烟草行业、新能源电池行业等，年需求此类自动化线就达300多条，产值约为60多亿元人民币。

预计在201X年左右需求此类自动化生产线达到600条。

据初步测算，“十一五”期间汽车制造业的需求市场容量将达到800多亿元人民币

我国现有主要生产工业机器人厂家其生产规模较小，这与当前市场需求有较大差距。

生产规模达到大批量生产能力，才能提高机器人的稳定性、可靠性及降低成本，才能占领国内市场。

目前主要生产第一代示教再现型机器人。

随着建筑施工、石化、食品、核工业、水下、高空及微加工行业的需求，将推出一批新机型，如大负载、高精度、蛇形的、无人飞行器以及家用、病人护理、盲人引导犬等。

目前正在逐步建立上海、沈阳、北京机器人及其自动化生产线产业基地，开发出一批有市场前景的，具有自主知识产权的机器人及其自动化生产线产品。

进一步加强与外企合作，引入先进技术及资金使我国成为国际生产机器人基地，占领国内市场，走向世界。

1.2机器人的研究及应用现状

工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。

国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。

据联合国欧洲经济委员会（UNECE）和国际机器人联合会（IFR）的统计，世界机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。

进入20世纪90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在10％左右。

201X年增长率达到创记录的20％。

其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达43%。

在我国，工业机器人的真正使用到现在已经接近20多年了，已经基本实现了试验、引进到自主开发的转变，促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。

随着我国门户的逐渐开放，国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击，因此，掌握国内工业机器人市场的实际情况，把握我国工业机器人研究的相关进展，显得十分重要。

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。

在国内，工业机器人产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲。

如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司，年利润增长迅速。

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。

一、工业机器人的发展现状

工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备,技术附加值很高,应用范围很广,作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业,将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。

国外专家预测,机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。

据联合国欧洲经济委员会（UNECE）和国际机器人联合会（IFR）的统计,世界机器人市场前景看好,从20世纪下半叶起,世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。

进入20世纪90年代,机器人产品发展速度加快,年增长率平均在10％左右。

201X年增长率达到创记录的20％。

其中,亚洲机器人增长幅度最为突出,高达43%。

二、工业机器人的应用领域日渐广泛

经过四十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。

在制造业中,尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的应用。

如在毛坯制造（冲压、压铸、锻造等）、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,机器人都已逐步取代了人工作业。

随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高,机器人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。

此外,在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多,如无人侦察机（飞行器）、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。

机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。

三、国内外主要的工业机器人生产厂商

在国外,工业机器人技术日趋成熟,已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。

从而,相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司,它们包括：

瑞典的ABBRobotics,日本的FANUC、Yaskawa,德国的KUKARoboter,美国的AdeptTechnology、AmericanRobot、EmersonIndustrialAutomation、S-TRobotics,意大利COMAU,英国的AutoTechRobotics,加拿大的JcdInternationalRobotics,以色列的RobogroupTek公司,这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。

在国内,工业机器人产业刚刚起步,但增长的势头非常强劲。

如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司,年利润增长在40%左右。

四、工业机器人的发展趋势

工业机器人在许多生产领域的使用实践证明,它在提高生产自动化水平,提高劳动生产率和产品质量以及经济效益,改善工人劳动条件等方面,有着令世人瞩目的作用,引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。

在新的世纪,机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。

五、工业机器人的技术发展趋势和产业发展趋势

从近几年世界机器人推出的产品来看,工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展,其发展趋势主要为：

结构的模块化和可重构化;控制技术的开放化、PC化和网络化;伺服驱动技术的数字化和分散化;多传感器融合技术的实用化;工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。

据UNECE/IFR预测,至201X年,全球新安装装机器人的数量将从201X年的81800套增至201X年的106000套,年平均增长7%。

其中,日本201X-201X年工业机器人的销售将从201X年的31600增长至201X年的41000套;欧洲201X-201X年工业机器人将从201X年的27100套增长至201X年的34000套。

1.3论文组织结构

本文第一章首先介绍介绍爱普生机器人的发展历史、发展状况、发展趋势及爱普生机器人在中国的应用情况，包括工业控制、企业生产线、航空航海、医疗等方面的应用。

第二章就爱普生机器人的结构原理及机械手运动坐标做了一些简单的分析。

然后就机器人的开发注意事项、机器人的装备方面做了介绍。

第三章主要介绍爱普生机器人RC+5.0软件、机器人的软件环境及机器人的开发实例做了简单的介绍。

第四章就EPSON机器人的开发与调试、研究问题及要求、爱普生系统开发及系统调试做了详细的介绍。

第五章主要是对论文的一个大致总结以及对未来机器人技术应用方面的展望。

第二章EPSON机器人的结构和装配

2.1机器人结构及工作原理

2.1.1机器人的结构

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

图2-1四六轴机器人的的示意图

如图2-1所示执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。

根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。

出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部等。

驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。

它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。

机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。

检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。

作为检测装置的传感器大致可以分为两类：

一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。

另一类是外部信息传感器，用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，控制系统有两种方式。

一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。

另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。

如图2-2所示为常见的六轴关节机器人的机械结构,六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转,注意观察一、二、三、四轴的结构，关节一至关节四的驱动电机为空心结构，关节机器人的驱动电机采用空心轴结构应该不常见，空心轴结构的电机一般较大。

采用空心轴电机的优点是：

机器人各种控制管线可以从电机中心直接穿过，无论关节轴怎么旋转，管线不会随着旋转，即使旋转，管线由于布置在旋转轴线上，所以具有最小的旋转半径。

图2-2六轴关节机器人的机械结构

如图2-3所示就是机器人平面与侧面结构

图2-3机器人平面、侧面结构图

图2-4机器人的运动范围

机器人的结构与坐标如图2-5所示

图2-5机器人的结构域各连杆坐标

六轴关节机器人的腕部关节设计较为复杂,因为在腕部同时集成了三种运动.小型的六轴关节机器人的腕部关节主要采用谐波减速器.如图2-6较为详细的描述了常见的六轴关节机器人的腕部结构.

图2-6六轴关节机器人的腕部结构

机器人的腕部结构常见有如下几种结构

:

图2-7RBR型机器人腕部结构

图2-8BBR型机器人腕部结构

图2-93R型机器人腕部结构

图2-3、图2-4、图2-5所说的三种手腕部的结构中,以第一种（RBR型）结构应用最为广泛,它适应于各种工作场合,后两种结构应用范围相对较窄,比如说3R型的手腕结构主要应用在喷涂行业等.

六轴关节机器人的研发设计及制造已经有好几十年的历史了,整个工业机器人的研发制造体系较为完善,他们的技术相对来说比较成熟,他们在相互竞争中可以相互模仿、改善、不断推陈出新,他们的技术对于国内来说,近乎完美.而国内目前这个行业还处在黎明前的黑暗阶段,虽然有不少公司有这个研发意图,或者正在研发途中,不管怎么说,浮出水面公布自己正在研发或者研发成功的公司应该说是极少数,即使宣布自己研发成功,也只是初步试验成功。

六轴关节机器人的腕部关节设计较为复杂,因为在腕部同时集成了三种运动.小型的六轴关节机器人的腕部关节主要采用谐波减速器.图2-10为常见的六轴关节机器人的腕部结构图。

图2-10常见的六轴关节机器人的机械减速结构

图2-10的腕部关节用到了两个谐波减速器,两个同步齿型带传动输入,中间还用到了一对锥齿轮副传动。

6轴型机械手的