蘇　杰（哈爾濱博強機器人技術有限公司,哈爾濱　150000）

工業(yè)機器人的系統(tǒng)分析和仿真研究

蘇杰
（哈爾濱博強機器人技術有限公司,哈爾濱150000）

摘要：文章介紹了工業(yè)機器人的系統(tǒng)分析和仿真研究，以及工業(yè)機器人的發(fā)展歷程，文章并對工業(yè)機器人運動學理論知識，以及SJ-01工業(yè)機器人的工作原理進行了一系列的論述，文章的最后并對工業(yè)機器人的仿真研究的未來前景做了分析。

關鍵詞：工業(yè)機器人；仿真；搬運；機械

1　前言

工業(yè)機器人是涵蓋著機械工程，控制工程，電子技術，傳感技術，計算機以及人工智能等多學科技術于一體的交叉科學的自動化設備。1962年美國制造出世界上第一臺示教型工業(yè)機器人，從此以后，伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，機器人技術發(fā)展水平日益劇增，并且工業(yè)也在飛速發(fā)展，工業(yè)機器人的出現(xiàn)之后，普遍應用于裝配，搬運，切割，檢測以及噴涂等領域。現(xiàn)階段已成為自動化工廠，計算機集成制造系統(tǒng)以及柔性制造系統(tǒng)的不可替代的工具。工業(yè)機器人在提高產品的質量和產量的同時，對于減輕勞動強度，保障人身安全以及提高生產率和節(jié)約原材料并且降低生產成本，都有著不可取代的重要意義。經過簡單的落實工作，結果，國際機器人聯(lián)合會數據顯示，2011年，中國工業(yè)機器人裝機數量竟然達到了74867臺，任何事情的存在都有著兩面性，不過，機器人密度僅僅是每1萬名產業(yè)工人才只有21臺，這個數據遠遠低于國際成熟市場水平。并且，國外品牌的機器人占據國內機器人百分之九十以上的市場，另外國內本土品牌占有的市場份額竟然不到百分之十，之所以出現(xiàn)這種情況，究其原因是因為國內工業(yè)機器人的性能遠遠不如國外同類產品的性能，并且國外工業(yè)機器人具有精度高，速度快，運行穩(wěn)定，以及性價比高，使用壽命長等諸多優(yōu)點，所以科研工作人員加快研發(fā)高性能的工業(yè)機器人，這項科研工作，總的來說，對于提高我國在機器人領域的技術水平具有難以估量的意義。

2　工業(yè)機器人的發(fā)展歷程

伴隨著科學技術的不斷進步，工業(yè)機器人學科變得越來越有生命力，從上個世紀50年代美國發(fā)明第一臺工業(yè)機器人開始，到如今這個時間，機器人的發(fā)展已經歷經了大半個世紀。縱觀全局，這大半個世紀以來機器人的發(fā)展歷史，機器人技術在工業(yè)需求的帶領之下，已經得到了翻天覆地的變化。眾所周知，在國際上，工業(yè)機器人現(xiàn)如今已經成為一個成熟的產業(yè)，并且工業(yè)機器人被廣泛地應用在汽車，電器，摩托車以及機械等工業(yè)生產領域。無人不知，工業(yè)機器人在發(fā)達國家中已經存在了很多年。在國內，工業(yè)機器人經過幾代科研工作者堅持不懈的努力現(xiàn)在已經取得了很大進展，而且在某些關鍵技術上面取得了不少成績已。不過，總的來說，國內機器人行業(yè)確實還存在著缺乏整體核心技術的突破，并且具有中國知識產權的工業(yè)機器人的數量微乎極微，這需要我們科研工作人員在科研工作中要做到沉住心，仔細的鉆研，從而為了實現(xiàn)國家科技的發(fā)展做出貢獻。現(xiàn)在國內機器人技術僅僅相當于國外發(fā)達國家80年代初期的水平，尤其是在制造工藝和裝備以及機器人控制方面，我國還不能生產出高精密，高速度，高效率的工業(yè)機器人。機器人控制技術是機器人實現(xiàn)一系列功能的核心，同時也是影響機器人性能的關鍵部分，控制技術在很大程度上一直制約著機器人技術的發(fā)展。伴隨著計算機科學，傳感器技術，以及圖像處理技術和其它相關技術的迅速發(fā)展，這時候，需要對機器人性能提出更高的要求，從而讓工業(yè)機器人朝著快速高精度方向不斷的發(fā)展，這對于機器人控制技術來說是一個不可攻克的挑戰(zhàn)?？偠灾?，機器人控制理論的發(fā)展過程大致可以分為三個階段經歷傳統(tǒng)控制，現(xiàn)代控制理論和智能控制。

3　工業(yè)機器人運動學理論知識

所謂運動學通俗的說也就是關于運動的科學學科。在進行運動學分析研究時，一般情況下不考慮系統(tǒng)的驅動力，同時也會直接忽略零部件的變形，換句話說也就是將零部件看作剛體。對多剛體系統(tǒng)進行運動學分析時，需要把機構中連接構件和構件的運動副作為起點，并且構件的位置，速度以及加速度都是和運動副對應的約束方程來進行解答的。工業(yè)機器人的本體結構比較繁瑣復雜，為了能夠更加形象的描述機器人構件在空間的姿態(tài)，可以通過在構件上固結坐標系，然后通過描述坐標系的關系來間接的研究機器人構件的運動學。D-H法是機器人運動學研究的一種重要的方法，D-H法全稱Denavit-Hatenberg，是Denavit和Hatenberg這兩位科學工作者共同提出的一種研究串聯(lián)機器人運動學的方法。

4　SJ-01工業(yè)機器人的工作原理

SJ-01工業(yè)機器人的主要應用領域是碼垛搬運行業(yè)，典型的碼垛過程是通過托盤庫調出托盤之后，并且擺放到提前安置好的位置，安放在貨物輸送機末端的傳感器一旦感應到貨物時，碼操機器人就會根據預設的軌跡把堆放好的貨物抓起，并井然有序的排列在托盤上，并且抓手回位，不斷的重復上述過程，直到托盤裝滿了貨物。裝滿貨物后，垛盤輸送機就會把垛盤運送到另外一個需要碼垛搬運的位置，這樣就可以完成了一個完整的碼垛動作。SJ-01工業(yè)機器人具備可以同時向多個托盤擺放貨物的功能，這樣在一定條件下可以提高碼操效率，不過程序的編輯極為繁瑣。在向一個托盤擺放貨物過程中，某一層擺滿貨物后，托盤在升降機構的作用下可以本能的下降一定的距離，這個距離我們稱之為貨物的高度，這樣就可以讓貨物擺放的位置始終保持在第一層的幾個位置，這樣就可以讓每一層碼垛需要的程序保持不變，節(jié)省了時間的同時還大大減小了抓手的運動空間，這樣不僅僅簡化了程序的編輯過程，同時對于提高碼垛效率也起著至關重要的作用。

5　總結

伴隨著工業(yè)的快速發(fā)展，為了實現(xiàn)工業(yè)機器人高速高精度的運動控制，不但涉及到機器人的各個方面，同時也要求機器人本身的技術交叉性很強，例如本體結構優(yōu)化技術，高速情況下的軌跡規(guī)劃技術，以及多傳感器信息融合技術等方面的科學技術。在工業(yè)機器人仿真過程中，機器人的虛擬樣機模型的精確程度直接影響著仿真效果，所以說，更加精確的虛擬樣機模型的建立，是今后工業(yè)機器人科研工作的一個重要方向。

參考文獻：

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[2]王莉,鐘競,閆保定,韓希驊.機器人變結構自適應控制的研究[J].機器人,1995.