1、<p><b>　　外文資料：</b></p><p>　　INDUSTRIAL ROBOTS</p><p>　　Mechatronics</p><p>　　The success of industries in manufacturing and selling goods in a world market increa

2、singly depends upon an ability to integrate electronics and computing technologies into a wide range of primarily mechanical products and processes. The performance of many current products-cars, washing machines, robots

3、 or machine tools-and their manufacture depend on the capacity of industry to exploit developments in technology and to introduce them at the design stag into both products and manufacturing proc</p><p>　　(4

4、) bus architecture with multiple expansion slots, digital and analog input / output cards can be produced by several manufacturers. (5) special machine or a small computer than a more flexible, depending on the applicat

5、ion can be very convenient for a variety of configurations PC, data acquisition and control device may be an additional external and interest rates through, or it may be a plug-in board. Typically add a separate exter

6、nal rack, the internal packaging has to provide power to t</p><p>　　The robot </p><p>　　Industrial robot is a tool to improve manufacturing productivity. He can assume that humans may have dange

7、rous jobs. The first industrial robot in nuclear power plants had to be replaced and the fuel rods. Industrial robots can work on the assembly line, such as the installation of electronic components, printed circuit boar

8、d. In this way, people can escape the monotony of the work stand out. Robots can also remove the bomb, as the disabled person services for our community to do all kinds of wo</p><p><b>　　中文翻譯：</b>

9、;</p><p><b>　　工業(yè)機器人</b></p><p><b>　　機電一體化</b></p><p>　　在國際市場中，制造業(yè)和工業(yè)產品德銷售業(yè)績取得的成績，越來越依靠電子技術和計算機技術與傳統(tǒng)機械制造和機械產品的廣泛結合。這些產品，洗衣機、機器人和機床等以及它們的制造主要依靠工業(yè)對新技術的開發(fā)，并把它們應用

10、于產品及制造過程的各個設計階段。結果使整個工業(yè)系統(tǒng)產生了比過去更便宜更簡單、更加可靠、功能更強的制造技術，這種激烈的競爭，導致原來的電子工程和機械工程的區(qū)別逐漸被各學科工程設計之間互相結合與互相滲透所取代，產生了機電一體化，或稱機械電子學。</p><p>　　在這個激烈的競爭環(huán)境里，獲得成功的產品和技術都是那些把電子和機械有效結合的產品，而沒有成功的主要原因也是由于沒有應用電子技術。一般產品機器制造工業(yè)的革新，

11、往往從機械的硬件設計開始，但要想實現(xiàn)設想，則從設計過程的最初階段就要充分考慮電子技術、控制工程及計算機技術。從機械電子學研究到工程設計，其關鍵是穿越機械學和電子學的隱分界，把它們結合起來，這是理解當今發(fā)生的這場變革的關鍵。</p><p>　　要想成功，在設計的初期就需要建立機電一體化的研究概念，這時具體方案還沒有形成，所以還有選擇的余地。這樣，設計工程師特別是機械設計工程師就能避免過快的作出決定而落入俗套，降低

12、生產率。</p><p>　　充分研究市場的發(fā)展趨勢，我們會發(fā)現(xiàn)采用一項機電一體化的設計方案，會導致某個領域的復興，例如高速紡織機、計量與測量系統(tǒng)以及像集成電路自動測試裝備那樣的專用設備。在很多情況子啊，新興領域的產生和復興往往由內嵌式微處理器形成的電子學與基本機械系統(tǒng)的綜合而引起，增強了加工能力。</p><p>　　制造過程靈活性的要求導致了柔性操作系統(tǒng)概念的產生，在這套系統(tǒng)中，許多元

13、件例如計算機數控機床、機器人和自動導引小車等聯(lián)系在一起共同進行生產，他們之間的信息交流通過局域網實現(xiàn)。</p><p>　　迄今為止的產品中，大都沒有實現(xiàn)機電一體化為工程設計提供的多樣性忽然機會。銷售給用戶的最終產品才是我們收入的本質來源，這可能才是迄今為止才開始應用的全新的機電一體化產品與提供增強功能的傳統(tǒng)產品的重要區(qū)別。</p><p>　　下面例子可以說明那些傳統(tǒng)產品：</p&

14、gt;<p>　　自動控制發(fā)動機和自動控制變速器 發(fā)動機及其傳動裝置的發(fā)展趨向于降低輻射、節(jié)省燃料以及通過防止低速時過多的燃料流入和使用可以調節(jié)齒輪來避免誤驅動等。</p><p>　　動力驅動工具 現(xiàn)代動力驅動工具，例如鉆頭能夠提供多種功能嗎，包括速度和扭矩控制、反向動及加速度控制。</p><p>　　全新的機電一體化產品的例子如下：</p><p

15、>　　標準組件組裝的人 傳統(tǒng)的工業(yè)機器人由于結構問題往往受到許多限制。使用一些結構零件與驅動裝置，再加上中央處理器，就可以制成由標準組件組裝的機器人系統(tǒng)，這樣用戶就可以直接組裝滿足他們自己需要的各種機器人。</p><p>　　視頻和CD播放器 視頻和CD播放機裝有復雜的激光磁頭，可以讀出磁盤上的數字信息。借助微處理器，控制系統(tǒng)可以提供多磁道選擇、掃描預覽等多種功能。</p><p&

16、gt;　　上面的例子表明使用機械電子的目的是不斷改進消費品，而不是維持降低消費品的價格。機械電子產品提供了解決各種特殊問題的理想方式，使用的是低成本元或標準件。</p><p>　　個人計算機控制器和可編程邏輯控制器</p><p>　　早期機床和機器人中控制器的功能是存儲并執(zhí)行一些簡單程序，使刀具或執(zhí)行器件用預定的速度產生所需的運動。自從1981年IBM公司的第一臺個人計算機出現(xiàn)以來，許

17、多廠家根據其微處理器的功能生產了所謂的。通過主存儲器和輔助存儲設備之間數據的交換，這些微處理器允許用戶使用比系統(tǒng)實際提供的存儲空間更多的存儲空間編寫程序。正是這種處理能力和存儲效率產生了戲劇般的影響，使得越來越多的工業(yè)行業(yè)把PC機用于數據采集和控制應用。除了處理能力的提高，PC機作為控制應用中的關鍵部件還有許多其他優(yōu)點。這些優(yōu)點是：</p><p>　?。?）對應用軟件的選擇余地比專用控制器更大。</p&g

18、t;<p>　?。?）選擇提高應用軟件效率的工具的余地更大。</p><p>　?。?）形式多樣，有單片機、便攜機、臺式機以及堅固、耐用且適應工廠條件的工業(yè)計算機。</p><p>　　總線結構備有多個擴展插槽，數字和模擬的輸入/輸出插卡可以由多個廠家生產。</p><p>　?。?）比專用機或小型計算機更靈活，根據不同的應用可以很方便的進行多種配置。

19、</p><p>　　PC機的數據采集和附加控制裝置可能是一個外部及加息通過，也可能是一個插件板。外部方式通常附加一個分離的機架，內部封裝有向主機提供的電源，通過串行或并行的數據通信電纜連接。各種標準格式的模塊可以根據需要插在機架內。</p><p>　　PC機采集數據的方式基本上有兩種。第一種使用模/數轉換卡直接與主機底板連接。轉換卡一般都有端口地址嗎，可以被任何支持輸入/輸出指令程序語

20、言所驅動。通?？梢赃x擇需要接通的卡的基地址。這使得不同的卡或多個同樣的卡可以在同一PC主機上連接和運行。第二種方法是使用帶有接口電路板的數字電壓計和頻率儀等設備向控制PC機接收數據。其通用標準是國際電氣和電子工程師協(xié)會IEEE-488的并行通信連接標準。比較快捷、簡便和經濟的是第一種方式，使用輸入/輸出卡的端口地址向PC機輸出的測量數據或從PC機得到控制信號。這些卡功能多樣、獲取容易，并具有如下特征：</p><p&

21、gt;　?。?）多信道數字輸入/暑促接口，帶有光隔離和達林頓驅動設置。</p><p>　?。?）脈沖計時和計數設施。</p><p>　　（3）可編程的多路模/數轉換。</p><p><b>　?。?）數/模轉換。</b></p><p><b>　?。?）熱電偶輸入。</b></p>

22、;<p>　　PC機控制應用最新的發(fā)展還包括數據采集和控制軟件的開發(fā)，能提供給用戶一個帶有下拉菜單和鼠標驅動的窗口環(huán)境。</p><p>　　計算機控制系統(tǒng)發(fā)明以前主要使用電氣繼電器邏輯電路或氣動邏輯回路實現(xiàn)自動化。20世紀60年代末發(fā)明的可編程邏輯控制器（PLC）直接代替了繼電器控制器。應該注意，在美國PLC也叫可編程控制器，縮寫成PC。不要把它與個人計算機PC或IBM-PC相混淆。</p&

23、gt;<p>　　可編程邏輯控制器與微型計算機的組成相同，都有微處理器、存儲器和輸入/輸出設備。處理器執(zhí)行存儲器中根據控制過程輸入的指令，按照控制程序定義的邏輯提供輸出。在執(zhí)行期間的每一步，程序被快速掃描以便記錄下所有的輸入狀態(tài)，然后根據程序中的邏輯確定輸出?？刂破髅恳淮螔呙瓒疾粩嗟刂貜瓦@些步驟。</p><p>　　一些小型的、專門用于順序控制的可編程邏輯控制器通常都有12個輸入端口和8個輸出端口

24、，經過擴展可以倆捏128條輸入/輸出線路。輸入接口與這些線路連接，接收來自控制過程的輸入信號，并把這些信號轉換成適于處理的形式。同樣，可編程邏輯控制器也裝有輸出接口連接各種過程硬件，例如燈、發(fā)動機、繼電器和螺旋線圈。</p><p>　　使用手持編程鍵盤，或者與裝有相應軟件開發(fā)包的個人計算機連接，可以把指令輸入可編程控制器的隨機存儲器，這些隨機存儲器一般裝有電池備份電源。如果程序員使用符號鍵建立程序，有些液晶顯示

25、編程控制臺還可以顯示一些圖形，用梯形邏輯圖的格式說明程序。程序經過調試，控制方法經過仿真檢測，就可以把代碼寫入可擦可編程只讀存儲器芯片，裝在可編程邏輯控制器中。</p><p>　　許多廠家都在制造可編程邏輯控制器。雖然某些廠家使用自己專用的軟件語言，但大多數使用的還是梯形邏輯圖。發(fā)明這種語言的目的是為了是某些客戶更容易接受，這些客戶感興趣的是如何從硬線繼電器控制轉向可編程邏輯控制器。除了輸入/輸出設備外，可編程

26、邏輯控制器還包括定時器、計數器及其它特殊功能器件。</p><p>　　與其它控制設備的通信交流并不是傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器網絡的強項。許多工業(yè)用控制器都裝有RS232串行端口，與系統(tǒng)中其他數字控制設備交換信息。</p><p><b>　　機器人</b></p><p>　　工業(yè)機器人是一種提高制造業(yè)生產力的工具。他可以承擔那些對人類可能有危

27、險的工作。最早的是工業(yè)機器人就曾用來在核能發(fā)電廠中更換和燃料棒。工業(yè)機器人也能在裝配線上工作，如安裝印刷電路板上的電子元器件。這樣，人們就可以從這種單調的工作中解脫站出來。機器人還能拆除炸彈，為傷殘人服務，為我們的社會做各種各樣的工作。</p><p>　　機器人是一個可以重復編程的、多功能的工作機構，可以在各個預編程位置移動零件、材料、工具或其他特殊裝置，完成各種不同的工作。</p><p&

28、gt;　　預編程位置是指機器人完成工作時必須遵循的路徑。在某些預編程位置，機器人會停下來進行一些操作，例如安裝零件、噴漆或焊接。這些預編程位置存儲在機器人的存儲器中以便隨時調出進行連續(xù)的操作。如果工作要求改變了，這些預編程位置連同其他的編程數據也能隨之改變。這些編程特征使得工業(yè)機器人與計算機非常類似。</p><p>　　機器人系統(tǒng)可以控制工作機器人的工作單元。機器人的工作單元式機器人執(zhí)行任務時的工作環(huán)境。工作單

29、元包括機器人的機械手、控制器、工作臺、安全裝置以及傳動裝置。此外，機器人應該能與外界信號進行交流。</p><p>　　機器人的機械手完成機器人系統(tǒng)的具體工作，它包括兩個部分：機械部分和附屬部分。附屬部分安裝在機械手的基座上。幾座固定在工作現(xiàn)場的地板上。但有時基座也是可以移動的，在這種情況下，基座安放在軌道上，用于把機械手從一個位置應到另一個位置。</p><p>　　附屬部分是機器人的手

30、臂。它可能是一個直的可以直接移動的手臂，也可能是一個鉸接的手臂，為機械手提供多根工作軸。鉸接的手臂也就是有關節(jié)連接的手臂。手臂的端部連有一個手腕。手腕裝在另一根軸上并裝有法蘭盤。在法蘭盤上也可以連接不同的工具完成不同的工作。機械手上的軸允許機械手在一個特定的區(qū)域里工作。這個區(qū)域叫做機器人的工作單元，它的大小取決于機械手的大小。如果機器人的尺寸增加，工作單元的尺寸也會增加。</p><p>　　機械手的運動有驅動器

31、或驅動系統(tǒng)控制。它們驅動各州在工作單元內旋轉。驅動系統(tǒng)可以使電力的、液壓的、也可以是氣動的。驅動系統(tǒng)產生的動力經各種不同的機構轉換成機械能、各種驅動系統(tǒng)經機械傳動裝置相連。這些由鏈條、齒輪和滾珠絲杠組成的機械傳動裝置驅動機器人的各軸。</p><p>　　控制其用于控制機械手的運動和工作單元內的外部設備?？梢酝ㄟ^懸掛的手持鍵盤把機械手的運動程序輸入控制器。這些數據儲存在控制器的內存中以備將來調用。</p&g

32、t;<p>　　控制器還要能與工作單元內的外部設備進行通信。例如，控制器有一條輸入路線。加工完成時輸入線路接通，高速控制器讓機械手在指定的位置挑出加工好的零件。機械手把一個新的零件送入機器后，控制器發(fā)出信號，重新開始加工。</p><p>　　有些控制器由機械操作的磁鼓組成，內部輸入一些事件執(zhí)行的順序。這種控制器一般用于非常簡單的機器人系統(tǒng)。多數機器人你系統(tǒng)的控制器要復雜得多，反映了電子技術的最新發(fā)

33、展。它們由微處理器控制，操作起來更加靈活。</p><p>　　控制器可以在通信線路上傳送電信號。這種機械手和控制器之間的雙向通信不斷地更新系統(tǒng)的位置和操作。控制器的工作還包括與不同設備的計算機進行通信。這種通信連接使機器人成為計算機輔助制造系統(tǒng)的一部分。微處理器系統(tǒng)使用固態(tài)存儲裝置。這些存儲裝置可能是磁炮、隨機存儲器、軟盤及磁帶。</p><p>　　控制器和機械手的動力由動力源供給。機

34、器人系統(tǒng)一般使用兩種動力：一種似提供給控制器的交流電；另一種動力源用于驅動機械手的各軸。例如，如果機械手是由液壓或氣動驅動控制的，這些裝置將接收控制信號，是機器人產生運動。</p><p><b>　　機器人傳感器</b></p><p>　　盡管機器人有巨大的能力，但很多時候卻比不過沒有經過一點訓練的工人。例如，工人們能夠發(fā)現(xiàn)零件掉在地面上或發(fā)現(xiàn)進料機上沒有零件。但

35、沒有了傳感器，機器人就得不到這些信息。即使使用最尖端的傳感器系統(tǒng)，機器人也比不上一個經驗豐富的工人。因此，一個好的機器人系統(tǒng)的設計需要使用許多傳感器與機器人控制器相接，使之盡可能接近操作工人的感知能力。</p><p>　　機器人技術最經常使用的傳感器分為接觸式的與非接觸式的。接觸式傳感器可以進一步分為觸覺傳感器、力和扭矩傳感器。觸覺或接觸傳感器可以測出受動器端與其他物體間的實際接觸，微型開關就是一個簡單的觸覺傳

36、感器。當機器人的受動器端與其他物體接觸時，傳感器使機器人停止動作，避免物體間的碰撞，告訴機器人已到達目標；或者在檢測時用來測量物體的尺寸。力和扭距傳感器位于機器人的抓手與手腕的最后一個關節(jié)之間，或者放在機械手的承載部件上，測量反力與力矩。力和扭距傳感器有壓電式傳感器和裝在柔性部件上的應變儀等。</p><p>　　非接觸傳感器包括接近傳感器、視覺傳感器、聲敏元件及范圍探測器等。接近傳感器探測和標示傳感器附近的物體

37、。例如，可以用渦流傳感器精確的保持與鋼板之間的固定的距離。最賤的機器人接近傳感器包括一個發(fā)光二極管發(fā)射機和一個光敏二極管接收器，接收反射面移近時的反射光線。這種傳感器的主要缺點是移近物對光線的反射率會影響接收信號。其他的接近傳感器使用的是與電容和電感相關的原理。</p><p>　　視覺傳感系統(tǒng)十分復雜，基于電視攝像或激光掃描的工作原理。攝像信號經硬件預處理，以30幀至60幀每秒的速度輸入計算機。計算機分析數據并

38、提取所需的信息，例如物體是否存在以及物體的特征、位置、操作方向，或者檢測元件的組裝及產品是否完成。</p><p>　　聲敏元件用來感應并解釋聲波。從基本的聲波探測到人們連續(xù)講話的逐字識別，各種聲敏元件的復雜程度不等。除了人機語言交流外，機器人還可以使用聲敏元件控制弧焊，聽到碰撞或倒塌的聲音時組織機器人的運動，預測將要發(fā)生的機械破損及檢測物體內部缺陷。</p><p>　　還有一種非接觸系

39、統(tǒng)使用投影儀和成像設備獲取物體表面的表面形狀信息或距離信息。</p><p>　　傳感器有靜態(tài)探測與閉環(huán)探測兩種使用方法。當機器人系統(tǒng)的探測和操作動作交替進行時，通常就要使用傳感器。也就是說探測是機器人不操作，操作時與傳感器無關，這種方法被稱為靜態(tài)探測。使用這種方法，視覺傳感器現(xiàn)尋找被捕捉物體的位置與方向，然后機器人徑直朝那個地點移動。</p><p>　　相反，閉環(huán)探測的機器人在操作運動

40、中，始終受傳感器的控制。多數傳感器都采用閉環(huán)模式，他們隨時檢測機器人的實際位置與理想位置之間的偏差，并驅動機器人修正這一偏差。在閉環(huán)探測中，即使物體在運動，例如在傳送帶上，機器人也能抓住它并把它送往預定位置。</p><p>　　然而20世紀80年代初期，很多因素阻礙了閉環(huán)探測的發(fā)展。其中最主要的原因是圖像映射的時間過長，幾乎等于機器人從一個地方移動到另一個地方的時間。為了實用，對于機器人手臂的運動，圖像分析的時