一種搬運(yùn)機(jī)器人

盧威斌 楊家輝 馬朝鵬 胡蒙福

摘 要： 搬運(yùn)機(jī)器人是一種可以進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)的工業(yè)機(jī)器人。在今日機(jī)器人逐漸代替人工的社會(huì)，搬運(yùn)機(jī)器人的出現(xiàn)大大解放勞動(dòng)力有著光明的前景。本文將對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的背景進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并將對(duì)其組成結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞： 搬運(yùn)機(jī)器人； 機(jī)器人代替人工；組成結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)應(yīng)用

中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：

1搬運(yùn)機(jī)器人的背景

現(xiàn)如今的世界科技潮流是怎么樣讓機(jī)器人一步步代替人類在日常生產(chǎn)生活中的角色，不管是在工業(yè)上還是商業(yè)上，亦或是生活中，貨物的搬運(yùn)一直是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力并且不可避免的一項(xiàng)工作，于是乎，是否能設(shè)計(jì)發(fā)明出一種搬運(yùn)機(jī)器人，來解決這個(gè)問題？搬運(yùn)機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器來完成不同狀態(tài)下的搬運(yùn)作業(yè)，大大減輕了人類的勞動(dòng)強(qiáng)度。部分發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)規(guī)定人工搬運(yùn)的最大限度，超出這個(gè)限度就必須由搬運(yùn)機(jī)器人完成。

搬運(yùn)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個(gè)綜合性的結(jié)果，也同時(shí)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)重大影響的一門科學(xué)技術(shù)。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果。在許多工業(yè)或者是日常生活中，人類工作量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足社會(huì)的需求，在各種貨物搬運(yùn)或者機(jī)械加工中，借助搬運(yùn)機(jī)器人能有效的提高工作效率。

我國(guó)作為一個(gè)工業(yè)制造大國(guó)，有“世界工廠”稱號(hào)。在各種機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)線、自動(dòng)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動(dòng)搬運(yùn)中，單單依靠人類自身的勞動(dòng)力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到日常需求的工作量，并且在人類的搬運(yùn)工作中，不可避免的會(huì)有許多的工業(yè)事故發(fā)生，危機(jī)到參與工作的人們。在這種情況下，搬運(yùn)機(jī)器人很好的出現(xiàn)解決了這一問題。機(jī)器人可進(jìn)行高強(qiáng)度的工作，可避免人類直接接觸到危險(xiǎn)工作中。在超過人類自身搬運(yùn)的最大工作量、有很高的危險(xiǎn)事故發(fā)生幾率、需要高效率的完成工作時(shí)，搬運(yùn)機(jī)器人憑借著其方便性以、安全性、高效率性獲得了人們的廣泛關(guān)注。

2 搬運(yùn)機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)原理

搬運(yùn)機(jī)器人是近代自動(dòng)化控制科學(xué)發(fā)展而出現(xiàn)的一種技術(shù)，它涵蓋了機(jī)械學(xué)科，力學(xué)，傳感器技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)，液壓傳動(dòng)，計(jì)算機(jī)科學(xué)等一系列知識(shí)的總和。它的好處是在于，只要我們輸入一個(gè)正確的工作程序的編程代碼，就可以按照我們的要求去不知疲憊的工作，搬運(yùn)機(jī)器人作為機(jī)器人的一種，其自身的人工智能和適應(yīng)性也在工作中不斷提現(xiàn)。

搬運(yùn)機(jī)器人在實(shí)際生產(chǎn)生活中即為一個(gè)機(jī)器手作用，而機(jī)器手要想搬運(yùn)一件東西，不可避免的是擁有類似手指、手臂、腕、關(guān)節(jié)等等部分來組成抓取和移動(dòng)作用的機(jī)構(gòu)，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)。并且，要想大腦一樣指揮執(zhí)行機(jī)構(gòu)來執(zhí)行命令的部分---控制系統(tǒng)?？偠灾?，搬運(yùn)機(jī)器人與其他功能機(jī)器人有著類似的整體結(jié)構(gòu)--控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)。而搬運(yùn)機(jī)器人因?yàn)槠涔δ茉?，有部分搬運(yùn)機(jī)器人還存在著類似眼睛的結(jié)構(gòu)--感覺裝置、視覺裝置、語(yǔ)言識(shí)別裝置，還有些擁有制動(dòng)系統(tǒng)。搬運(yùn)機(jī)器人在各部分結(jié)構(gòu)相互配合，相互制約的條件下，共同完成所需要的工作。

搬運(yùn)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，手部多為回轉(zhuǎn)型，少數(shù)為平動(dòng)型，根據(jù)需要，手指可分為內(nèi)抓、外抓兩種，也可以用空氣吸盤。腕部作為連接手部和手臂的部分，調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)范圍。機(jī)械手的靈活型取決于它腕部的設(shè)計(jì)。手臂作為一個(gè)重要握持部分，帶動(dòng)腕部和手部工作。

搬運(yùn)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)是搬運(yùn)機(jī)器人的重要部分，根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況而選擇不同的動(dòng)力源，根據(jù)動(dòng)力源不同，可區(qū)分為液壓、氣壓、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。

搬運(yùn)機(jī)器人的控制系統(tǒng)是其重點(diǎn)核心，構(gòu)建一個(gè)機(jī)器人最重要的就是構(gòu)建其控制系統(tǒng)，目前由于PC的發(fā)展，以PC為核心的機(jī)器人控制系統(tǒng)已被廣泛接受。

制動(dòng)系統(tǒng)其實(shí)就是一個(gè)將部分機(jī)械能裝換為熱能的裝置，用于急?；驕p速。根據(jù)制動(dòng)方式不同，分為機(jī)械制動(dòng)和電動(dòng)制動(dòng)。

大部分的搬運(yùn)機(jī)器人還需要一個(gè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于觀察附近周邊情況，防止碰撞事故的發(fā)生。這就取決于設(shè)計(jì)過程中對(duì)傳感器技術(shù)的應(yīng)用：利用一種或幾種傳感器來接收外界信息，再經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的二進(jìn)制代碼，讓計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)下達(dá)命令做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)。

3市場(chǎng)應(yīng)用

搬運(yùn)機(jī)器人在如今機(jī)器人市場(chǎng)的前景十分廣闊、現(xiàn)代機(jī)械化的情況下，許多產(chǎn)業(yè)已經(jīng)幾乎離不開搬運(yùn)機(jī)器人的參與。搬運(yùn)機(jī)器人有著對(duì)重復(fù)工作的不知疲憊，高效率高精度的完成重復(fù)繁雜的流水線工作的特點(diǎn)，因此搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用前景十分明朗。

（1）熱加工的參與：熱加工是一種高溫笨重的工作，人工難以保證其效率和安全，因此需要搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行工作。

（2）拆裝工作：拆裝工作因?yàn)槠浞敝氐墓ぷ髁?，催生了搬運(yùn)機(jī)器人的發(fā)展。搬運(yùn)機(jī)器人在拆裝工作中的高效率性以及靈活性，很好的代替了原本人類工作量。

（3）倉(cāng)儲(chǔ)碼頭搬運(yùn)：貨物的搬運(yùn)在人類日常生活中已經(jīng)必不可免，然而因?yàn)槿粘Ｉa(chǎn)生活的需求，古老的人工搬運(yùn)已經(jīng)無(wú)法滿足，這個(gè)時(shí)候，搬運(yùn)機(jī)器人就顯得尤為重要。

（4）未來家庭的方便性：隨著科技的發(fā)展，我們完全有理由相信，未來的家庭中，許多工作將會(huì)有精密的搬運(yùn)機(jī)器人系統(tǒng)參與，實(shí)現(xiàn)飯來張口，衣來伸手。

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