機(jī)器人和機(jī)器人傳感器外文翻譯

1、<p><b>　　中文4387字</b></p><p>　　機(jī)器人和機(jī)器人傳感器</p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)器人以及它的運(yùn)行是本文的主題。工業(yè)機(jī)器人是應(yīng)用于制造環(huán)境下以提高生產(chǎn)率的一種工具。它可用于承擔(dān)常規(guī)的、冗長乏味的裝配線工作，或執(zhí)行那些對工人也許有危害的工作。例

2、如，在第一代工業(yè)機(jī)器人中，曾有一臺被用于更換核電廠的核燃料棒。從事這項工作的工人可能會暴露在有害量的放射線下。工業(yè)機(jī)器人也能夠在裝配線上操作——安裝小型元件，例如將電子元件安裝在線路板上。為此，工人可以從這種冗長乏味任務(wù)的常規(guī)操作中解放出來。通過編程的機(jī)器人還能去掉炸彈的雷管、為殘疾者服務(wù)以及在我們社會的眾多應(yīng)用中發(fā)揮作用。</p><p>　　機(jī)器人可被看作將臂端執(zhí)行工具、傳感器以及/或夾爪移動到某個預(yù)定位置的

3、一臺機(jī)器。當(dāng)機(jī)器人到達(dá)該位置，它將執(zhí)行某個任務(wù)。該任務(wù)可能是焊接、密封、機(jī)械裝載、機(jī)械卸載，或許多裝配工作。除了編程以及打開和關(guān)閉系統(tǒng)之外，一般情況下，均不需要人們的參與就能完成這類工作。</p><p><b>　　機(jī)器人專業(yè)術(shù)語</b></p><p>　　機(jī)器人是一臺可再編程的多功能機(jī)械手，它可通過可編程運(yùn)動移動零件、物料、工具或特殊裝置以執(zhí)行某種不同任務(wù)。由這

4、項定義可導(dǎo)致下面段落中被闡述的其他定義，它們?yōu)闄C(jī)器人系統(tǒng)提供了完整的寫照。</p><p>　　預(yù)編程位置是機(jī)器人為了完成工作必須遵循和通過的途徑。在這些位置的某點(diǎn)，機(jī)器人會停下來并執(zhí)行某種操作，例如裝配零件，噴漆或焊接。這些預(yù)編程位置被存儲在機(jī)器人的記憶裝置中供以后繼續(xù)操作時使用。此外，當(dāng)工作的要求發(fā)生變化時，不僅其他編程數(shù)據(jù)而且這些預(yù)編程位置均可作修改。因此，正由于這種編程的特點(diǎn)，一臺工業(yè)機(jī)器人與一臺可存儲數(shù)

5、據(jù)、以及可回憶及編輯的計算機(jī)十分相似。</p><p>　　機(jī)械手是機(jī)器人的手臂，它允許機(jī)器人俯仰、伸縮和轉(zhuǎn)動。這種動作是由機(jī)械手的軸所提供的，機(jī)械手的軸又稱為機(jī)器人的自由度。一臺機(jī)器人可以具有3至16根軸。在本人的后面部分，自由度這個術(shù)語總與一臺機(jī)器人軸的數(shù)目相關(guān)聯(lián)。</p><p>　　工具及夾爪并非屬于機(jī)器人系統(tǒng)的本身，它們是裝在機(jī)器人手臂端部的附件。有了與機(jī)器人手臂端部相連接的這些

6、附件，機(jī)器人就可以提起零件、點(diǎn)焊、噴漆、弧焊、鉆孔、去毛刺，還可以根據(jù)所提要求指向各種類型的任務(wù)。</p><p>　　機(jī)器人系統(tǒng)還可以控制操作機(jī)器人的工作單元。機(jī)器人工作單元是一種總體環(huán)境，在該環(huán)境下機(jī)器人必須執(zhí)行賦予它的任務(wù)。該單元可包容控制器、機(jī)器人的機(jī)械手、工作臺、安全裝置，或輸送機(jī)。機(jī)器人開展工作所需要的所有設(shè)備均被包括在這個工作單元中。此外，來自外界裝置的信號能夠與機(jī)器人進(jìn)行交流，這樣就可以告訴機(jī)器人

7、什么時候它該裝配零件、撿起零件或?qū)⒘慵兜捷斔蜋C(jī)。</p><p><b>　　基本部件</b></p><p>　　機(jī)器人系統(tǒng)具有3個基本部件：機(jī)械手、控制器及動力源。在某些機(jī)器人系統(tǒng)中可以看到第4個部件，端部執(zhí)行件，有關(guān)這些部件將在下面小節(jié)描述。</p><p><b>　　機(jī)械手</b></p><

8、;p>　　機(jī)械手承擔(dān)機(jī)器人系統(tǒng)的體力工作，它由兩部分組成：機(jī)械部分及被連接的附屬物。機(jī)械手還有一個與附屬物相連的底座。</p><p>　　機(jī)械手的底座通常被固定在工作領(lǐng)域的地面。有時，底座也可以移動。在該情況下，底座被安裝到導(dǎo)軌上，這樣該機(jī)械手就可以從一處移動到另一處。例如，一臺機(jī)器人可以為幾臺機(jī)床工作，為每臺機(jī)床裝載和卸載。</p><p>　　正如前面所述，附屬物從機(jī)器人的底座

9、伸出。該附屬物是機(jī)器人的手臂。它既可以是一個直線型的可動臂，也可以是一個鉸接臂。鉸接臂也稱關(guān)節(jié)臂。</p><p>　　機(jī)器人機(jī)械手的附屬物可為機(jī)械手提供各種運(yùn)動軸。這些軸與固定底座相連接，而該底座又被緊固到機(jī)架上。這個機(jī)架能確保該機(jī)械手被維持在某個位置上。</p><p>　　在手臂的端部連接著一個手腕。該手腕由附加軸及手腕法蘭組成，有了該手腕法蘭，機(jī)器人用戶就可以根據(jù)不同的工作在手腕上

10、安裝不同的工具。</p><p>　　機(jī)械手的軸允許機(jī)械手在一定區(qū)域內(nèi)執(zhí)行工作。如前所述，該區(qū)域被稱為機(jī)器人的工作單元，它的尺度與機(jī)械手的尺寸相對應(yīng)。當(dāng)機(jī)器人的物理尺寸增大時，工作單元的尺寸必然也隨之增加。</p><p>　　機(jī)械手的運(yùn)動由驅(qū)動器，或驅(qū)動系統(tǒng)所控制。驅(qū)動器或驅(qū)動系統(tǒng)允許各根軸在工作單元內(nèi)運(yùn)動，驅(qū)動系統(tǒng)可利用電力的、液壓的或氣壓動力。驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出的能量由各種機(jī)械驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)換

11、成機(jī)械動力。這些驅(qū)動裝置通過機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)接合在一起。這些聯(lián)動機(jī)構(gòu)依次驅(qū)動機(jī)器人的不同軸。機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)由鏈輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)及滾珠絲杠所組成。</p><p><b>　　控制器</b></p><p>　　機(jī)器人系統(tǒng)的控制器是運(yùn)行的心臟?？刂破鞔鎯χ鵀橐院蠡貞浰玫念A(yù)編程信息，控制著外圍設(shè)備，它還與廠內(nèi)計算機(jī)進(jìn)行交流以使生產(chǎn)不斷更新。</p><p&

12、gt;　　控制器用于控制機(jī)器人機(jī)械手運(yùn)動以及工作單元中的外圍部件。工作人員可以利用手遞示教盒將機(jī)械手的動作編程進(jìn)入控制器。這種信息可被存儲在控制器的記憶裝置中以便以后回憶使用。控制器存儲著機(jī)器人系統(tǒng)的所有程序數(shù)據(jù)。它可以存儲幾種不同的程序，并且它們中任一程序均可被編輯。</p><p>　　也可要求控制器與工作單元中外圍設(shè)備進(jìn)行交流。例如，控制器具有一根輸入線，該輸入線可識別某項機(jī)械加工什么時候完成。當(dāng)該機(jī)械循環(huán)

13、完成時，輸入線被接通，它會吩咐控制器讓機(jī)械手到位以便機(jī)械手能夾起以加工完的零件。接著，該機(jī)械手再撿起一根新的零件并將它安放到機(jī)床上，然后，控制器向該機(jī)床發(fā)出信號讓它開始運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　控制器可由機(jī)械操縱的磁鼓構(gòu)成，這些鼓按工作發(fā)生的先后次序操作。這類控制器用于非常簡單的機(jī)器人系統(tǒng)。在大多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中見到的控制器是很復(fù)雜的裝置，它們體現(xiàn)了現(xiàn)代化的電子科學(xué)。換言之，它們由微信息處理器操縱。這些微信息處理

14、器不是8位、16位就是32位的信息處理器。這種功能使控制器的運(yùn)行具有非常好的柔性。</p><p>　　控制器可通過通訊線路發(fā)出電子信號，發(fā)出能與機(jī)械手各軸線進(jìn)行溝通的電信號，機(jī)器人機(jī)械手與控制器之間這種雙向交流可使系統(tǒng)的位置及運(yùn)行維持在不斷修正及更新得狀態(tài)下，控制器還可以控制安裝在機(jī)器人手腕端部的任意工具。</p><p>　　控制器還有與工廠中不同計算機(jī)開展交流的任務(wù)，這個通訊網(wǎng)絡(luò)可使

15、機(jī)器人成為計算機(jī)輔助制造（CAM）系統(tǒng)的一部分。</p><p>　　根據(jù)上述基本定義，機(jī)器人是一臺可再編程序的多功能機(jī)械手。所以，控制器必須包含某種形式的記憶存儲器，以微信息處理器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)常與固態(tài)記憶裝置連同運(yùn)行。這些記憶裝置可以是磁泡、隨機(jī)存取記憶裝置、軟塑料磁盤或磁帶。每種記憶存儲裝置均可存儲編程信息以便以后回憶使用。</p><p><b>　　動力源</b&g

16、t;</p><p>　　動力源是向控制器及機(jī)械手供給動力得裝置，有兩類動力供給機(jī)器人系統(tǒng)。一類動力是供控制器運(yùn)行的交流點(diǎn)動力，另一類被用于驅(qū)動機(jī)械手各軸。例如，若機(jī)器人的機(jī)械手由液壓或氣壓裝置控制，則控制信號被發(fā)送到這些裝置才能使機(jī)器人運(yùn)動。</p><p>　　每個機(jī)器人系統(tǒng)均需要動力來驅(qū)動機(jī)械手，這種動力既可由液壓動力源、氣壓動力源，也可以由電力動力源提供，這些動力源是機(jī)器人工作單元

17、總的部件及設(shè)備中的一部分。</p><p>　　當(dāng)液壓動力源與及機(jī)器人機(jī)械手底座相連接，液壓源產(chǎn)生液壓流體，這些流體輸送到機(jī)械手各控制元件，于是，使軸繞機(jī)器人底座旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　壓力空氣被輸送到機(jī)械手，使軸沿軌道作直線運(yùn)動，也可將這種氣動源連接到鉆床，它可為鉆頭的旋轉(zhuǎn)提供動力。一般情況下，可從工廠得供給站獲取氣動源并做調(diào)整，然后將它輸入機(jī)器人機(jī)械手的軸。</p>

18、<p>　　電動機(jī)可以是交流式的，也可以是直流式的。控制器發(fā)出的脈沖信號被發(fā)送到機(jī)械手得電機(jī)。這些脈沖為電機(jī)提供必要的指令信息以使機(jī)械手在機(jī)器人底座上旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　用于機(jī)械手軸的三種動力系統(tǒng)任一種均需要使用反饋監(jiān)督系統(tǒng)，這種系統(tǒng)會不斷地將每個軸位置數(shù)據(jù)反饋給控制器。</p><p>　　每種機(jī)器人系統(tǒng)不僅需要動力來開動機(jī)械手的軸，還需要動力來驅(qū)動控制器，這種動力可由

19、制造環(huán)境的動力源提供。</p><p><b>　　端部執(zhí)行件</b></p><p>　　在大部分機(jī)器人應(yīng)用的場合見到的端部執(zhí)行件均是機(jī)械手手腕法蘭相連接的一個裝置，端部執(zhí)行件可應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域中許多不同場合，例如，它可用于撿起零件，用于焊接，或用于噴漆，端部執(zhí)行件為機(jī)器人系統(tǒng)提供了機(jī)器人運(yùn)行時必須的柔性。</p><p>　　通常所設(shè)計得端部

20、執(zhí)行件可滿足機(jī)器人用戶的需要。這些部件可由機(jī)器人制造商或機(jī)器人系統(tǒng)的物主制造。</p><p>　　端部執(zhí)行件事機(jī)器人系統(tǒng)中唯一可將一種工作變成另一種工作的部件，例如，即日起可與噴水割機(jī)相連，它在汽車生產(chǎn)線上被用于切割板邊。也可要求機(jī)器人將零件安放到磁盤中，在這簡單的過程中，改變了機(jī)器人端部執(zhí)行件，該機(jī)器人就可以用于其它應(yīng)用場合，端部執(zhí)行件得變更以及機(jī)器人的再編程序可使該系統(tǒng)具有很高的柔性。</p>

21、<p><b>　　機(jī)器人傳感器</b></p><p>　　盡管機(jī)器人有巨大的能力，但很多時候卻比不過沒有經(jīng)過一點(diǎn)訓(xùn)練的工人。例如，工人們能夠發(fā)現(xiàn)零件掉在地上或發(fā)現(xiàn)進(jìn)料機(jī)上沒有零件，但沒有了傳感器，機(jī)器人就得不到這些信息，及時使用最尖端的傳感器，機(jī)器人也比不上一個經(jīng)驗豐富的工人，因此，一個好的機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計需要使用許多傳感器與機(jī)器人控制器相接，使其盡可能接近操作工人得感知能力

22、。</p><p>　　機(jī)器人技術(shù)最經(jīng)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(jìn)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(shí)際接觸，微型開關(guān)就是一個簡單的觸覺傳感器，當(dāng)機(jī)器人得受動氣端與其他物體接觸時，傳感器是機(jī)器人停止工作，避免物體間的碰撞，告訴機(jī)器人已到達(dá)目標(biāo)；或者在檢測時用來測量物體尺寸。力和扭矩傳感器位于機(jī)器人得抓手與手腕的最后一個關(guān)節(jié)之間，或者放在

23、機(jī)械手得承載部件上，測量反力與力矩。力和扭矩傳感器有壓電傳感器和裝在柔性部件上的應(yīng)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。接近傳感器和標(biāo)示傳感器附近的物體。例如，可以用渦流傳感器精確地保持與鋼板之間的固定的距離。最簡單的機(jī)器人接近傳感器包括一個發(fā)光二極管發(fā)射機(jī)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(diǎn)是移近物對光線的反射率會影響接

24、收信號。其他得接近傳感器使用的是與電容和電感相關(guān)的原理。</p><p>　　視覺傳感系統(tǒng)十分復(fù)雜，基于電視攝像或激光掃描的工作原理。攝像信號經(jīng)過硬件預(yù)處理，以30幀至60幀每秒的速度輸入計算機(jī)。計算機(jī)分析數(shù)據(jù)并提取所需的信息，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(chǎn)品是否完成。</p><p>　　聲敏元件用來感應(yīng)并解釋聲波，從基本的聲波探測到人們連續(xù)講話

25、的逐字識別，各種聲敏元件的復(fù)雜程序不等，除了人機(jī)語音交流外，機(jī)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阻止機(jī)器人的運(yùn)動，預(yù)測將要發(fā)生的機(jī)械破損及檢測物體內(nèi)部缺陷。</p><p>　　還有一種非接觸系統(tǒng)使用投影儀和成像設(shè)備獲取物體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(dāng)機(jī)器人系統(tǒng)的探測和操作動作交替進(jìn)行時，通常就要使用傳感器，

26、也就是說探測時機(jī)器人不操作，操作時與傳感器無關(guān)，這種方法被稱為靜態(tài)探測，使用這種方法，視覺傳感器先尋找被捕捉物體的位置與方向，然后機(jī)器人徑直朝那個地點(diǎn)移動。</p><p>　　相反，閉式探測的機(jī)器人在操作運(yùn)動中，始終受傳感器的控制，多數(shù)視覺傳感器都采用閉環(huán)模式，它們隨時監(jiān)測機(jī)器人的實(shí)際位置與理想位置間的偏差，并驅(qū)動機(jī)器人修正這一偏差。在閉環(huán)探測中，即使物體在運(yùn)動，例如在傳送帶上，機(jī)器人也能抓住它并把它送到預(yù)定位

27、置。</p><p>　　Robots and robot sensor Introduction     Industrial robot and its operation is the subject of this article. Industrial robots are used in manufacturing environment

28、 as a tool to increase productivity. It can be used to undertake routine, tedious assembly line work, or the implementation of those workers may be hazardous work. For example, in the first generation of industrial robot