中英對照工業(yè)機(jī)器人

1、外文資料譯文工業(yè)機(jī)器人早在機(jī)器人變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)之前，機(jī)器人與機(jī)器人學(xué)這兩個(gè)術(shù)語就已經(jīng)提出來了。1923 年，隨著捷克劇作家卡雷爾查陪克的劇本 R.U.R(羅蘇姆的通用機(jī)器人)英文譯本的問世，機(jī)器人這一術(shù)語就開始進(jìn)入英語。機(jī)器人 robot 一詞源于捷克語，該詞意指奴隸或勞工。1942 年，另一位作家艾薩克埃思穆烏(他曾經(jīng)撰寫過許多有關(guān)機(jī)器人的短篇小說)在創(chuàng)立機(jī)器人學(xué)三個(gè)法則時(shí)就提出了機(jī)器人學(xué)這個(gè)專業(yè)術(shù)語。他曾推斷，機(jī)器人應(yīng)該有特殊電路，使其始終遵循下述三個(gè)基本原則：(1)機(jī)器人不能傷害人類，也不能通過不執(zhí)行指令而使人類受到傷害；(2)在不違背第一條法則的前提下，機(jī)器人必須遵從人類意志；(3)再不違背

2、第一、二條法則的前提下，機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害。當(dāng)時(shí)撰寫的這些故事純屬科學(xué)幻想。今天，隨著機(jī)器人變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，分析這些機(jī)器人法則，從中獲得很有價(jià)值的理念，可供機(jī)器人專家設(shè)計(jì)人控制系統(tǒng)時(shí)參考。1.機(jī)器人的定義機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作器，其設(shè)計(jì)用途是輸送物料、工件、刀具及一些特殊裝置，通過各種程控運(yùn)動(dòng)來完成多種不同任務(wù)。以上定義被普遍認(rèn)可，其特點(diǎn)是：工業(yè)機(jī)器人可以重復(fù)編程，且能夠沿多種不同軌跡運(yùn)動(dòng)。2 .機(jī)器人的發(fā)展史隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，模仿人類手臂操作工件的想法便自然地提出來了。與常規(guī)觀點(diǎn)相反，機(jī)器人學(xué)并非最近發(fā)展起來的。事實(shí)上，早在 20 世紀(jì) 60 年代初期，美國人便制造出第一批機(jī)

3、器人。萬能自動(dòng)化公司于 1961 年就生產(chǎn)出機(jī)械手臂，其控制裝置的時(shí)序是由操作者預(yù)設(shè)的。然而，鑒于這項(xiàng)工作尚屬試驗(yàn)，為了避免公眾對該項(xiàng)目的抵制情緒，當(dāng)時(shí)的仿形程度較低。1974 年，辛辛那提Millicron 機(jī)器人成為首例以小型計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人。然而，就在同一年，瑞典 ASE 慫司推出了它的 IRB6 機(jī)器人。這種機(jī)器人一直在全球暢銷，現(xiàn)在(1991 年)還在生產(chǎn)，唯一的重大改進(jìn)是控制柜電子裝置與軟件的升級(jí)。所以，當(dāng)人們以為美國正在建立機(jī)器人技術(shù)的時(shí)候，像日本和瑞典這樣一些國家，機(jī)器人在工業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到很高的水平。近來有許多原因促使人類愈來愈意識(shí)到應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的重要性，其中有些原因是

4、日益增加的花費(fèi)所致：例如培訓(xùn)新工人的費(fèi)用、改進(jìn)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品性能的花費(fèi)、計(jì)算機(jī)與傳感器技術(shù)飛速發(fā)展所致的費(fèi)用，以及雇員們希望擺脫平淡、重復(fù)、有潛在危險(xiǎn)工作環(huán)境的花費(fèi)等。3 .機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定為了劃分一種工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)屬于何種類型，我們必須鑒別其運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。為了確定運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，我們必須知道所有關(guān)節(jié)的類型與機(jī)械手臂具有的“自由度”。與人類手臂一樣，機(jī)器人手臂由一系列連桿與關(guān)節(jié)組成。關(guān)節(jié)是連接兩個(gè)連桿的部件，它允許兩個(gè)連桿之間存在相對運(yùn)動(dòng)。每個(gè)機(jī)器人都有一個(gè)基座，該基座一般穩(wěn)定在地面上。但是，基座亦可穩(wěn)定在墻壁或者天花板上，并能歸并到一個(gè)構(gòu)臺(tái)上。所有這些都使機(jī)器人具有節(jié)省空間的優(yōu)點(diǎn)，并增大了工作范圍，

5、從而增強(qiáng)了終端執(zhí)行器(描述機(jī)器人手臂終端工具的一個(gè)通用術(shù)語)的操作能力。機(jī)器人的手臂的第一個(gè)連桿與基座相連，最后一個(gè)連桿與終端執(zhí)行器相連。一般而言，機(jī)器人手臂上的關(guān)節(jié)越多，其動(dòng)作就越靈活。4 .關(guān)節(jié)的類型下面羅列出在工業(yè)機(jī)器人手臂上使用的幾類關(guān)節(jié)，機(jī)械手臂由其中某種關(guān)節(jié)組成，或由幾種關(guān)節(jié)復(fù)合而成。(1)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)：回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)允許在兩個(gè)連桿之間進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；(2)柱狀關(guān)節(jié)：柱狀關(guān)節(jié)允許在兩個(gè)連桿之間進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；(3)球窩關(guān)節(jié)：球窩關(guān)節(jié)允許在兩個(gè)連桿之間進(jìn)行三種轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于很難驅(qū)動(dòng)，球窩關(guān)節(jié)在工業(yè)機(jī)器人上很少使用。5 .機(jī)器人的類別可以把機(jī)器人按它們的關(guān)節(jié)類型分為下列五組，其中距機(jī)器人

6、基座最近的那三組關(guān)節(jié)將決定機(jī)器人的類別，其他兩組關(guān)節(jié)給終端執(zhí)行器以更大的運(yùn)動(dòng)柔性。(1)笛卡爾型(2)圓柱形(3)球面型(4)平面關(guān)節(jié)型(5)垂直關(guān)節(jié)型6 .自由度機(jī)械手臂所具有的“自由度”是定義其關(guān)節(jié)數(shù)的常用術(shù)語。每一個(gè)關(guān)節(jié)允許在兩個(gè)連桿之間進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)自由度。若能沿著或繞著兩個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就是兩個(gè)自由度，其余依次類推。多數(shù)機(jī)器人有 4-6 個(gè)自由度。與人相比，從肩膀到手腕，人的胳膊共有 7 個(gè)自由度，這還不包括手，它單獨(dú)就有 22 個(gè)自由度！7 .機(jī)器人的基本組件機(jī)器人系統(tǒng)有一系列基本組件：(1)操作機(jī)。(2)控制器。(3)動(dòng)力設(shè)置。(4)終端執(zhí)行器(夾持器、點(diǎn)焊機(jī)、MIG 焊機(jī)

7、等)。8 .驅(qū)動(dòng)裝置操作機(jī)的運(yùn)動(dòng)由傳動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)裝置控制，傳動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)裝置使各軸在工作單元內(nèi)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置可使用電能、液壓能或氣壓能工作。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供的能量通過各種機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。各驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置連接起來，而這些聯(lián)動(dòng)裝置又驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置可由鏈、齒輪及滾珠絲杠組成。9 .其他(1)工作范圍對于從事與機(jī)器人系統(tǒng)相關(guān)工作的人員來說，最重要的是弄清楚機(jī)器人究竟能觸及多遠(yuǎn)。人們把機(jī)器人能夠觸及到的區(qū)域定義為該系統(tǒng)的工作范圍，而該范圍內(nèi)所有編程點(diǎn)都視為系統(tǒng)的組成部分。這樣，若把手臂終端輔具連到機(jī)器人上，系統(tǒng)工作范圍就延伸了輔具長度。這種工作范圍的擴(kuò)大對操作者的安全非

8、常重要，在設(shè)計(jì)機(jī)器人工作單元時(shí)必須予以考慮。(2)軌跡軌跡是一個(gè)技術(shù)用語，是指動(dòng)點(diǎn)在某些約束下運(yùn)動(dòng)而描繪出的具有一定形狀的蹤跡。機(jī)器人手臂末端在移動(dòng)時(shí)掃出一條跡線，并可穿越空間形成許多三維跡線，這樣便得到許多不同的軌跡。機(jī)械手臂被限制在由其實(shí)際幾何形狀所決定的哪些路徑上運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手臂所能產(chǎn)生的全部軌跡聯(lián)合形成一個(gè)三維的工作區(qū)域，該區(qū)域就稱為工作區(qū)域。(3)控制器控制器是機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行的中樞?？刂破鞯墓δ艽篌w歸為以下幾類：控制各個(gè)軸的移動(dòng)、位置與速度；程序控制、各軸之間的協(xié)調(diào)；控制輸入、輸出設(shè)備；控制整個(gè)系統(tǒng)，機(jī)器人可能只是該系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。(4)動(dòng)力裝置動(dòng)力裝置給控制器與操縱機(jī)提供動(dòng)力。有

9、兩種能量可供機(jī)器人系統(tǒng)使用：一種是交流電，供操縱控制器使用；另一種用來驅(qū)動(dòng)操縱機(jī)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，可能是壓力能、氣壓能或電能。(5)工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化與集成化隨著工業(yè)革命的到來，制造工藝變得既專業(yè)化，又機(jī)械化。不再是一個(gè)人設(shè)計(jì)制造和交付產(chǎn)品，而是工人和/或機(jī)床來完成這些寬廣的領(lǐng)域中每個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的專門任務(wù)。這些獨(dú)立機(jī)構(gòu)間的通訊是用圖紙、技術(shù)要求、任務(wù)書、工藝規(guī)程以及其它通訊輔助手段來完成的。為了保證成品件與計(jì)劃的產(chǎn)品相匹配，引入了質(zhì)量控制的概念。機(jī)械化階段積極的一面是：它允許批量生產(chǎn)、零件的互換性、不同級(jí)別的精度以及一致性；缺點(diǎn)在于缺乏集成化而導(dǎo)致大量浪費(fèi)。自動(dòng)化提高和增強(qiáng)了專業(yè)化制造部分中人與機(jī)器的

10、性能和能力。例如：CAD增強(qiáng)了設(shè)計(jì)人員和起草者的能力。CNC 增強(qiáng)了機(jī)械師和計(jì)算機(jī)輔助規(guī)劃人員的能力。但是自動(dòng)化帶來的進(jìn)步在獨(dú)立的部分或小島內(nèi)是孤立的。因此，自動(dòng)化并不能總是實(shí)現(xiàn)自己的潛力。為了理解自動(dòng)化關(guān)于總的生產(chǎn)力提高的局限性，思考以下的類比。假設(shè)一輛汽車的各個(gè)子系統(tǒng)(如發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向、剎車)都是自動(dòng)化的，以使駕駛員的工作更輕松。自動(dòng)加速、減速、轉(zhuǎn)向和剎車當(dāng)然比手操縱型更有效率。然而，想一下如果這些各種各樣的自動(dòng)化子系統(tǒng)沒有以一種允許它們即時(shí)不斷的交流和共享精確、最新的信息的方式聯(lián)系在一起，將會(huì)發(fā)生什么事情。一個(gè)系統(tǒng)可能試圖給汽車加速而另一個(gè)子系統(tǒng)正想剎車。在自動(dòng)化制造的環(huán)境中有同樣的局限性

11、。正是這些局限性導(dǎo)致制造發(fā)展到現(xiàn)在的階段，即集成化階段的出現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)時(shí)代的來臨， 制造業(yè)已經(jīng)完成了整個(gè)發(fā)展循環(huán)。 它開始時(shí)是一個(gè)集成的概念， 而 CIM又一次變成了一個(gè)集成的概念。然而，今天的制造集成化與過去手工時(shí)代的集成化有重要的區(qū)別。首先，手工時(shí)代集成化的儀器是人的大腦?，F(xiàn)代制造的集成化的儀器是計(jì)算機(jī)。其次，現(xiàn)代制造環(huán)境中的工藝依舊是專業(yè)化與自動(dòng)化。另一個(gè)觀察 CIM 發(fā)展史的方法是檢查在過去的一些年里一些 CIM 單獨(dú)的部分發(fā)展的道路。這些部分如設(shè)計(jì)、規(guī)劃以及生產(chǎn)已經(jīng)作為一種工藝，和用來完成這些工藝所用到的工具和設(shè)備也進(jìn)行了演變。設(shè)計(jì)已經(jīng)從使用諸如直尺、三角板、鉛筆、比例尺和橡皮擦的

12、手工工藝演變成為一種稱為 CAD的自動(dòng)化工藝。工藝規(guī)劃已經(jīng)從使用諸如規(guī)程表、圖解和圖表的手工工藝演變成為一種稱為計(jì)算機(jī)輔助規(guī)劃（CAPP）的自動(dòng)化工藝。生產(chǎn)已經(jīng)從包含手工機(jī)器的手工工藝演變成為一種稱為計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的自動(dòng)化的工藝。這些單獨(dú)的制造部分演變多年后成為獨(dú)立的自動(dòng)化小島，然而在這些小島之間的通訊仍然是人工處理。這限制了整個(gè)制造工藝中可能實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)力發(fā)展的水平。當(dāng)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將這些小島和其他的自動(dòng)化制造部分聯(lián)系起來時(shí)，這些局限性就可以得到克服（6）為何使用機(jī)器人對于使用工業(yè)機(jī)器人這件事情，機(jī)器人行業(yè)的主要理由集中在：裝備機(jī)器人能夠提高生產(chǎn)效率、改進(jìn)質(zhì)量管理、提高工人的工作滿意

13、程度。說明這個(gè)理由時(shí)，人們最常用的例子是：機(jī)器人把人們從危險(xiǎn)惡劣的環(huán)境中解脫出來，使人們不再從事枯燥無味的工作。增加效益管理的主要功能在于提高、至少維持效益。實(shí)施證明，如果正確選擇與安裝工業(yè)機(jī)器人，它便可以長期執(zhí)行任務(wù)，多數(shù)情況下比人類生產(chǎn)效率更高，并能不知疲倦地持續(xù)工作。在工作性質(zhì)特殊而使生產(chǎn)效率持續(xù)波動(dòng)的場合，使用機(jī)器人有助于穩(wěn)定生產(chǎn)效率。不論是哪一種情況，運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)一般意味著提高企業(yè)的生產(chǎn)效率?？梢杂靡粋€(gè)實(shí)例說明這是如何實(shí)現(xiàn)的。例如在貨物裝運(yùn)時(shí)，一個(gè)正常工作日需要雇傭兩名工人，那么他們的工作可以用一個(gè)機(jī)器人來取代。這樣，失業(yè)者的行列中就又會(huì)增加兩人。如果該公司為了滿足生產(chǎn)需要采用兩班

14、或三班制，那么，使用工業(yè)機(jī)器人后就會(huì)有六人空閑。質(zhì)量管理質(zhì)量管理問題經(jīng)常為人們所忽視。使用合理設(shè)計(jì)的機(jī)器人設(shè)備，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，從而消除“周五轎車”現(xiàn)象與其他劣質(zhì)產(chǎn)品。質(zhì)量的提高使昂貴的回收與顧客索賠減少、銷售更好，進(jìn)而導(dǎo)致雇傭更多的工人，以生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。IndustrialRobotThetermrobotandroboticswerecreatedwellbeforerobotsbecamethereality.ThetermrobotsfirstenteredtheEnglishlanguagewiththetranslationofCzechoslovakianplaywr

15、ightKarelCapeksplayR.U.R.(RossersalRobtU),iin1923.ThewordrobotcomesfromtheCzechrobotthatmeansslaveorworker.In1942,anotherauthorIsaacAsimov(whowrotemanyshortstoriesaboutrobot),createdthetermroboticswhenheestablishedhisThreeLawsofRobotics.Robots,hereasonedwouldhavespecialcircuitrytomaketherobotalwaysc

16、onformtothesebasiclaws:(1) Arobotmustnotharmahumanbeing,northroughinactionallowonetocometoharm;(2)Arobotmustalwaysobeyhumanbeings,unlessthatisinconflictwiththefirstlaw;(3) Arobotmustprotectitselffromharm,unlessthatisinconflictwiththefirstorsecondlaw.Whenthesestorieswerewrittentheywerepuresciencefict

17、ion.Todaywithrobotsareality,analyzingtheselawsofroboticsprovidesaworthwhileconceptforroboticiststoconsiderwhendesigningrobotcontrolsystems.RobotDefinitionArobotisare-programmable,multi-functionalmanipulatordesignedtomovematerials,parts,toolsandspecialdevicesthroughavarietyofprogrammedmotionsforthepe

18、rformancecampaignstocontrolavarietyofdifferenttasks.Thisdefinitionisuniversallyrecognized.Themainpointisthatindustrialrobotsarere-programmable,andarecapableofdifferenttypesofpathmovements.TheDevelopmentofRobotsWiththedevelopmentofnumericallycontrolledmachinestheconceptofimitatingahumanarmtomanipulat

19、epartsbecameanaturalprogression.Incontrastwiththeconventionalview,roboticswasnotdevelopedrecently.Infact,thefirstrobotswerecreatedintheearly1960snAmerican.Unimationproducedarobotarmin1961withthecontrolunitsequencesetbytheoperator.Butduetotheexperimentalnatureoftheworkalowprofilewaskeptmainlytoavoida

20、dversepublicreactiontotheproject.In1974CincinnatiMillicronwasthefirstmini-computercontrolledrobot.However,inthesameyear,theIRB6robotwasintroducedbytheSwedishcompanyASEA.Thisrobothasbeenmarketedallovertheworldandisstillinproductiontoday(1991)withtheonlysignificantimprovementsinthecontrolcounterelectr

21、onicdevicesandsoftwareupgrades.Therefore,whentheUnitedStatesmaybecreditedforestablishingthetechnologyforrobotics,countrieslikeJapanandSwedenhaveutilizedittoagreaterextentinindustrialapplications.Manyreasonscanbeattributedtotheincreaseinawarenessanduseofindustrialrobotsinrecenttine;somebeingtheeverin

22、creasingcostofunskilledlabor,betterdesignandperformance,therapidadvancesincomputerandsensorytechnology,thedesiretotakeemployeesawayfrommundane,repetitiveorpotentiallydangerousworkenvironments.DeterminingaRobotsKinemStructureTobeabletoclassifytowhatorderofdesignanindustrialrobotbelongsto,wemustbeable

23、toidentifyitskinematicstructure.Inordertodeterminethekinematicstructure,weneedtorecognizethejointtypesusedandthedegreeoffreedomthearmhas.Likethehumanarm,therobotarmismadeupofaseriesoflinksandjoints.Thejointisthepartofthearmthatconnectstwolinksandallowsrelativemovementbetweentheconnectingrod.Eachrobo

24、thasabasethatisnormallysecuredtothefloor.However,thebasecanalsobesecuredtoawallorceilingandcanalsobeincorporatedintoagantry.Allgivetheadvantageofsavingfloorspaceandimprovetherobotsreach,thusgivingtheEndEffector(whichisageneraltermusedtodescribethetoolingontheendoftherobotsarm)greatermanipulativepowe

25、r.Thefirstlinkoftherobotarmisconnectedtothebaseandthelastlinkisconnectedtotheendeffector.Ingeneral,themorejointsintherobotarmthegreaterthedexterityithas.JointTypesThelistbelowshowsthetypesofjointsthatcanbeusedforindustrialrobotarms,thearmisconstructedfromeitheroneparticulargroupofjointsoracombinatio

26、nofthese:(1) Revolute:Revolutejointsaresimplythosethatallowrevolute,orrotarymotionbetweentwolinks;(2)Prismatic:Prismaticjointsallowlinearmotionbetweenthetwolinks;(3) BallandSocket:Ballandsocketjointsallowthreerevoluteorrotarymotionsbetweenthetwolinks.Ballandsocketjointsinrobotsareseldomusedduetoagre

27、aterdifficultyinactivatingthem.ClassificationofRobotsRobotscanbeclassifiedbytheirjointtypesintooneofthefollowingfivegroups.Thethreegroupsclosesttotherobotsbasewilldetermineitsclassification;theotherjointsareincludedtogivetheendeffectorgreaterflexibilityofmovement.(1) Cartesian(2) Cylindrical(3) Sphe

28、rical(4) Horizontallyarticulated(SCARA)(5) Verticallyarticulated.DegreesofFreedomAcommontermdefinethenumberofjointsinarobotarmisthe“DegreefFreedomanarmhas.Eachintallowsrelativemotionbetweenthetwolinks,givingitonedegreeoffreedom.Whenmotionispossiblealongoraroundtwojointsthentherearetwodegreesoffreedo

29、mandsoon.Mostrobotshavebetweenfourandsixdegreesoffreedom.Asacomparisonthehumanarmhassevendegreesoffreedomfromtheshouldertothewrist,butincludingthelandwhichhastwenty-twodegreesoffreedomalone!BasicRobotComponentsTherobotsystemhasaseriesofbasiccomponents:(1)Manipulater.(2)Controller.(3)PowerSupply.(4)E

30、ndEffector(grippers,spotorMIGweldersetc).DriveSystems:Themovementofthemanipulatoriscontrolledbyactuators,ordrivesystem.Theactuatorordrivesystemallowsthevariousaxestomovewithintheworkcell.Thedrivesystemcanuseelectrical,hydraulicorpneumaticpower.Theenergydevelopedbythedrivesystemisconvertedtomechanica

31、lpowerbyvariousmechanicaldrivesystems.Thedrivesystemsarecoupledthroughmechanicallinkages.Theselinkages,inturn,drivetheaxesoftherobot.Themechanicallinkagesmaybecomposedofchains,gearsandballscrews.OthersWorkEnvelopsThemostimportantcharacteristictoanyindividualworkingneartheroboticsystemishowfartherobo

32、tcanreach.Thereachoftherobotisdefineastheworkenvelopeofthesystem.Allprogrammedpointswithinthereachoftherobotarepartofthesystem.Thusanyend-of-armtoolingisattachedtotherobot,theworkenvelopesizewillincreasebythelengthoftheend-of-armtooling.Thisincreaseddimensionisveryimportantforthesafetyoftheoperators

33、andmustbeconsideredinthedesignoftherobotsworkcell.LocusandLociAlocusisatechnicaltermfortheshapeofapathtrahedoutbyapointconstrainedtomoveundercertaincondition.Theendpointofarobotsarmtracesoutapathwhenitiscausedtomoveandiscapableoftraversingagreatnumberofpathsinthreedimensions,thusproducingmanydiffere

34、ntloci.Thearmisconsideredtomoveinpathsdeterminedbyitsphysicalandgeometricalconfiguration.Thesumofallthepossiblelociwhichtherobotarmiscapableofgeneratingcombinestofromathree-dimensionworkingvolumecalledaworkingenvelope.ControllerThecontrollerintheroboticsystemistheheartoftheoperation.Thepracticalaspe

35、ctsofthecontrollerfallbroadlyintothefollowingcategories.Controlofaxismovement,positionandvelocity;Programcontrolandaxiscoordination;Controlofinputandoutputdevices;Overallsystemcontrolofwhichtherobotmaybejustoneelement.PowerSupplyThepowersupplyistheunitthatsuppliespowertothecontrollerandthemanipulato

36、r.Twotypesofthepoweraredeliveredtotheroboticsystem.OnetypeofpoweristheACpowerforoperationofthecontroller.Theothertypeofpowerisusedfordrivingthevariousaxisofthemanipulator.Thispowercanbedevelopedfromeitherahydraulicpowersource,apneumaticpowersourceoranelectricpowersource.TheAutomationandIntegrationof

37、theIndustrialRobotWiththeadventoftheindustrialrevolution,manufacturingprocessesbecamebothspecializedandmechanized.Insteadofonepersondesigning,producing,anddeliveringaproduct,workersand/ormachinesperformedspecializedtaskswithineachofthesebroadareas.Communicationamongtheseseparateentitieswasachievedus

38、ingdrawings,specification,joborders,processplans,andavarietyofothercommunicationaids.Toensurethatthefinishedproductmatchedtheplannedproduct,theconceptofqualitycontrolwasintroduced.Thepositivesideofthemechanizationstagewasthatitpermittedmassproduction,interchangeabilityofparts,differentlevelsofaccura

39、cy,anduniformity.Thedisadvantageisthatthelackofintegrationledtoagreatdealofwaste.Automationimprovedtheperformanceandenhancedthecapabilitiesofbothpeopleandmachineswithinspecializedmanufacturingcomponents.Forexample,CADenhancedthecapabilityofdesignersanddrafters.CNCenhancedthecapabilitiesofmachinistsa

40、ndcomputer-assistedplanners.Buttheimprovementsbroughtonbyautomationwereisolatedwithinindividualcomponentsorislands.Becauseofthis,automationdidnotalwaysliveuptoitspotential.Tounderstandthelimitationofautomationwithregardtooverallproductivityimprovement,considerthefollowinganalogy.Supposethatvarioussu

41、bsystemsofanautomobile(i.e.,theengine,steering,brakes)wereautomatedtomakethedriversjobeasier.Automaticacceleration,deceleration,steering,andbrakingwouldcertainlybemoreefficientthanthemanualversions.However,considerwhatwouldhappenifthesevariousautomatedsubsystemswerenottiedtogetherinawaythatallowedth

42、emtocommunicateandshareaccurateup-to-dateinformationinstantlyandcontinually.Onesystemmightbeattemptingtoacceleratetheautomobilewhileanothersystemwasattemptingtoapplythebrakes.Thesamelimitationsapplyinanautomatedmanufacturing,integration.Theselimitationsarewhatledtothecurrentstageinthedevelopmentofma

43、nufacturing,integration.Withtheadventofthecomputerage,manufacturinghasdevelopedfullcircle.Itbeganasatotallyintegratedconceptand,withCIM,hasonceagainbecomeone.However,therearemajordifferencesinthemanufacturingintegrationoftodayandthatofthemanualeraofthepast.First,theinstrumentofintegrationinthemanual

44、erawasthehumanmind.Theinstrumentofintegrationinmodernmanufacturingisthecomputer.Second,processesinthemodernmanufacturingsettingarestillspecializedandautomated.AnotherwaytoviewthehistoricaldevelopmentofCIMisbyexaminingthewaysinwhichsomeoftheindividualcomponentsofCIMhavedevelopedovertheyears.Suchcompo

45、nentsasdesign,planning,andproductionhaveevolvedbothasprocessesandinthetoolsandequipmentusedtoaccomplishtheprocesses.Designhasevolvedfromamanualprocessusingsuchtoolsassliderules,triangles,pencils,scales,anderasersintoanautomatedprocessknownascomputer-aideddesign(CAD).Processplanninghasevolvedfromaman

46、ualprocessusingplanningtables,diagrams,andchartsintoanautomatedprocessknownascomputer-aidedprocessplanning(CAPP).Productionhasevolvedfromamanualprocessinvolvingmanuallycontrolledmachinesintoanautomatedprocessknownascomputer-aidedmanufacturing(CAM).Theseindividualcomponentsofmanufacturingevolvedovert

47、heyearsintoseparateislandsofautomation.However,communicationamongtheseislandswasstillhandledmanually.Thislimitedthelevelofimprovementinproductivitythatcouldbeaccomplishedintheoverallmanufacturingprocess.Whentheseislandsandotherautomatedcomponentsofmanufacturingarelinkedtogetherthroughcomputernetworks,theselimitationscanbeovercome.WhyUseRob