外文翻譯--氣動機(jī)械手

1、<p><b>　　氣動機(jī)械手</b></p><p>　　隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)和機(jī)械制造工藝水平的飛速發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域逐步從汽車拓展到其它領(lǐng)域。在各種類型的機(jī)器人中，模擬人體手臂而構(gòu)成的關(guān)節(jié)型機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)緊湊、所占空間小、運(yùn)動空間大等優(yōu)點，是應(yīng)用最為廣泛的機(jī)器人之一。尤其由柔性關(guān)節(jié)組成的柔性仿生機(jī)器人在服務(wù)機(jī)器人及康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用和需求越來越突出。

2、</p><p>　　1.1 研究氣動機(jī)械手的意義</p><p>　　近20年來，氣動技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動技術(shù)相結(jié)合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機(jī)械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入，促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動技術(shù)

3、從開關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究[1]。</p><p>　　從各國的行業(yè)統(tǒng)計資料來看，近30多年來，氣動行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代，液壓與氣動元件的產(chǎn)值比約為9:1，而30多年后的今天，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本國家，該比例已達(dá)到6:4，甚至接近5:5。我國的氣動行業(yè)起步較晚，但發(fā)展較快。從20世紀(jì)80年

4、代中期開始,氣動元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá)20％以上，高于中國機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、PLC技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，氣動技術(shù)已成為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。</p><p>　　傳統(tǒng)的機(jī)器人關(guān)節(jié)多由電機(jī)或液(氣)壓缸等來驅(qū)動。以這種方式來驅(qū)動關(guān)節(jié)，位置精度可以達(dá)到很高，但其剛度往往很大，實現(xiàn)關(guān)節(jié)的柔順運(yùn)動較困難。而柔順性差的機(jī)器人在和人接觸的場合使用時，容易

5、造成人身和環(huán)境的傷害。因此，在許多服務(wù)機(jī)器人或康復(fù)機(jī)器人研究中，確保機(jī)器人的關(guān)節(jié)具有一定的柔順性提高到了一個很重要的地位。</p><p>　　人類關(guān)節(jié)具有目前機(jī)器人所不具備的優(yōu)良特性，既可以實現(xiàn)較準(zhǔn)確的位置控制又具有很好的柔順性。這種特性主要是由關(guān)節(jié)所采用的對抗性肌肉驅(qū)動方式所決定的。目前模仿生物關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式在仿生機(jī)器人中得到越來越多的應(yīng)用。在這種應(yīng)用中為得到類似生物關(guān)節(jié)的良好特性，一般都采用具有類似生物肌肉

6、特性的人工肌肉。</p><p>　　氣動肌肉是人工肌肉中出現(xiàn)較早、應(yīng)用較廣泛的一種驅(qū)動器，具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單及控制容易等優(yōu)點，在類人機(jī)器人、爬行機(jī)器人及康復(fù)輔助器械中得到了應(yīng)用。其基本應(yīng)用形式大都采用一對氣動肌肉組成關(guān)節(jié)的方式。氣動肌肉最簡單和最常見的使用方式是利用一對氣動肌肉以生物體中拮抗肌的形式驅(qū)動關(guān)節(jié)，這種方式克服了氣動肌肉變化長度較小的缺點，能夠?qū)崿F(xiàn)大的轉(zhuǎn)動位移。而且由于其類似生物體驅(qū)動關(guān)節(jié)的方式，因

7、此具有剛度和位置能獨立控制等仿生關(guān)節(jié)具有的優(yōu)點[3]。</p><p>　　氣動機(jī)械手是集機(jī)械、電氣、氣動和控制于一體的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。近年來，機(jī)械手在自動化領(lǐng)域中，特別是在有毒、放射、易燃、易爆等惡劣環(huán)境內(nèi)，與電動和液壓驅(qū)動的機(jī)械手相比，顯示出獨特的優(yōu)越性，得到了越來越廣泛的應(yīng)用[4]。</p><p>　　1.2氣動機(jī)械手在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用</p><p&

8、gt;　　由于機(jī)器人或機(jī)械手都需要能快速、準(zhǔn)確的抓取工件，因而對機(jī)器人或機(jī)械手提出了更高的要求，即他們必須具有高定位精度、能快速反應(yīng)、有一定的承載能力、足夠的空間和靈活的自由度以及在任意位置都能自動定位。</p><p>　　傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，由于氣體具有壓縮性，因此，在氣動伺服系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難(尤其在高速情況下，似乎更難想象)。此外，氣源工作壓力較低，抓舉力較小。氣動技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動功能已經(jīng)被工

9、業(yè)界廣泛接受，對于氣動機(jī)器人伺服控制體系的研究起步較晚，但已取得了重要成果，它在工業(yè)自動化領(lǐng)域應(yīng)用正在受到越來越多的廣泛關(guān)注。</p><p>　　90年代初，有布魯塞爾皇家軍事學(xué)院Y.Bando教授領(lǐng)導(dǎo)的綜合技術(shù)部開發(fā)研制的電子氣動機(jī)器人——“阿基里斯”六腳勘測員，也被稱為FESTO的“六足動物”。Y.Bando教授采用了世界上著名的德國FESTO生產(chǎn)的氣動元件、可編程控制器和傳感器等，創(chuàng)造了一個在荷馬史詩中最

10、健壯最勇敢的希臘英雄——阿基里斯。它能在人不易進(jìn)入的危險區(qū)域、污染或放射性的環(huán)境中進(jìn)行地形偵察。六腳電子氣動機(jī)器人的上方安裝了一個照相機(jī)來探視障礙物，能安全的繞過它，并在行走過程中記錄和收集數(shù)據(jù)。六腳電子氣動機(jī)器人行走的所有程序由FPC101-B可編程控制器控制，F(xiàn)PC101-B能在六個不同方向控制機(jī)器人的運(yùn)動，最大行走速度0.1m/s。通常如果有三個腳與地面接觸，機(jī)器人便能以一種平穩(wěn)的姿態(tài)行走，六腳中的每一個腳都有三個自由度，一個直線

11、氣缸把腳提起、放下，一個擺動馬達(dá)控制腳伸展、退回，另一個擺動馬達(dá)則負(fù)責(zé)圍繞腳的軸心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。每個氣缸都裝備了調(diào)節(jié)速度用的單向節(jié)流閥，使機(jī)械驅(qū)動部件在運(yùn)動時保持平穩(wěn)，即在無級調(diào)速狀態(tài)下工作?？刂茪飧椎拈y內(nèi)置在機(jī)器人體內(nèi)，由FPC101-B可編程控制器控制。當(dāng)接通電源時，氣動閥被切換到工作狀態(tài)</p><p>　　由漢諾威大學(xué)材料科學(xué)研究院設(shè)計的氣動攀墻機(jī)器人，它能在兩個相互垂直的表面上行走(包括從地面到墻面或者從

12、墻面到天花板上)。該機(jī)器人軸心的圓周邊上裝備著等距離(根據(jù)步距設(shè)置)的吸盤和氣缸，一組吸盤吸力與另一組吸盤吸力的交替交換，類似腳踏似的運(yùn)動方式，使機(jī)器人產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)步進(jìn)運(yùn)動。這種攀墻式機(jī)器人可被用于工具搬運(yùn)或執(zhí)行多種操作，如在核能發(fā)電站、高層建筑物氣動機(jī)械手位置伺服控制系統(tǒng)的研究或船舶上進(jìn)行清掃、檢驗和安裝工作。機(jī)器人用遙控方式進(jìn)行半自動操作，操作者只需輸入運(yùn)行的目標(biāo)距離，然后計算機(jī)便能自動計算出必要的單步運(yùn)行。操作者可對機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)控。&

13、lt;/p><p>　　從上述實例可見，氣動機(jī)器人己經(jīng)取得了實質(zhì)性的進(jìn)展。就它在三維空間內(nèi)的任意定位、任意姿態(tài)抓取物體或握手而言，“阿基里斯”六腳勘測員、攀墻機(jī)器人都顯示出它們具有足夠的自由度來適應(yīng)工作空間區(qū)域。氣動技術(shù)發(fā)展至今，用直線氣缸、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)來解決氣動機(jī)器人中一般的關(guān)節(jié)活動和空間自由度己經(jīng)不成問題了，氣缸低速運(yùn)動平穩(wěn)性這一點也不成問題了，很多場合使用低速氣缸，其速度在5mm/s的情況下也能平穩(wěn)運(yùn)行。因此從根本

14、上改變了傳統(tǒng)上的觀點——“由壓縮性的空氣作為介質(zhì)的氣缸運(yùn)動速度有沖擊顫動或低速運(yùn)行不平穩(wěn)的缺陷”。氣缸的運(yùn)行從低速5mm/s到高速5~10m/s，表明了它有一個十分豐富、寬廣的速度區(qū)域，以適應(yīng)各種層次的速度等級需要[5]。</p><p>　　氣動技術(shù)經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程，隨著氣動伺服技術(shù)走出實驗室，氣動技術(shù)及氣動機(jī)械手迎來了嶄新的春天。目前在世界上形成了以日本、美國和歐盟氣動技術(shù)、氣動機(jī)械手三足鼎立的局面。

15、我國對氣動技術(shù)和氣動機(jī)械手的研究與應(yīng)用都比較晚，但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大，我國自主研制的許多氣動機(jī)械手已經(jīng)在汽車等行業(yè)為國家的發(fā)展進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和機(jī)械加工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，為研究高性能的氣動機(jī)械手奠定了堅實的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。由于氣動機(jī)械手有結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護(hù)、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等諸多獨特的優(yōu)點。</p><p>　　由于氣壓傳動系統(tǒng)使用安全、

16、可靠，可以在高溫、震動、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作[6]。而氣動機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護(hù)、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點[7,8-9]。所以，氣動機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工[10] ，食品和藥品的包裝[7,11-12]、精密儀器和軍事上[13,14-15]。</p><p>

17、　　現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線，尤其是主要工藝是焊接的生產(chǎn)線，大多采用了氣動機(jī)械手。車身在每個工序的移動；車身外殼被真空吸盤吸起和放下，在指定工位的夾緊和定位；點焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點焊，都采用了各種特殊功能的氣動機(jī)械手。高頻率的點焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個工序過程的高度自動化，堪稱是最有代表性的氣動機(jī)械手應(yīng)用之一[2]。</p><p>　　在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體

18、芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運(yùn)送到指定目標(biāo)位置。對加速度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng)，采用了平穩(wěn)加速的SIN氣缸[16]。</p><p>　　氣動機(jī)械手用于對食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動計量包裝；用于煙草工業(yè)的自動卷煙和自動包裝等許多工序。如酒、油漆灌裝氣動機(jī)械手；

19、自動加蓋、安裝和擰緊氣動機(jī)械手，牛奶盒裝箱氣動機(jī)械手等[8,11]。</p><p>　　此外，氣動系統(tǒng)、氣動機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于制藥與醫(yī)療器械上。如：氣動自動調(diào)節(jié)病床[15]，Robodoc機(jī)器人，daVinci外科手術(shù)機(jī)器人等[17]。</p><p>　　1.3 氣動技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及優(yōu)缺點</p><p>　　氣動技術(shù)是一門正在蓬勃發(fā)展的新技術(shù)，氣動元件是氣動技術(shù)

20、中最重要的組成部分，用氣動元件組成的傳動和控制系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門的成套設(shè)備和自動化生產(chǎn)線上。氣動技術(shù)是以壓縮氣體(例如壓縮空氣或惰性氣體和熱氣體)為工作介質(zhì)進(jìn)行能量和信號的傳遞，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的一門技術(shù)，它包含氣壓傳動和氣動控制兩方面的內(nèi)容[18,19]。</p><p>　　氣動技術(shù)的發(fā)展歷程，是從單個元件到控制系統(tǒng)，從單純機(jī)械系統(tǒng)到機(jī)電一體化的復(fù)雜高科技產(chǎn)品的歷程。</p>

21、<p>　　人類對空氣進(jìn)行利用，以其為傳遞能量的介質(zhì)可追溯到幾千年以前。但真正對起性質(zhì)和基本原理進(jìn)行系統(tǒng)的研究也是從本世紀(jì)開始，形成以氣壓傳動系統(tǒng)動力學(xué)和氣動控制理論為主要內(nèi)容的一門學(xué)科——氣動系統(tǒng)理論。</p><p>　　目前，氣動和液壓是兩種較為普遍應(yīng)用的傳動和控制方式，兩者有許多相同點，也有許多不同點，氣動技術(shù)真正成為全世界各個工業(yè)部門所接受并廣泛應(yīng)用，是由于日益迫切的生產(chǎn)自動化和操作程序合理化

22、的需要，也由于氣動技術(shù)具有以下許多優(yōu)點:</p><p>　　(1)氣動技術(shù)以空氣為工作介質(zhì)，空氣隨處可取，且粘性小，在管內(nèi)流動阻力小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。因而，大多數(shù)工廠有方便的壓縮空氣氣源。作為工作介質(zhì)的壓縮空氣的物理性質(zhì)，是氣動技術(shù)在廣泛的各種應(yīng)用具有安全、方便和費用低的優(yōu)點。壓縮空氣沒有生產(chǎn)火花的危險。因此，它始于有易燃或爆炸潛在危險的工礦。</p><p>　　(2)氣動元

23、件機(jī)構(gòu)簡單，價格低廉，用過的空氣可向大氣排放，處理方便，不必使用回收管道。</p><p>　　(3)氣動系統(tǒng)清潔，即使有泄漏，也不會像液壓系統(tǒng)那樣污染產(chǎn)品和環(huán)境，不受電磁干擾，電子系統(tǒng)則有之。</p><p>　　(4)氣動系統(tǒng)維護(hù)不復(fù)雜，也不需要特殊的培訓(xùn)和實驗設(shè)備。</p><p>　　(5)適應(yīng)性強(qiáng)，現(xiàn)有的機(jī)器可方便的改為氣動傳動，氣缸可以直接安裝在要求出力

24、的地方。</p><p>　　(6)便于進(jìn)行能量儲存，可以進(jìn)行應(yīng)急或系統(tǒng)需要用。</p><p>　　(7)氣壓傳動本身有過載保護(hù)性能。氣動執(zhí)行元件能長期在滿負(fù)荷下工作，在過載時自動停止。</p><p>　　(8)氣動元件運(yùn)動速度高，普通氣缸的運(yùn)動速度一般為0.05~0.7m/s，有的高達(dá)1~3m/s，高速氣缸可達(dá)15m/s。</p><p&g

25、t;　　調(diào)查資料表明，目前氣動裝置在工業(yè)自動化裝備中占很重要的地位。</p><p>　　當(dāng)然，氣動技術(shù)也有其缺點:</p><p>　　(1)壓縮空氣需要進(jìn)行除塵、除水處理。</p><p>　　(2)空氣的可壓縮性使系統(tǒng)效率低，且使氣動系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，給位置和速度的精確控制帶來很大的影響。</p><p>　　(3)系統(tǒng)運(yùn)行時排放空氣的噪

26、聲較大。</p><p>　　(4)氣動信號的傳遞速度遠(yuǎn)比電信號低，而且有較大的延遲和失真，因而氣動控制技術(shù)不宜用于高速傳遞和處理信息的復(fù)雜系統(tǒng)，而且氣動信號的傳送距離也受到限制。</p><p>　　盡管氣動技術(shù)上有一些缺點，但它的優(yōu)點還是主要的，所以氣動技術(shù)能在各個工業(yè)部門中得到日益廣泛的應(yīng)用。而氣動元件更是一種經(jīng)濟(jì)實用的機(jī)械化、自動化的理想元件?，F(xiàn)在，氣動技術(shù)和電子電器、液壓技術(shù)一樣

27、，都成為自動化生產(chǎn)過程的有效技術(shù)之一，在國民經(jīng)濟(jì)中起著越來越大的作用。氣動技術(shù)由風(fēng)動技術(shù)及液壓技術(shù)演變、發(fā)展而成為獨立的技術(shù)門類不到50年，卻已經(jīng)充分顯示出它在自動化領(lǐng)域中強(qiáng)大的生命力，成為二十世紀(jì)應(yīng)用最廣、發(fā)展最快，也最容易接收及重視的技術(shù)之一，氣動技術(shù)己成為各個行業(yè)不可缺少的一部分。在國外，氣動被稱為“廉價的自動化技術(shù)”。</p><p>　　氣動技術(shù)由幾個主要的歷史發(fā)展階段。至50年代初，大多數(shù)元件從液壓元

28、件改造或演變過來，體積很大。60年代，開始構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)，應(yīng)用成體系，不再與風(fēng)動技術(shù)相提并論。在70年代，由于與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，在自動化領(lǐng)域得到廣泛的推廣。80年代則是集成化、微型化的時代。90年代末本世紀(jì)初，氣動技術(shù)突破了傳統(tǒng)的死區(qū)，經(jīng)歷著飛躍性的發(fā)展，重復(fù)精度達(dá)0.01mm的模塊化氣動機(jī)械手，5mm/s低速平穩(wěn)運(yùn)行及5~10m/s高速運(yùn)動的不同氣缸相繼問世。在與計算機(jī)、電氣、傳感、通訊等技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了智能氣動這一概念

29、(氣動比例與伺服、智能閥島、模塊化機(jī)械手)。氣動伺服定位技術(shù)可使氣缸在氣動機(jī)械手位置伺服控制系統(tǒng)的研究高速運(yùn)動3mm/s情況下實現(xiàn)任意點自動定位。智能閥島技術(shù)十分理想的解決了整個自動化生產(chǎn)線的分散與集中控制問題?，F(xiàn)代氣動的發(fā)展趨勢是微型化、集成化、模塊化、智能化[20-22]。</p><p>　　1.4 氣動機(jī)械手的發(fā)展方向</p><p><b>　　1) 重復(fù)高精度<

30、/b></p><p>　　精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點的精確程度，它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)[4]。重復(fù)精度是指如果動作重復(fù)多次，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果一個機(jī)器人定位不夠精確，通常會顯示一個固定的誤差，這個誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個隨機(jī)誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來測定[13]。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的

31、發(fā)展，以及氣動伺服技術(shù)走出實驗室和氣動伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等[2]。</p><p><b>　　2) 模塊化</b></p><p>　　有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動裝置的氣動機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的氣動機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的氣動機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動裝置更具靈活

32、的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手運(yùn)動自如。由于模塊化氣動機(jī)械手的驅(qū)動部件采用了特殊設(shè)計的滾珠軸承，使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動機(jī)械手的一個重要特點。模塊化氣動機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是氣動機(jī)械手的一個重要的發(fā)展方向[23]。</p><p>　　智能閥島的出現(xiàn)對提高模塊化氣動機(jī)械手和氣動

33、機(jī)器人的性能起到了十分重要的支持作用。因為智能閥島本來就是模塊化的設(shè)備，特別是緊湊型CP閥島，它對分散上的集中控制起了十分重要的作用，特別對機(jī)械手中的移動模塊。</p><p><b>　　3) 機(jī)電氣一體化</b></p><p>　　由“可編程序控制器～傳感器～氣動元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動元件，使氣

34、動技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”；省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性[2,24]。</p><p>　　而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來越可能。氣動機(jī)械手、氣動控制越來越離不開PLC，而閥島技術(shù)的發(fā)展，又使PLC在氣動機(jī)械手、氣動控制中變得更加得心應(yīng)手[25]。</p><p&

35、gt;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 徐炳輝.氣動手冊[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005.26~28.</p><p>　　[2] SMC(中國)有限公司.現(xiàn)代實用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.36~37.</p><p>　　[3] 隋立明， 張立勛.氣動肌肉驅(qū)動仿生關(guān)節(jié)的理論分析[J].機(jī)床與液壓，

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48、<p>　　[32] 隋立明，譚世江，趙鐵，張立勛.氣動肌肉的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制作[J].液壓與氣動. 2008, 17(2):48~49.</p><p>　　Pneumatic manipulator essay</p><p>　　With microelectronics technology, the sensor technology, control technology

49、 and machinery manufacturing technology level of rapid development, application field of robot gradually expand from car into other fields. In all types of robot, simulation of a human arm robot joints, with compact stru

50、cture, accounting for the space is little, sports a large space etc, and is one of the most widely used a robot. Especially by flexible joints of the flexibility of the bionic robot composed in service rob</p><

51、;p>　　1.1Study the meaning of pneumatic manipulator</p><p>　　In the recent 20 years, the application field of pneumatic technology quickly expanded and especially in all kinds of automatic production line

52、widely used. Electrical programmable control technology and pneumatic technology combine to make the whole system and more automated, control means more flexible, more reliable performance; Pneumatic robots, flexible aut

53、omatic production line to the rapid development of pneumatic technology to bring up more higher requirements; The introduction of microe</p><p>　　From the countries of the industry statistics to see, in the

54、past 30 years, pneumatic industry is developing very quickly. In the 1970 s, hydraulic and pneumatic components of the output value is about for now, and more than 30 years later, in the industrial technology developed i

55、n Europe, America, Japan's national, this ratio has reached 6-4, or even close to 50. The pneumatic industry in China started late, but the fast development. From the 1980 s began, pneumatic components production val

56、ue </p><p>　　The traditional robot joints is much by motor or liquid (gas) pressure cylinders to drive. In this way to drive the joints, position precision can reach high, but its stiffness often very large,

57、 realize the joint is difficult and movement. And sex differences in the robot and people to contact with applications, easy to cause the person and environmental damage. Therefore, in many service robots or rehabilitati

58、on robots study, ensure that the robots joints has certain compliant sex increased to </p><p>　　Human joint with robots now not possess excellent characteristics, which can realize accurate position control

59、and has the very good and sex. This characteristic is mainly composed of the joint backlash muscle drive mode of the decision. At present imitate biological joint drive mode in the bionic robot by more and more applicati

60、ons. In this application for similar creatures joint of the good characteristic, generally using a similar creatures muscle characteristics of the artificial muscle.</p><p>　　The pneumatic artificial muscle

61、is in muscles appear very early, is widely used a drive, with light weight, simple structure and easy control etc, and in humanoid robot, crawled robots and rehabilitation mechanical assistance is used. Its basic applica

62、tion forms most used a pair of pneumatic muscles joint way. Pneumatic muscle the simplest and the most common used way is to use a pair of pneumatic muscles to the biology of the form of driver antagonist muscle joints,

63、this kind of means to overco</p><p>　　Pneumatic manipulator is set for the mechanical, electrical, pneumatic and control in one of the typical electromechanical products. In recent years, robots in the field

64、 of automation, especially in toxic, radiation, inflammable, explosive, etc in the bad environment, and electric and hydraulic drive compared the manipulator, shows the unique superiority, have been applied more and more

65、 [4].</p><p>　　1.2Pneumatic manipulator in the domestic and foreign development status and the application</p><p>　　Due to the robot manipulator or to the rapid and accurate all need to grab wor

66、kpiece, so for robots or manipulator put forward higher request, that they must have a high precision, can rapid response, have certain bearing capacity, enough space and flexibility of freedom and in any position can au

67、tomatic positioning.</p><p>　　The traditional view, because the gas compressibility is, therefore, in pneumatic servo system to achieve high precision positioning are difficult (especially in the case, seems

68、 to be more difficult to imagine). In addition, the air source work pressure is lower, snatch force is small. Pneumatic technology as the drive function robot has been widely accepted industry, for pneumatic servo contro

69、l system of the robot later start, but has made important achievements, it in industrial automation fie</p><p>　　90 s, a Brussels royal military academy Y.B ando professor of leadership comprehensive technic

70、al development development electronic pneumatic robot-" Achilles "six feet survey member, also known as FESTO's" six feet animal ". Y.B ando professor used the world famous German FESTO production

71、 of pneumatic components, programmable controller and sensor etc, create a in the most robust Homer epic the most brave Greek hero Achilles- It can not easily in the danger zone to people, pollution or radioact</p>

72、<p>　　By Hanover university scientific research institute in the design of the materials pneumatic wall climbing robot, it can in two mutually perpendicular to walk on the surface (including from the ground to met

73、ope or from metope to the ceiling). The axis of the robot the circumference of the edge equipment introduced (according to step away from setting) chuck and cylinder, a group of chuck suction and another group of chuck s

74、uction alternate exchange, similar to the feet like sports method, the ro</p><p>　　From the above example shows, pneumatic robot has been achieved substantial progress. Is it in 3 d space inside the arbitrar

75、y positioning, any object or shake hands grab attitude concerned, "Achilles" six feet, climbing wall survey member robot shows that they have enough freedom to adapt work space area. Pneumatic technology develo

76、pment has been, as in a straight line cylinder, rotating motor to solve the pneumatic robot general joint activities and space freedom has been unchallenged, cylinder</p><p>　　Pneumatic technology has experi

77、enced a long development process, with pneumatic servo technology walked out of the lab, pneumatic technology and pneumatic manipulator ushered in the new spring. At present in the world has formed by Japan, the United S

78、tates and the European Union pneumatic technology, pneumatic manipulator of the three pillars of the situation. Our country to pneumatic technology and pneumatic research and application of the manipulator are quite late

79、, but with investment and dev</p><p>　　Because of pneumatic transmission systems use safe, reliable, can be in high temperature, vibration, inflammable, explosive, dust, strong magnetic, radiation, and so on

80、 a harsh environment work [6]. And pneumatic manipulator of the manipulator as a kind, it has simple structure, light weight, action quick, stable, reliable, energy saving and polluting the environment, easy to realize s

81、tepless speed regulation, easy to achieve overload protection, easy to realize the advantages of complex movemen</p><p>　　Modern car manufacturing factory production line, especially the main process is weld

82、ing production line, mostly used the pneumatic manipulator. Body in the movement of the each working procedure; Body the casing is vacuum cups suck up and down in the specified location clamping and positioning; Spot wel

83、ding welding head fast approaching, slowing down after a soft landing of variable pressure control point welding, adopt various special function of the pneumatic manipulator. The high frequency w</p><p>　　In

84、 the home appliance such as color television, freezer of product assembly line, in semiconductor chips, printed circuit, etc. Various kinds of electronic product assembly line, not only can see all kinds of size, shape o

85、f different cylinder, gas claw, still can see many clever vacuum cups will generally gas claw is hard to grab, cartons, tube of such items as gently absorb, sent to the designated target position. For acceleration limit

86、very strict chip handling system, using a smooth accelerat</p><p>　　Pneumatic manipulator of food industry used to block material granular, powder, automatic measurement for packing; Used for tobacco industr

87、y automatic cigarette and automatic packing and so on the many processes. Like wine, paint filling pneumatic manipulator; Automatic be capped, installation and tighten the pneumatic manipulator, a milk carton packing pne

88、umatic robots [8, 11].</p><p>　　In addition, pneumatic system, pneumatic manipulator is widely used in pharmacy and medical equipment. Such as: pneumatic to automatically adjust the sickbed [15], Robodoc rob

89、ot, daVinci surgical robot [17].</p><p>　　1.3Pneumatic technology development situation and advantages and disadvantages</p><p>　　Pneumatic technology is a being the prosperous development of th

90、e new technology, pneumatic components pneumatic technology is the most important part of the pneumatic components with the drive and control system has wide application the compilation of national departments of the com

91、plete sets of equipment and automatic production line. Pneumatic technology is compressed gas (for example the compressed air or inert gas and hot gas) for the work of medium and signal transmission of energy, so as <

92、/p><p>　　Pneumatic technology development history, from individual components to control system, mechanical system from the simple to the complex mechanical and electrical integration process of high-tech produ

93、cts.</p><p>　　Human beings to air which use, with its energy for the medium can be traced back to thousands of years ago. But the real nature of the basic principle and system since the start of the research

94、 is also, form with pneumatic transmission system dynamics and pneumatic control theory as the main contents of the one subject-pneumatic system theory.</p><p>　　At present, pneumatic and hydraulic pressure

95、are two of the more common transmission and control mode of application, both have many similarities, and many differences, pneumatic technology truly become world each industrial department accept and widely used, is be

96、cause the increasingly urgent production automation and operating procedures of rationalization need, also the pneumatic technology has the following advantages:</p><p>　　(1) pneumatic technology air as medi

97、um, the air can be desirable, and viscous small, in the obstruction of the flow inside the canal is small, easy to focus on gas supply and transmitted over a long distance. Thus, most factories have convenient compressed

98、 air air supply. As medium the physical properties of the compressed air, pneumatic technology is in a wide range of all kinds of application has security, convenience and low cost advantages. Compressed air not producti

99、on the danger of fire. T</p><p>　　(2) pneumatic components simple structure, low prices, with the air can be released into the atmosphere, deal with convenient, don't need to use recycled pipeline.</p

100、><p>　　(3) pneumatic system clean, even if a leak, also won't like hydraulic system that pollution products and environment, not by the electromagnetic interference, electronic system will have.</p>