1.1 背景综述

近十几年来，随着生活水平的提高，人民的生活越来越富足，也随着全国公路网的形成，人们对于汽车的需求量越来越大。在此背景下，汽车行业迅速发展。

在汽车制造过程中，或多或少都会遇到一些装配难题，而且装配环境复杂。再次背景下，为了更好更加方便的解决在汽车生产装配线上的疑难问题，同时也为了减少大量人力物力精力，有必要设计一种用于汽车装配线上的装配机器人。众所周知，真正意义上的工业用途机器人出现在上个世纪的五六十年代，从那时起，机器人就慢慢的应用在各种比较偏重体力而且环境又相对复杂的场合，慢慢的机器人取代了人类在一些工作场合中的地位。现如今，机器人的研究和发展十分迅速，同时我国的工业制造业十分庞大复杂，对于很多现代高新制造业，尤其是对汽车行业来说，机器人已经成了必不可少的关键应用环节。汽车装配生产线每日的工作量很大且复杂，如果过多使用人力，却是不经济的，既浪费了大量的时间，又不能带来足够的效益。因此，将机器人引进到装配生产线上是一个亟待解决的问题。

     1.2 国内外现状

 1.3 工业机器人概述

在现代生产制造业中，大量使用着工业机器人。大到航空航天事业的发展。小到日常生活用品的流水生产，这些无不反映着工业机器人在现代制造业中不可或缺的地位。工业机器人通常情况下所指的是在工厂车间环境中，与自动化生产相配合，取代人类来完成材料或产品的运输、加工、装配等操作的产品机器人。一般工业机器人的定义是：“编程自动控制，可自动定位控制、可重复编程的、具有多功能的、多自由度的操作机，能搬运多种生产材料、零件或工具，以此完成各种作业。”

操作机器人的定义：“有人类手臂相似的动作及相应功能，可以在有限空间里抓放物体，或者进行其他操作的机械装置。”

一般一个非典型机器人系统由本体、关节伺服驱动系统、传感系统、计算机控制系统以及通讯接口等部分组成，一些比较复杂且用于特殊产品生产装配的机器人还包括其他一些特殊系统。一般多自由度机器人的自由度达到4~6个，其中的2~3个自由度决定了机器人末端执行器在空间中的位置，剩下的2~3个自由度决定了末端执行器的空间姿态。图1-2为一个6自由度机器人。

图1-2  六自由度机器人

1.4 研究课题的提出

本课题是根据现代工业制造业现阶段发展所面临的装配问题，结合实际工作环境而提出的。工业机器人的典型应用如下图三所示。

图1-3  机器人典型应用

两个工业机器人安装在流水线旁，由他们完成汽车零部件的装配，进而实现流水线作业的继续。虽然现在国内有些机器人厂家已经具备了很高的研究水平，但是调查发现，现在很多企业使用的最多的还是国外品牌的机器人，人们从思想上还是认为国外的机器人比较好，质量好且售后服务都很到位，他们都有一整套完整的方案来解决可能会遇到的麻烦，这在国内可能不会达到这样的要求。因此，在对生产线机器人的研究是非常必要的。

1.5 本论文研究的主要内容

作者利用在校及平时闲暇时间，结合工作中遇到的实际情况，查阅了大量的国内外关于工业机器人方面的文献资料，对于机器人，特别是工业机器人有了比较详细的了解。目前国内的机器人水平相比较国外有了很大的进步，虽然现在许多厂家企业使用更多的是国外品牌的机器人，但不能否认现在国内某些机器人关键技术已经处在世界前列的事实。在此基础上，结合本人的设计思路和课题的基本要求以及需要解决的工作任务，主要进行了以下方面的工作: