機械人拿取裝置

1. 目前蘋果採摘存在哪些問題

我個人認為目前採摘機器的問題包括以下四點，

1、輔助採摘機械設計功能單一。現有輔助採摘裝置的基本原理類似於剪刀，採用長桿式或伸縮桿式結構，大多採用手持，在採摘刀具下一般都設有網兜，當果實落下兜住果實。一方面此類結構僅適用於採摘高處的果實，當果實位於高處，刀具是否能夠與果柄接觸存在不確定性，在一定程度上會傷及果實表面；一方面採摘效率極低，果農需要人工定位果柄與枝乾的位置，拉動手把等操作才能將果實摘下，若一個接一個把果實放入收集裝置，則消耗的時間更多，若一直存放在網兜中果實不僅受到下一個果實撞擊還會被枝乾等劃傷表面；另一方面仍需要人手動將果實放入收集裝置，反而增加了果農從網兜中拿取果實的步驟，增加了果農彎腰的次數，在一定程度上增加了勞動強度。目前我國的蘋果採摘主要還是靠果農用手一個一個將果實採摘下來，然後放入背簍或者身邊的籮筐中，在採摘高處果實時採用梯子，其勞動強度、採摘效率、果實完好率甚至超過一些輔助採摘裝置。

4、農機與農藝發展不協調。我國蘋果農藝發展落後於國外，我國蘋果主要分戶種植，難以形成大片成規模種植產業，同時種植的品種繁雜，種植的果樹植株不規則，這些都給機械化採收帶來困難。同樣，針對我國這種特殊的種植模式，機械化採收還不夠智能，靈活程度達不到科研人員和果農的要求，現階段蘋果採摘效率仍然不能滿足果農需求，且較為智能的機器人價格又較為昂貴，果農的承受能力有限，無法大面積應用，且不能保證其成本低於人工採收。所以現在蘋果採摘仍存在農藝發展水平與農機發展水平不協調的矛盾。

2. 工業機器人拿著工件在固定好的加工工具上加工工件。 這個固定好的加工工具行業上叫什麼名字

數控系統是數字控制系統簡稱，英文名稱為numerical control system，早期是由硬體電路構成的稱為硬體數控（hard nc），1970年代以後，硬體電路元件逐步由專用的計算機代替稱為計算機數控系統。
計算機數控（computerized numerical control,簡稱cnc）系統是用計算機控制加工功能，實現數值控制的系統。cnc系統根據計算機存儲器中存儲的控製程序，執行部分或全部數值控制功能，並配有介面電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統。
cnc系統由數控程序、輸入裝置、輸出裝置、計算機數控裝置（cnc裝置）、可編程邏輯控制器（plc）、主軸驅動裝置和進給（伺服）驅動裝置（包括檢測裝置）等組成。
cnc系統的核心是cnc裝置。由於使用了計算機，系統具有了軟體功能，又用plc代替了傳統的機床電器邏輯控制裝置，使系統更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易於實現復雜的數控功能，使用、維護也方便，並具有與上位機連接及進行遠程通信的功能。

一、按加工工藝方法分類

1．金屬切削類數控機床

與傳統的車、銑、鑽、磨、齒輪加工相對應的數控機床有數控車床、數控銑床、數控鑽床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。盡管這些數控機床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機床的動作和運動都是數字化控制的，具有較高的生產率和自動化程度。

在普通數控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數控機床的自動化程度和生產效率。例如銑、鏜、鑽加工中心，它是在數控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾後，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鑽、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機床可以有效地避免由於工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機床的台數和佔地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產效率和加工質量。

2．特種加工類數控機床

除了切削加工數控機床以外，數控技術也大量用於數控電火花線切割機床、數控電火花成型機床、數控等離子弧切割機床、數控火焰切割機床以及數控激光加工機床等。

3．板材加工類數控機床

常見的應用於金屬板材加工的數控機床有數控壓力機、數控剪板機和數控折彎機等。

近年來，其它機械設備中也大量採用了數控技術，如數控多坐標測量機、自動繪圖機及工業機器人等。

二、按控制運動軌跡分類

1．點位控制數控機床

點位控制數控機床的特點是機床移動部件只能實現由一個位置到另一個位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數控系統只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯系。可以幾個坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。

這類數控機床主要有數控坐標鏜床、數控鑽床、數控沖床、數控點焊機等。點位控制數控機床的數控裝置稱為點位數控裝置。

2．直線控制數控機床

直線控制數控機床可控制刀具或工作台以適當的進給速度，沿著平行於坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據切削條件可在一定范圍內變化。

直線控制的簡易數控車床，只有兩個坐標軸，可加工階梯軸。直線控制的數控銑床，有三個坐標軸，可用於平面的銑削加工。現代組合機床採用數控進給伺服系統，驅動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鑽鏜加工，它也可算是一種直線控制數控機床。

數控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內進行調整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/直線控制的數控機床。

3．輪廓控制數控機床

輪廓控制數控機床能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。

常用的數控車床、數控銑床、數控磨床就是典型的輪廓控制數控機床。數控火焰切割機、電火花加工機床以及數控繪圖機等也採用了輪廓控制系統。輪廓控制系統的結構要比點位/直線控系統更為復雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然後進行相應的速度與位移控制。

現在計算機數控裝置的控制功能均由軟體實現，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數專用控制系統外，現代計算機數控裝置都具有輪廓控制功能。

三、按驅動裝置的特點分類

1．開環控制數控機床

這類控制的數控機床是其控制系統沒有位置檢測元件，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數控系統每發出一個進給指令，經驅動電路功率放大後，驅動步進電機旋轉一個角度，再經過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉，通過絲杠螺母機構轉換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數所決定的。此類數控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發出去後，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環控制數控機床。

開環控制系統的數控機床結構簡單，成本較低。但是，系統對移動部件的實際位移量不進行監測，也不能進行誤差校正。因此，步進電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環控制系統僅適用於加工精度要求不很高的中小型數控機床，特別是簡易經濟型數控機床。

2．閉環控制數控機床

閉環控制數控機床是在機床移動部件上直接安裝直線位移檢測裝置，直接對工作台的實際位移進行檢測，將測量的實際位移值反饋到數控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用差值對機床進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現移動部件的精確運動和定位。從理論上講，閉環系統的運動精度主要取決於檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環控制數控機床的系統框圖。圖中A為速度感測器、C為直線位移感測器。當位移指令值發送到位置比較電路時，若工作台沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作台實際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較後得到的差值進行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數控機床，因把機床工作台納入了控制環節，故稱為閉環控制數控機床。
閉環控制數控機床的定位精度高，但調試和維修都較困難，系統復雜，成本高。

3．半閉環控制數控機床
半閉環控制數控機床是在伺服電動機的軸或數控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉角間接地檢測移動部件的實際位移，然後反饋到數控裝置中去，並對誤差進行修正。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動機的轉速，從而推算出工作台的實際位移量，將此值與指令值進行比較，用差值來實現控制。由於工作台沒有包括在控制迴路中，因而稱為半閉環控制數控機床。

半閉環控制數控系統的調試比較方便，並且具有很好的穩定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機設計成一體，這樣，使結構更加緊湊。

4．混合控制數控機床

將以上三類數控機床的特點結合起來，就形成了混合控制數控機床。混合控制數控機床特別適用於大型或重型數控機床，因為大型或重型數控機床需要較高的進給速度與相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只採用全閉環控制，機床傳動鏈和工作台全部置於控制閉環中，閉環調試比較復雜。混合控制系統又分為兩種形式：

（1）開環補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環伺服機構，另外附加一個校正電路。用裝在工作台的直線位移測量元件的反饋信號校正機械繫統的誤差。

（2）半閉環補償型。它是用半閉環控制方式取得高精度控制，再用裝在工作台上的直線位移測量元件實現全閉環修正，以獲得高速度與高精度的統一。其中A是速度測量元件（如測速發電機），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。

3. .機器人機械機構由哪幾部分組成,每一部分的作用是什麼

1. 機器人是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建築業，或是危險的工作。

2. 機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統和復雜機械等組成。

3. 執行機構即機器人本體，其臂部一般採用空間開鏈連桿機構，其中的運動副（轉動副或移動副）常稱為關節，關節個數通常即為機器人的自由度數。根據關節配置型式和運動坐標形式的不同，機器人執行機構可分為直角坐標式、圓柱坐標式、極坐標式和關節坐標式等類型。出於擬人化的考慮，常將機器人本體的有關部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部（夾持器或末端執行器）和行走部（對於移動機器人）等。

4. 驅動裝置是驅使執行機構運動的機構，按照控制系統發出的指令信號，藉助於動力元件使機器人進行動作。它輸入的是電信號，輸出的是線、角位移量。機器人使用的驅動裝置主要是電力驅動裝置，如步進電機、伺服電機等，此外也有採用液壓、氣動等驅動裝置。

5. 檢測裝置是實時檢測機器人的運動及工作情況，根據需要反饋給控制系統，與設定信息進行比較後，對執行機構進行調整，以保證機器人的動作符合預定的要求。作為檢測裝置的感測器大致可以分為兩類：一類是內部信息感測器，用於檢測機器人各部分的內部狀況，如各關節的位置、速度、加速度等，並將所測得的信息作為反饋信號送至控制器，形成閉環控制。一類是外部信息感測器，用於獲取有關機器人的作業對象及外界環境等方面的信息，以使機器人的動作能適應外界情況的變化，使之達到更高層次的自動化，甚至使機器人具有某種「感覺」，向智能化發展，例如視覺、聲覺等外部感測器給出工作對象、工作環境的有關信息，利用這些信息構成一個大的反饋迴路，從而將大大提高機器人的工作精度。

6. 控制系統。一種是集中式控制，即機器人的全部控制由一台微型計算機完成。另一種是分散（級）式控制，即採用多台微機來分擔機器人的控制，如當採用上、下兩級微機共同完成機器人的控制時，主機常用於負責系統的管理、通訊、運動學和動力學計算，並向下級微機發送指令信息；作為下級從機，各關節分別對應一個CPU，進行插補運算和伺服控制處理，實現給定的運動，並向主機反饋信息。根據作業任務要求的不同，機器人的控制方式又可分為點位控制、連續軌跡控制和力（力矩）控制。
   

4. 機械手的安全性裝置有哪幾種

1.斷氣保護裝置：來採用單向自閥和儲氣罐，確保機械手突然斷氣後不會發生意外傷人，並能提供持續穩定的工作壓力。夾具自鎖裝置。夾具設有截止閥，確保在系統突然出現漏氣時，夾具不會松開，除非操作按鈕；
2.低壓報警裝置:當氣源工作異常時，實時偵測並及時給予安全警示信號，提醒操作者迅速採取措施；
3.誤操作保護裝置:監控機械臂運動速度，防止誤操作時機械臂快速上升或下降時引起意外傷人；
4.增壓裝置：當現場氣源壓力不高，或不穩定時，可選用增壓裝置，可提高氣源工作壓力，保證系統正常工作；
5.承重極限保護裝置：當機械手抓取超重的工件時，就會發出報警，嚴重超重時安全閥打開，防止發生危險；
6.剎車裝置：在機械手的鏈接關節處均設有剎車裝置，以防止機械手旋轉或松脫，當工作結束後用以停放機械手。

5. 工業機器人工作原理

工業機器人是現代製造非常常用的自動化核心機械，常用也叫做機械手臂，工業機械手，機械臂，機器人手臂，機械人手等等。現在廣泛使用的工業機器人，其基本工作原理是示教運行：

示教也稱為引導，即用戶根據實際任務引導機器人並逐步進行操作；

機器人會自動記住在引導過程中的每個動作的位置，姿勢，運動參數和過程參數，並自動生成一個連續執行所有操作的程序；

完成示教後，只需向機器人發出啟動命令，機器人便會准確地按照示教動作逐步完成所有操作；

以上即是工業機器人工作原理，下面海智機器人詳細講講工業機器人執行機構的組成，運動方式，工業機器人工作原理組成。

工業機器人工作原理(圖1)

機械手臂軌跡運動：
機器人機械手末端軌跡從起點位置和姿態到終點位置和姿態的空間曲線稱為路徑。

軌跡規劃的任務是使用一個函數來「插值」或「近似」給定的路徑，並沿時間軸生成一系列「控制設定點」，用於控制機械手的運動。目前，常用的軌跡規劃方法有兩種：空間聯合插值和笛卡爾空間運動。

工業機器人工作原理(圖2)

機器人手臂執行機構的組成：

手腕部：連接手和手臂的部件主要用於調整抓取物體的方向。

手臂部：它是支撐被抓取物體、的、手腕的重要部分。通過與驅動裝置配合，可以實現各種動作。

手部：與待操作物體接觸的部件包括夾緊手和吸附手。夾緊手由手指或爪子和傳力機構組成，傳力機構有多種類型，如滑槽桿、連桿桿、斜面桿、齒條齒輪、絲杠螺母彈簧型和重力型。

工業機器人工作原理(圖3)

機器人機械手位置檢測設備：
位置檢測裝置主要由感測器組成，控制系統可以通過感測器反饋的信息實現機械臂各自由度的運動模式，從而形成穩定的閉環控制。

6. 機械手都有哪些結構組成

機械手主要由執行機構、驅動機構和控制系統三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。
為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機械手設計的關鍵參數。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2～3個自由度。控制系統是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收感測器反饋的信息，形成穩定的閉環控制。控制系統的核心通常是由單片機或dsp等微控制晶元構成，通過對其編程實現所要功能。
一、執行機構
機械手的執行機構分為手部、手臂、軀干；
1、手部
手部安裝在手臂的前端。手臂的內孔中裝有傳動軸，可把運用傳給手腕，以轉動、伸曲手腕、開閉手指。
機械手手部的構造系模仿人的手指，分為無關節、固定關節和自由關節3種。手指的數量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。可根據夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和大小的夾頭以適應操作的需要。所謂沒有手指的手部，一般都是指真空吸盤或磁性吸盤。
2、手臂
手臂的作用是引導手指准確地抓住工件，並運送到所需的位置上。為了使機械手能夠正確地工作，手臂的3個自由度都要精確地定位。
3、軀干軀干是安裝手臂、動力源和各種執行機構的支架。
二、驅動機構
機械手所用的驅動機構主要有4種：液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動。其中以液壓驅動、氣壓驅動用得最多。
1、液壓驅動式
液壓驅動式機械手通常由液動機（各種油缸、油馬達）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動系統，由驅動機械手執行機構進行工作。通常它的具有很大的抓舉能力（高達幾百千克以上），其特點是結構緊湊、動作平穩、耐沖擊、耐震動、防爆性好，但液壓元件要求有較高的製造精度和密封性能，否則漏油將污染環境。
2、氣壓驅動式
其驅動系統通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源方便、動作迅速、結構簡單、造價較低、維修方便。但難以進行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。
3、電氣驅動式電力驅動是機械手使用得最多的一種驅動方式。其特點是電源方便，響應快，驅動力較大（關節型的持重已達400kg），信號檢測、傳動、處理方便，並可採用多種靈活的控制方案。驅動電機一般採用步進電機，直流伺服電機（AC）為主要的驅動方式。由於電機速度高，通常須採用減速機構（如諧波傳動、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機構等）。有些機械手已開始採用無減速機構的大轉矩、低轉速電機進行直接驅動（DD）這既可使機構簡化，又可提高控制精度。
4、機械驅動式
機械驅動只用於動作固定的場合。一般用凸輪連桿機構來實現規定的動作。其特點是動作確實可靠，工作速度高，成本低，但不易於調整。其他還有採用混合驅動，即液-氣或電-液混合驅動。
三、控制系統
機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度、加減速度等。機械手的控制分為點位控制和連續軌跡控制兩種。
控制系統可根據動作的要求，設計採用數字順序控制。它首先要編製程序加以存儲，然後再根據規定的程序，控制機械手進行工作程序的存儲方式有分離存儲和集中存儲兩種。分離存儲是將各種控制因素的信息分別存儲於兩種以上的存儲裝置中，如順序信息存儲於插銷板、凸輪轉鼓、穿孔帶內；位置信息存儲於時間繼電器、定速回轉鼓等；集中存儲是將各種控制因素的信息全部存儲於一種存儲裝置內，如磁帶、磁鼓等。這種方式使用於順序、位置、時間、速度等必須同時控制的場合，即連續控制的情況下使用。
其中插銷板使用於需要迅速改變程序的場合。換一種程序只需抽換一種插銷板限可，而同一插件又可以反復使用；穿孔帶容納的程序長度可不受限制，但如果發生錯誤時就要全部更換；穿孔卡的信息容量有限，但便於更換、保存，可重復使用；磁蕊和磁鼓僅適用於存儲容量較大的場合。至於選擇哪一種控制元件，則根據動作的復雜程序和精確程序來確定。對動作復雜的機械手，採用求教再現型控制系統。更復雜的機械手採用數字控制系統、小型計算機或微處理機控制的系統。控制系統以插銷板用的最多，其次是凸輪轉鼓。它裝有許多凸輪，每一個凸輪分配給一個運動軸，轉鼓運動一周便完成一個循環。