畢業(yè)論文定稿-五自由度模塊化機(jī)器人手臂仿真設(shè)計(jì)

原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第 1 章 緒論1.1 技術(shù)概述 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體） 、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。 早在 20 世紀(jì)初，隨著機(jī)床、汽車(chē)等制造業(yè)的發(fā)展就出現(xiàn)了機(jī)械手。1913年美國(guó)福特汽車(chē)工業(yè)公司安裝了第一條汽車(chē)零件加工自動(dòng)線，為了解決自動(dòng)線、自動(dòng)機(jī)的上下料與工件的傳送，采用了專(zhuān)用機(jī)械手代替人工上下料及傳送工件?？梢?jiàn)專(zhuān)用機(jī)械手就是作為自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)線的附屬裝置出現(xiàn)的?！肮I(yè)機(jī)器人 ”這種自動(dòng)化裝置出現(xiàn)的比較晚。但是自從世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問(wèn)世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類(lèi)之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。本課題所指的工業(yè)機(jī)器人，或稱(chēng)機(jī)器人操作臂、機(jī)器人臂、機(jī)械手等。從外形來(lái)看，它和人的手臂相似，是由一系列剛性連桿通過(guò)一系列柔性關(guān)節(jié)交替連接而成的開(kāi)式鏈。這些連桿就像人的骨架，分別類(lèi)似于胸，上臂和下臂，工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)相當(dāng)于人的肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)。操作臂的前端裝有末端執(zhí)行器或相應(yīng)的工具，也常稱(chēng)為手或手爪。手爪是由兩個(gè)或多個(gè)手指所組成，手指可以“開(kāi) ”與“ 合” ，實(shí)現(xiàn)抓去動(dòng)作和細(xì)微操作。手臂的動(dòng)作幅度一般較大，通常實(shí)現(xiàn)宏觀操作。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763機(jī)器人有 36 個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有 13 個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人示意圖控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70 年代起，常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡(jiǎn)單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門(mén)中，完成對(duì)人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已經(jīng)受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：（1） 機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車(chē)床、組合機(jī)床上使用較為普編。（2） 在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它用來(lái)裝配印制電路板， 在機(jī)械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零件。（3） 可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。（4） 可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品級(jí)有還、及有害物的搬運(yùn)等。（5） 宇宙及海洋的開(kāi)發(fā)。（6） 軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。1.2 工業(yè)機(jī)器人研究現(xiàn)狀及意義 機(jī)器人涉及到機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成。因此它的發(fā)展與上述學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣闊，其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)，并向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展。機(jī)器人應(yīng)用從傳統(tǒng)制造業(yè)向非制造業(yè)轉(zhuǎn)變，向以人為中心原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763的個(gè)人化和微小型方向發(fā)展，并將服務(wù)于人類(lèi)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域?？傏厔?shì)是從狹義的機(jī)器人概念向廣義的機(jī)器人技術(shù)(RT) 概念轉(zhuǎn)移；從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向解決工程應(yīng)用方案業(yè)務(wù)的機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)（RT ）的內(nèi)涵已變?yōu)椤办`活應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的、具有實(shí)在動(dòng)作功能的智能化系統(tǒng)。 ”目前，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能機(jī)器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開(kāi)放化、PC 化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步與其在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，引起了各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者的普遍關(guān)注。許多發(fā)達(dá)國(guó)家均把機(jī)器人技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究列入國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。世界各國(guó)普遍在高等院校為大學(xué)本科生及研究生開(kāi)設(shè)了介紹機(jī)器人技術(shù)的有關(guān)課程。為了培養(yǎng)機(jī)器人開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)方面的人才，我國(guó)很多高校也為本科生和研究生開(kāi)設(shè)了機(jī)器人學(xué)課程。 本課題為教師自擬課題。本文主要針對(duì)五自由度工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.3 工業(yè)機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.3.1 國(guó)外機(jī)器人研究現(xiàn)狀 國(guó)外目前機(jī)器人研究的重點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面： (1) 機(jī)器人操作機(jī)，通過(guò)有限元分析、模態(tài)分析及仿真設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，機(jī)器人操作機(jī)己實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)。以德國(guó) KUKA 公司為代表的機(jī)器人公司，將機(jī)器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)，拓展了機(jī)器人的工作范圍，加之輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用大大提高了機(jī)器人的性能。 (2) 并聯(lián)機(jī)器人：采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量及加工，這是機(jī)器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。意大利 COMAU 公司，日本 FANUC 等公司已開(kāi)發(fā)出了此類(lèi)產(chǎn)品。(3) 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高，已由過(guò)去控制標(biāo)準(zhǔn)的 6 軸機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制 21 軸甚至 27 軸機(jī)器人，并且實(shí)現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763字控制。人機(jī)界面更加友好，基于圖形操作的界面也已問(wèn)世。編程方式仍以示教編程為主，但在某些領(lǐng)域的離線編程已實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。 (4) 傳感系統(tǒng)：激光傳感器、視覺(jué)傳感器和力傳感器在機(jī)器人系統(tǒng)中已得到成功應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提高了機(jī)器人的作業(yè)性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。日本 KAWASAKI, YASKAWA, FANUC 和瑞典 ABB、德國(guó) KUKA, REIS 等公司皆推出了此類(lèi)產(chǎn)品。 (5) 網(wǎng)絡(luò)通信功能：日本 YASKAWA 和德國(guó) KUKA 公司的最新機(jī)器人控制器已實(shí)現(xiàn)了與 Canbus、Profibus 總線及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使機(jī)器人由過(guò)去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò) 化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也使機(jī)器人由過(guò)去的專(zhuān)用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備有了發(fā)展。 (6) 可靠性：由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，使機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。過(guò)去機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性一般為幾千小時(shí)，而現(xiàn)在已達(dá)到 5 萬(wàn)小時(shí)，幾乎可以滿足任何場(chǎng)合的需求。 1.3.2 國(guó)內(nèi)機(jī)器人研究現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)和世界各國(guó)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在機(jī)器人科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工程等方面取得了可喜的進(jìn)步。從 20 世紀(jì) 80 年代末到 20 世紀(jì)90 年代，國(guó)家 863 計(jì)劃把機(jī)器人列為自動(dòng)化領(lǐng)域的重要研究課題，系統(tǒng)地開(kāi)展了機(jī)器人基礎(chǔ)科學(xué)、關(guān)鍵技術(shù)與機(jī)器人元部件、先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)的研究及機(jī)器人在自動(dòng)化工程上的應(yīng)用。在工業(yè)機(jī)器人選型方面，確定以開(kāi)發(fā)點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人為主。這是中國(guó)機(jī)器人事業(yè)從研制到應(yīng)用邁出的重要一步。一批從事機(jī)器人研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用的人才和隊(duì)伍在實(shí)踐中成長(zhǎng)、壯大，一批以機(jī)器人為主業(yè)的產(chǎn)業(yè)化基地已經(jīng)破土而出。 我國(guó)近幾年機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)不斷出現(xiàn)，并給用戶帶來(lái)顯著效益。隨著我國(guó)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)器人自動(dòng)化線的市場(chǎng)也會(huì)越來(lái)越大，并且逐漸成為自動(dòng)化生產(chǎn)線的主要方式。我國(guó)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線裝備的市場(chǎng)剛剛起步，而國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)正處于由傳統(tǒng)裝備向先進(jìn)制造裝備轉(zhuǎn)型的時(shí)期，這就給機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線研究開(kāi)發(fā)者帶來(lái)巨大商機(jī)。但是，無(wú)論從工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量上還是技術(shù)上，我們都是比較落后的。而我國(guó)作為一個(gè)工業(yè)大國(guó)，不能寄希望從其他國(guó)家得到真正的高技術(shù)，必須自主的發(fā)展我國(guó)的高技術(shù)，機(jī)原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763器人作為高技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，將成為 21 世紀(jì)各國(guó)爭(zhēng)奪的經(jīng)濟(jì)技術(shù)制高點(diǎn)。如何在 21 世紀(jì)加速我國(guó)機(jī)器人的發(fā)展，使我國(guó)早日進(jìn)入機(jī)器人大國(guó)行列，已成為當(dāng)務(wù)之急。由于目前我國(guó)機(jī)器人的基礎(chǔ)數(shù)量太低，以工業(yè)機(jī)器人為例，到了 2010 年我國(guó)機(jī)器人擁有量只能達(dá)到世界擁有量 1.38%2%，這與我國(guó)作為 21 世紀(jì)前半葉世界主要制造國(guó)的要求差距太大，如果這種差距只能以進(jìn)口機(jī)器人來(lái)彌補(bǔ)，其巨大損失不是可以用貨幣損失來(lái)計(jì)算的。可見(jiàn)，無(wú)論從資金方面考慮，還是從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，我們有必要自主地對(duì)機(jī)器人進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。 但是由于國(guó)內(nèi)機(jī)器人的科研與開(kāi)發(fā)與國(guó)外尚有較大差距，雖然計(jì)劃開(kāi)發(fā)的機(jī)器人基本上采用的是在國(guó)外基木成熟的技術(shù)，但國(guó)內(nèi)各單位對(duì)這些技術(shù)的了解有相當(dāng)部分還停留在文獻(xiàn)上或局部技術(shù)上。所以我們應(yīng)該從基本做起，有必要研制少數(shù)型號(hào)的機(jī)器人和開(kāi)展一批基礎(chǔ)技術(shù)研究作為機(jī)器人課題的主要研究與開(kāi)發(fā)內(nèi)容。 1.4 “十五”目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容 1.4.1 目標(biāo)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)在的總裝機(jī)量約為 1200 臺(tái)，其中國(guó)產(chǎn)機(jī)器人占有量約為1/3，即 400 多臺(tái)。與世界機(jī)器人總裝機(jī)臺(tái)數(shù) 75 萬(wàn)臺(tái)相比，中國(guó)總裝機(jī)量?jī)H占萬(wàn)分之十六。對(duì)中國(guó)這樣一個(gè) 12 億人口的大國(guó)來(lái)說(shuō)，差距是很明顯的。裝機(jī)數(shù)量少，說(shuō)明了我國(guó)的工業(yè)化程度與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距大。因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人的誕生和應(yīng)用發(fā)展是以工業(yè)生產(chǎn)高度自動(dòng)化和柔性化為大背景的。除數(shù)量外，差距還表現(xiàn)在已有的機(jī)器人的利用率不高，以進(jìn)口的弧焊機(jī)器人為例，據(jù)調(diào)查，完全正常運(yùn)轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮效益效益的只占 1/3；另外 1/3 處于負(fù)荷不滿或不能安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，原因是生產(chǎn)管理及使用維護(hù)存在不合理現(xiàn)象或問(wèn)題；還有 1/3不能正常使用，這是由于機(jī)器人質(zhì)量問(wèn)題或缺乏備件，以及請(qǐng)不起外方維修人員造成的。機(jī)器人應(yīng)用效果不理想，直接影響了用戶使用更多機(jī)器人的信心。我國(guó)有組織有計(jì)劃地發(fā)展機(jī)器人事業(yè)，應(yīng)該說(shuō)是從“七五” 期間的科研攻關(guān)及實(shí)施“863 計(jì)劃 ”開(kāi)始的，經(jīng)過(guò)十幾年來(lái)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用，從縱向看，有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前在一些機(jī)種方面，如噴涂機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、裝配機(jī)器人、特種機(jī)器人(水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)器人)，基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763置、軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動(dòng)化噴漆線、弧焊自動(dòng)線(工作站)及其周邊配套設(shè)備的全線自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)器人焊接電源、焊縫自動(dòng)跟蹤裝置也有了突破；于此同時(shí)造就了一支具有一定水平的技術(shù)隊(duì)伍。無(wú)疑，從技術(shù)方面來(lái)說(shuō)，我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)在世界機(jī)器人界已有一席之地，奠定了獨(dú)立自主發(fā)展中國(guó)機(jī)器人事業(yè)的基礎(chǔ)；從社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為中、外機(jī)器人產(chǎn)品打開(kāi)中國(guó)市場(chǎng)準(zhǔn)備了物質(zhì)和人員條件。根據(jù)國(guó)內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)狀及近幾年的動(dòng)態(tài)，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的具體情況， “十五” 期間機(jī)器人技術(shù)應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展智能機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械及其相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用；開(kāi)展以機(jī)器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究及加強(qiáng)多傳感器融合及決策、控制一體化技術(shù)及應(yīng)用的研究。重點(diǎn)解決我國(guó)已研制應(yīng)用多年的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化前期關(guān)鍵技術(shù)，大力推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，力爭(zhēng)在“十五” 末期實(shí)現(xiàn)噴涂、焊接、裝配等機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化。1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容(1)示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門(mén)式噴涂機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。柔性仿形噴涂機(jī)器人開(kāi)發(fā)：柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，整機(jī)安全防爆、防護(hù)技術(shù)開(kāi)發(fā)，高速?lài)姳瓏娡抗に囇芯?。焊接機(jī)器人（把弧焊與點(diǎn)焊機(jī)器人作為負(fù)載不同的一個(gè)系列機(jī)器人，可兼作弧焊、點(diǎn)焊、搬運(yùn)、裝配、切割作業(yè)）產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)?；『笝C(jī)器人用激光視覺(jué)焊縫跟蹤裝置的開(kāi)發(fā)：激光發(fā)射器的選用，CCD成象系統(tǒng)，視覺(jué)圖象處理技術(shù)，視覺(jué)跟蹤與機(jī)器人協(xié)調(diào)控制。焊接機(jī)器人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。電子行業(yè)用裝配機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。批量生產(chǎn)機(jī)器人所需的專(zhuān)用制造、裝配、測(cè)試設(shè)備和工具的研究開(kāi)發(fā)。(2)智能機(jī)器人開(kāi)發(fā)研究原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成和控制策略研究包括建模遙控機(jī)器人模型，人行為模型，人控制動(dòng)態(tài)建模，圖形仿真建模，虛擬工具和虛擬傳感器建模；以人為主體的人機(jī)共享規(guī)劃與控制；局部自治控制；多傳感融合技術(shù)；雙向力反應(yīng)控制；知識(shí)庫(kù)的建立，學(xué)習(xí)與推理方法；人機(jī)交互的高級(jí)控制技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）控制與真實(shí)世界控制的相互關(guān)系；監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。智能移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航和定位技術(shù)研究包括導(dǎo)航和定位系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；在結(jié)構(gòu)環(huán)境或非結(jié)構(gòu)環(huán)境中導(dǎo)航和定位方法研究；感知系統(tǒng)的傳感器和信息處理系統(tǒng)的構(gòu)成；根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)建立環(huán)境模型的方法；模糊邏輯的推理方法用于移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的研究。面向遙控機(jī)器人的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括人機(jī)交互圖形生成及其程序設(shè)計(jì)；遙控機(jī)器人（載體和機(jī)械手）幾何動(dòng)態(tài)圖形建模；遙控操作環(huán)境圖形建模；遙控機(jī)器人操作與數(shù)據(jù)的獲??；虛擬傳感器及基于虛擬傳感器的雙向力反應(yīng)、反饋控制；面向任務(wù)的虛擬工具；基于虛擬現(xiàn)實(shí)的遙控操作的理論與方法；基于 VR 模型操作和真實(shí)世界操作的可切換、相容性和可交換性；VR 監(jiān)控系統(tǒng)。人機(jī)交互環(huán)境建模系統(tǒng)包括 CAD 建模中的人機(jī)交互技術(shù)；求知模型工件的反示過(guò)程中的交互技術(shù)；機(jī)器人與環(huán)境的布局及功能驗(yàn)證中的交互技術(shù)；傳感器數(shù)據(jù)處理中的交互技術(shù)；機(jī)器人標(biāo)定、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模、動(dòng)力學(xué)建模中的交互技術(shù)?；谟?jì)算機(jī)屏幕的多機(jī)器人遙控技術(shù)包括三維立體視覺(jué)建模；模型的計(jì)算機(jī)顯示；遙控機(jī)器人模型的控制；人機(jī)接口；網(wǎng)絡(luò)通訊。(3)機(jī)器人化機(jī)械研究開(kāi)發(fā)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床（VMT）與機(jī)器人化加工中心（RMC）開(kāi)發(fā)研究包括 VMT 與 RMC 智能化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)技術(shù)；VMT 與 RMC 關(guān)鍵傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)；VMT 與 RMC 加工、裝配、擺放、涂膠、檢測(cè)作業(yè)技術(shù)；VMT 與 RMC 監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)；VMT 與 MRC 智能化開(kāi)式 CMC 控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)；智能化機(jī)構(gòu)、材料機(jī)電一體化技術(shù)；作業(yè)狀態(tài)變量智能化傳感技術(shù)；機(jī)電一體化的多功能及靈巧作業(yè)終端；通用智能化開(kāi)式 CNC 控制硬軟件原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763系統(tǒng)；并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)理論；RMC 智能控制理論； VMT 與 RMC 典型應(yīng)用工程開(kāi)發(fā)。機(jī)器人化無(wú)人值守和具有自適應(yīng)能力的多機(jī)遙控操作的大型散料輸送設(shè)備包括散料輸送系統(tǒng)監(jiān)控和遙控操作的傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃在等量堆取料、自主操作中的應(yīng)用；基于廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)通訊；具有監(jiān)測(cè)和管理功能的故障診斷系統(tǒng)。(4)以機(jī)器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng)開(kāi)放式模塊化裝配機(jī)器人包括通用要素的提??；專(zhuān)用件標(biāo)準(zhǔn)化；裝配機(jī)器人模塊 CAD 設(shè)計(jì)；通用主流計(jì)算機(jī)構(gòu)造的控制器；人機(jī)界面方式；網(wǎng)絡(luò)功能。面向機(jī)器人裝配的設(shè)計(jì)技術(shù)包括數(shù)字化裝配與 CAD 集成技術(shù)；產(chǎn)品機(jī)器人化裝配規(guī)劃生成技術(shù)；產(chǎn)品可裝配性模糊評(píng)價(jià)。機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)其中單元技術(shù)：供料系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)、末端執(zhí)行器快速執(zhí)行、物流傳輸及其控制與通訊；集成技術(shù)：柔性裝配線仿真軟件、管理系統(tǒng)?？芍貥?gòu)機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)展基于任務(wù)和環(huán)境的動(dòng)態(tài)重構(gòu)機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)理論研究；系統(tǒng)基于自治體（Agent ）的分布式控制技術(shù)及系統(tǒng)各單元體間的協(xié)作規(guī)劃。裝配力覺(jué)、視覺(jué)技術(shù)包括高精度、高集成化六維腕力傳感技術(shù)；視覺(jué)識(shí)別與定位技術(shù)。智能裝配策略及其控制包括裝配狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)控；裝配順序和路徑智能規(guī)劃及控制技術(shù)。(5)多傳感器信息融合與配置技術(shù)機(jī)器人的傳感器配置和融合技術(shù)在水泥生產(chǎn)過(guò)程控制和污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用包括面向工藝過(guò)程的多傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；面向工藝要求的新型傳感器研制。機(jī)電一體化智能傳感器原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763包括具有感知、自主運(yùn)動(dòng)、自清污（自調(diào)整、自適應(yīng)）的機(jī)電一體化傳感器研究；面向工藝要求的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和清污的自主運(yùn)動(dòng)；調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；機(jī)器人機(jī)構(gòu)和控制技術(shù)在傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用1.5 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一種五自由度可重構(gòu)模塊化機(jī)器人手臂。它包括大臂、小臂和控制系統(tǒng)，大臂為一個(gè)底座依次連接第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)構(gòu)成，第一關(guān)節(jié)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，第二關(guān)節(jié)做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，小臂為依次連接的第三關(guān)節(jié)、第四關(guān)節(jié)和第五關(guān)節(jié)構(gòu)成，該三個(gè)關(guān)節(jié)均做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；五個(gè)關(guān)節(jié)均為模塊化關(guān)節(jié)，通過(guò)四個(gè)連接架依次順序連接成一個(gè)開(kāi)鏈的空間機(jī)構(gòu)，具有五個(gè)自由度。本機(jī)器人手臂在控制系統(tǒng)的作用下完成各種特定的動(dòng)作。運(yùn)用 AutoCAD 軟件繪制裝配圖、部件圖、零件圖。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第 2 章 五自由度機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)的目的是為了設(shè)計(jì)一臺(tái)五自由度的機(jī)器人，本章主要對(duì)該機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。2.1 總體設(shè)計(jì)的思路設(shè)計(jì)機(jī)器人大體上可分為兩個(gè)階段：(1) 系統(tǒng)分析階段根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)，明確所采用機(jī)器人的目的和任務(wù)；分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境；根據(jù)機(jī)器人的工作要求，確定機(jī)器人的基本功能和方案。如機(jī)器人的自由度、信息的存儲(chǔ)量、計(jì)算機(jī)功能、動(dòng)作精度的要求、容許的運(yùn)動(dòng)范圍、以及對(duì)溫度、震動(dòng)等環(huán)境的適應(yīng)性。(2) 技術(shù)設(shè)計(jì)階段根據(jù)系統(tǒng)的要求確定機(jī)器人的自由度和允許的空間工作范圍，選擇機(jī)器人的坐標(biāo)形式；擬訂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路線和空間作業(yè)圖；確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型；選擇各部件的具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行機(jī)器人總裝圖的設(shè)計(jì)；繪制機(jī)器人的零件圖，并確定尺寸。2.2 自由度和坐標(biāo)系的選擇機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度是指各運(yùn)動(dòng)部件在三維空間相當(dāng)于固定坐標(biāo)系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)，對(duì)于一個(gè)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，它有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)就稱(chēng)其有幾個(gè)自由度。各運(yùn)動(dòng)部件自由度的總和為機(jī)器人的自由度數(shù)。機(jī)器人的手部要像人手一樣完原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763成各種動(dòng)作是比較困難的，因?yàn)槿说氖种?、掌、腕、臂?9個(gè)關(guān)節(jié)組成，共有27個(gè)自由度。而生產(chǎn)實(shí)踐中不需要機(jī)器人的手有這么多的自由度一般為3-6個(gè)（不包括手部） 。本次設(shè)計(jì)的機(jī)器人為5自由度。工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下:(1) 直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)直角坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1(a)所示。由于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)器人有可能達(dá)到很高的位置精度（m 級(jí)） 。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)講，是比較小的。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類(lèi)型的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間為一空間長(zhǎng)方體。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人有懸臂式，龍門(mén)式，天車(chē)式三種結(jié)構(gòu) Error! Reference source not found.。(2) 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖 2-1（b） 。這種機(jī)器人構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。(3) 球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)球坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖 2-1（ c） 。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)類(lèi)球形的空間 Error! Reference source not found.。(4) 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如圖 2-1（d） 。關(guān)節(jié)型機(jī)器人動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對(duì)機(jī)器人本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類(lèi)型的機(jī)器人。關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。根據(jù)要求及在實(shí)際生產(chǎn)中的用途，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手采用立式關(guān)節(jié)型。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763a)直角坐標(biāo)型 b)圓柱坐標(biāo)型 c)球坐標(biāo)型 d)關(guān)節(jié)型圖 2-1 四種機(jī)器人坐標(biāo)形式2.3 手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)手臂的總體設(shè)計(jì)是工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題，主要有包括總體方案設(shè)計(jì)和基本技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)。2.3.1 機(jī)器人手臂自由度的分配和構(gòu)形 手臂是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要運(yùn)動(dòng)部件，它用來(lái)支承腕關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器，并使它們能在空間運(yùn)動(dòng)。為了使手部能達(dá)到工作空間的任意位置，手臂一般至少有三個(gè)自由度，少數(shù)專(zhuān)用的工業(yè)機(jī)器人手臂自由度少于三個(gè)。本課題要求機(jī)器人手臂能達(dá)到工作空間的任意位置和姿態(tài)，同時(shí)要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易控制。綜合考慮后確定該機(jī)器人具有五個(gè)自由度，其中大臂兩個(gè)自由度，包括回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。小臂部分三個(gè)自由度，均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于在同樣的體積條件下，關(guān)節(jié)型機(jī)器人比非關(guān)節(jié)型機(jī)器人有大得多的相對(duì)空間和絕對(duì)工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動(dòng)作和軌跡更靈活，因此該型機(jī)器人采用關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相對(duì)平移關(guān)節(jié)來(lái)講，操作空間大，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，關(guān)節(jié)易于密封防塵。這里機(jī)器人手臂使用了四個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，綜合各種手臂構(gòu)形，最后確定其結(jié)構(gòu)形式如下。 原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763該機(jī)器人手臂有四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，通常腰關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸是鉛垂的，手臂在水平面內(nèi)可繞腰關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸平行，且都平行于水平面，故手臂可在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。由三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)構(gòu)成的關(guān)節(jié)組聯(lián)接在小臂桿的端部，模擬人的手腕，決定末端件的姿態(tài)。在運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu)上，這類(lèi)機(jī)器人最像人的手臂，因而結(jié)構(gòu)最緊湊，柔性最好，可達(dá)空間最大，它甚至可以繞過(guò)障礙物到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，因而是機(jī)器人中最有前途的一種。但由于三個(gè)關(guān)節(jié)都是轉(zhuǎn)動(dòng)的，故臂端的分辨率完全取決于它在工作空間中的位置。另外，位置精度也較差。2.3.2 機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)方案的對(duì)比分析及選擇 參考國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的典型結(jié)構(gòu)，初步對(duì)各個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)單獨(dú)分析。(1) 腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)圖 2-3 腰部回轉(zhuǎn)示意圖 1 圖 2-4 腰部回轉(zhuǎn)示意圖 2方案一：如圖 2-3 所示，電機(jī)安裝在底座下面，其輸出軸經(jīng)減速器減速后，直接帶動(dòng)第一關(guān)節(jié)輸出軸，使整個(gè)腰部在基座上回轉(zhuǎn)。方案二：如圖 2-4 所示，電機(jī)安裝在底座上面，其輸出軸先經(jīng)諧波減速器減速，再經(jīng)一對(duì)齒輪減速后，由第一關(guān)節(jié)輸出軸帶動(dòng)整個(gè)腰部在基座上回轉(zhuǎn)。兩種方案在傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)上，都是可行的。均采用了減速比大、體積小、重量輕、精度高、回差小、承載力大、噪音小、效率高、定位安裝方便的諧波減速器。雖然方案二在安裝和維修方面優(yōu)于方案一，但是方案一的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單一原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763點(diǎn)，而且少了一對(duì)普通直齒輪，其整體結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，電機(jī)經(jīng)諧波減速器減速后，速度己經(jīng)較低，噪音問(wèn)題不突出。故綜合考慮，腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)選擇方案一。(2) 大臂和小臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 大臂和小臂回轉(zhuǎn)都是通過(guò)減速器減速后直接帶動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，成本低，安裝方便。由于在同樣的體積條件下，關(guān)節(jié)型機(jī)器人比非關(guān)節(jié)型機(jī)器人有大得多的相對(duì)空間和絕對(duì)工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動(dòng)作和軌跡更靈活。第 3 章 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的選擇：腕部旋轉(zhuǎn)由步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，設(shè)手爪及物體的最大當(dāng)量回轉(zhuǎn)半徑R=50mm，手爪及物體的總重量 m=2.5kg,則其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2221/.50/.0315Jmkg設(shè)機(jī)器人手部角速度 W1 從 0 加速到 420/s 所需要的時(shí)間 t=0.4s，則其角加速度 2184/8.47/./t rad負(fù)載啟動(dòng)慣性矩（不計(jì)靜磨擦力矩）。10.3257/1.05TJNm由于步進(jìn)電機(jī)不具有瞬時(shí)過(guò)載能力，故取安全系數(shù)為 2（不同） ，則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 。由于 必須小于步進(jìn)電12.7.145OUT outT機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，所以選擇如下二相步進(jìn)電機(jī)：型號(hào)：42HSM02。最大步距角保持轉(zhuǎn)矩為 2.4，步矩角 1.8°，質(zhì)量為0.23kg。腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的輸出軸是由步進(jìn)電機(jī)通過(guò) EPL 減速器來(lái)驅(qū)動(dòng)的，首先把電機(jī)固定在電機(jī)連接筒上，電機(jī)連接筒在通過(guò)內(nèi)六角柱頭螺釘固定在腰筒上，減原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763速器的一端要和電機(jī)連接，一端固定在減速器連接筒上，減速器連接筒再通過(guò)內(nèi)六角柱頭螺釘固定在電機(jī)連接筒上，這樣連接就實(shí)現(xiàn)了腰部電機(jī)的輸出，由于腰部輸出軸要驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，所以腰部輸出軸上還得通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)筒連接支撐肋板，這樣腰部的裝配設(shè)計(jì)就完成了,其三維裝配圖及二維平面圖分別如下:原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397633.2 腕部俯仰關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)3.2.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇腕部俯仰是由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)同步帶機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的，設(shè)手爪回轉(zhuǎn)裝置及物體的重心到回轉(zhuǎn)中心的距離 ，腕部當(dāng)量回轉(zhuǎn)半徑 ，腕部回轉(zhuǎn)電ml751mR30機(jī)到回轉(zhuǎn)中心的距離 ，則腕部俯仰時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量322222212 11.07505710.4.05.99JmlRlkg式中， 手爪回轉(zhuǎn)裝置及物體總質(zhì)量約為 2.5kg；1腕部總質(zhì)量約為 1kg；2m腕部回轉(zhuǎn)電機(jī)的質(zhì)量。3設(shè)機(jī)器人腕部俯仰角速度從 加到 所需時(shí)間 t=0.2s，則腕部0s/30俯仰角加速度 ，22/183/18.25.6t rad腕部俯仰啟動(dòng)慣性矩 20.95/0.64TJNm原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩（靜磨擦力矩忽略不計(jì)） 。139.8075.2980.57.MmgllN靜由于 ，故慣性矩忽略不計(jì)，則大臂俯仰總轉(zhuǎn)矩 。靜 2T mNMT73.1靜同步帶的傳動(dòng)效率 ，同步帶的傳動(dòng)比為 1.5。則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟0.95動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： 22/1.73/095.1.73/09251.378outTi所以，選擇如下四相混合式步進(jìn)電機(jī)：型號(hào)：86HS38；最大靜轉(zhuǎn)矩： ，步矩角：1.8°；質(zhì)量：2.6kg.8Nm3.2.2 同步帶和輪的設(shè)計(jì)腕部俯仰關(guān)節(jié)是同步帶傳動(dòng)的，軸距為 150mm。求設(shè)計(jì)功率 ，由于前面已考慮到了安全系數(shù)，所以 。dP18.dpw選擇帶的節(jié)矩 b從文獻(xiàn) ，圖 36.1-22 可知帶的節(jié)矩代號(hào)為 XL，對(duì)應(yīng)節(jié)矩 。8 5.0bPm確定帶輪直徑和帶節(jié)線長(zhǎng) pL由表面 36.1-73 知，帶輪最小許用齒數(shù) ，考慮到制造和安裝等因素，12Z取 Z1=20， ，帶輪的直徑23015.083.4bd25.84.51bpd則帶長(zhǎng) L 可表示為20203.8.13094a由表面化 36.1-70 選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長(zhǎng)及其齒數(shù)：，帶長(zhǎng)代號(hào) 225，齒數(shù)為 98。497.8PL實(shí)際軸間矩原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397630497.81504.8.922a取 。15嚙合齒數(shù) ，則嚙合齒數(shù) 。6mzZent 1zk帶寬 sb計(jì)算同上，查表得 型號(hào)為 037。9.5,s結(jié)論同步帶類(lèi)型：節(jié)矩代號(hào)為 XL；寬度型號(hào) 為 037。sb，帶長(zhǎng)代號(hào) 225，齒數(shù)為 98。497.8PL帶輪齒數(shù) .，1120,36Zd2230,48.51Zd軸間矩 。5a腕部俯仰關(guān)節(jié)是由兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)分別通過(guò) EPL 減速器驅(qū)動(dòng)小同步帶輪，小同步帶輪帶動(dòng)大帶輪驅(qū)動(dòng)軸，步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)即可帶動(dòng)軸兩端的擺動(dòng)桿上下擺動(dòng)。首先連接座固定在腰部回轉(zhuǎn)單元頂部的減速器上，可轉(zhuǎn)動(dòng)。兩步進(jìn)電機(jī)通過(guò)內(nèi)六角柱頭螺釘固定在小臂電機(jī)座上，電機(jī)輸出軸與減速器相連，減速器輸出軸安裝有小帶輪，大帶輪通過(guò)平鍵帶動(dòng)軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承座通過(guò)六角螺栓固定在連接座上，軸的兩端通過(guò)六角螺母安裝兩擺動(dòng)桿，這樣連接就實(shí)現(xiàn)了腕部俯仰動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，這樣腰部的裝配設(shè)計(jì)就完成了,其三維裝配圖如下：大同步帶輪 CAD 圖如下：原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397633.3 小臂關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)當(dāng)小臂與末端執(zhí)行器均處于水平狀態(tài)時(shí)，各部分對(duì)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩最大，其代數(shù)和為 (20.35.2710)98(0.71350.21)9.81.47MNm靜選擇減速器如下：型號(hào)為：EPL040007。則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 。21.475/3.09outTi所以，選擇如下四相混合式步進(jìn)電機(jī)；型號(hào)：86HS38；最大靜轉(zhuǎn)矩： ；步矩角； 1.8°；質(zhì)量：2.6kg。mN8.33.4 大臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)步進(jìn)及減速器的選擇當(dāng)大臂與小臂，末端執(zhí)行器均處于水平狀態(tài)時(shí)，各部分對(duì)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩最大，其代數(shù)和 20.65.710.5.410.35.12.80759.81.38432989.MNm靜 （ ）（ ）選擇減速器如下：EPL064007原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 29.568.407outTNmi所以，選擇如下四相步進(jìn)電機(jī)：型號(hào)：86HS85；額定轉(zhuǎn)矩： ；步矩角： °。質(zhì)量：3.8kg。mN5.8.1大臂回轉(zhuǎn)單元是由步進(jìn)電機(jī)分別通過(guò) EPL 減速器驅(qū)動(dòng)下一回轉(zhuǎn)單元，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)內(nèi)六角螺栓固定在電機(jī)座上，電機(jī)座內(nèi)部安裝有減速器，與步進(jìn)電機(jī)相連，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)減速器即可實(shí)現(xiàn)大臂回轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn)。這樣連接就實(shí)現(xiàn)了大臂回轉(zhuǎn)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn),其三維裝配圖如下：第 4 章 總體裝配圖的設(shè)計(jì)4.1 三維總裝配圖將前面說(shuō)述的各單元組裝后即得到五自由度機(jī)械手?？傃b圖如下原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397634.2 三維主要零件圖其它各部分的設(shè)計(jì)如上，以下為三維總體裝配的主要零件圖：連接座：回轉(zhuǎn)電機(jī)座：原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763同步帶輪 1同步帶輪 2原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763軸承座擺動(dòng)桿原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763回轉(zhuǎn)電機(jī)座：擺動(dòng)軸原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763回轉(zhuǎn)支撐筒回轉(zhuǎn)電機(jī)座原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763致 謝感謝老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給我的指導(dǎo)，有了老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的指導(dǎo)我的論文才得以順利完成。老師為我論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見(jiàn)，為論文的撰寫(xiě)、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。在本文結(jié)束之際，特向敬愛(ài)的老師致以最尊敬的敬禮和深深地感謝！通過(guò)此次設(shè)計(jì)，一方面讓我認(rèn)識(shí)到只學(xué)習(xí)理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)中的錯(cuò)誤之處；另一方面又積累豐富的知識(shí)，吸取別人好的方法和經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的解決能力，摸索出一套解決綜合問(wèn)題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提高了自己的動(dòng)手能力。順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，既是對(duì)我大學(xué)所學(xué)課程的一次綜合整理，又使我對(duì)機(jī)電知識(shí)有了更深層次的理解。這些能力的掌握是我步入社會(huì)所必需的。同時(shí)由衷的感謝在我設(shè)計(jì)過(guò)程中，班級(jí)同學(xué)對(duì)我的指導(dǎo)和幫助，有了你們的熱心解答，彌補(bǔ)了我的不足，我得以在各方面取得顯著的進(jìn)步。由于初次研究這種復(fù)雜而又綜合的設(shè)計(jì)，過(guò)程中難免存在一些錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763參考文獻(xiàn)1 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版） （第 1 卷）M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.2 蔡自興.機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.3 李曉輝，汪蘇，劉小輝，朱小波.焊接機(jī)器人智能化的發(fā)展J.電焊機(jī),2005.4 唐新華.焊接機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.電焊機(jī),2006.5 孟廣喆.國(guó)內(nèi)外焊接技術(shù)發(fā)展情況和對(duì)我國(guó)今后焊接技術(shù)發(fā)展的設(shè)想.第一屆全國(guó)焊接會(huì)議論文集J.北京：中國(guó)工業(yè)出版社，1964.6 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì).機(jī)械制造學(xué)(熱加工)M.北京：科學(xué)出版社，1995.7 潘際鑾.弧焊過(guò)程控制.第八次全國(guó)焊接會(huì)議論文集J.第 1 冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.8 林尚揚(yáng).我國(guó)機(jī)械制造業(yè)中焊接機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)M.第八次全國(guó)焊接會(huì)議論文集.第 1 冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.9 張西庚.焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展.第八次全國(guó)焊接會(huì)議論文集J.第 1 冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.10 吳林等. 我國(guó)焊接行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).第八次全國(guó)焊接會(huì)議論文集J.第1 冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.11 濮良貴，紀(jì)明剛 .機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，2009.12 殷際英，何廣平 .關(guān)節(jié)型機(jī)器人M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.13 郭洪紅. 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用技術(shù)M.北京：科學(xué)出版社，2008.14 馬香峰主編 .機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.15 劉鴻文主編 .材料力學(xué)(第四版)M. 北京：高等教育出版社，2004.16 Mana Saedan,Marcelo H 以三維視覺(jué)為基礎(chǔ)的工業(yè)機(jī)器人的控制A.Proc of IASTED Intel on Robotics and Applicationsc.福羅里達(dá)州，2001.17 Corke P I.A Robotics Toolbox for MATLABJ.IEEE Robotics and Automation Magazine,1996,3(1):24-3218 IOM索羅門(mén)采夫主編.工業(yè)機(jī)器人圖冊(cè)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.19 陳先奎. 液壓與氣壓傳動(dòng)M.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009.