關(guān)節(jié)型機器人腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、（畢業(yè)論文）關(guān)節(jié)型機器人腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué) 科 門 類 ： 單位代碼 ： 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 關(guān)節(jié)型機器人腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)生姓名 所學(xué)專業(yè) 班 級 學(xué)

2、 號 指導(dǎo)教師 XXXXXXXXX XXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXX 系 ** XX ** XX

3、 二 ○ ****年 XXXX 月 任務(wù)書 一、設(shè)計內(nèi)容 題目來源于生產(chǎn)實際。設(shè)計一個用于焊接的關(guān)節(jié)型機器人，進行機器人的總體 方案設(shè)計、腕部及執(zhí)行器結(jié)構(gòu)設(shè)計及其零件設(shè)計。 二、設(shè)計依據(jù) 焊接關(guān)節(jié)型機器人具有六個自由度，腰關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)，臂關(guān)節(jié)俯仰，肘關(guān)節(jié)俯仰， 腕關(guān)節(jié)仰腕、擺腕和旋腕，腕部最大負荷4kg，最大速度2m/s，最大工作空間半徑 1500mm。 三、技術(shù)要求

4、1、機器人應(yīng)能滿足工作要求，保證焊接精度； 2、工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單； 3、裝卸方便，便于維修、調(diào)整； 4、盡量使用通用件，以便降低制造成本。 四 主要參考文獻：.... 1、殷際英何廣平關(guān)節(jié)型機器人：北京化學(xué)工業(yè)出版社，. . : 2003. 2、馬香峰.工業(yè)機器人的操作機設(shè)計.北京：冶金工業(yè)出版社，1996. 3、械設(shè)計和分析.北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1998. 4、周伯英工業(yè)機器人設(shè)計北京：機械工業(yè)出版社，. . 1995. 5、

5、：清華大學(xué)出版社，2000. 6、宗光華,劉海波譯.機器人技術(shù)手冊. 北京：科學(xué)出版社，1996. 7、徐衛(wèi)良，錢瑞明譯機器人操作的數(shù)學(xué)導(dǎo)論 北京：機械工業(yè)出版社，. . 1998. 1 8、孫迪生，王炎機器人控制技術(shù)北京：機械工業(yè)出版社，. . 1998. 9、.北京：機械工業(yè)出版社，2000.

6、10、. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002. 2 關(guān)節(jié)型機器人腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計 關(guān)節(jié)型機器人腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計 關(guān)關(guān)節(jié)節(jié)型型機機器器人人腕腕部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計 摘要： 摘要： 摘摘要要：：為了提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，滿足特定的工作要求，本題設(shè)計用于焊接的關(guān)節(jié)型機

7、 器人的手腕和末端執(zhí)行器。根據(jù)機器人的工作要求進行了機器人的總體設(shè)計。確定機器人的 外形時，擬定了手腕的傳動路徑，選用直流電動機，合理布置了電機、軸和齒輪，設(shè)計了齒 輪和軸的結(jié)構(gòu)，并進行了強度校核計算。傳動中采用了軟軸、波紋管聯(lián)軸器和行星齒輪機構(gòu)， 實現(xiàn)了擺腕、轉(zhuǎn)腕和提腕的三個自由度的要求。設(shè)計中大多采用了標(biāo)準(zhǔn)件和常用件，降低了 設(shè)計和制造成本。 關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞： 關(guān)關(guān)鍵鍵詞詞：：自由度；焊接；手腕

8、 3 目 錄 目 錄 目目 錄錄 1 前言………………………………………………………………………………1 1.1 機器人的含義………………………………………………………………………1 1.2 題目來源……………………………………………………………………………2 1.3 技術(shù)要求………………………………………

9、…………………………………2 1.4 本題要解決的主要問題和設(shè)計思路……………………………………………2 2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹……………………………………………………2 2.1 研究現(xiàn)狀…………………………………………………………………………2 2.2 發(fā)展趨勢…………………………………………………………………………4 3 總體方案論證…………………………………………………………………………5 3.1 機械結(jié)構(gòu)類型的確定……………………………………………………………5 3.2 工作空間的確定…………………………………………………

10、…………………6 3.3 手腕結(jié)構(gòu)的確定……………………………………………………………………7 3.4 基本參數(shù)的確定……………………………………………………………………8 4 手腕詳細設(shè)計說明………………………………………………………………8 4.1 機器人驅(qū)動方案的分析和選擇……………………………………………………8 4.2 手腕電機的選擇………………………………………………………………9 4. 3 傳動比的確定………………………………………………………………9 4.4 傳動比的分配………………………………………………………………10

11、 4.5 齒輪的設(shè)計…………………………………………………………………10 4.6 軸的設(shè)計和校核……………………………………………………………18 4.7 夾持器的設(shè)計……………………………………………………………………23 4.8 殼體的設(shè)計……………………………………………………………………23 5 結(jié)論………………………………………………………………………………24 參考文獻…………………………………………………………………………25

12、 4 1前言 1.1機器人的概念 機器人是一個在三維空間中具有較多自由度，并能實現(xiàn)較多擬人動作和功能的 機器，而工業(yè)機器人則是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的機器人。美國機器人工業(yè)協(xié)會提出的 工業(yè)機器人定義為：“機器人是一種可重復(fù)編程和多功能的，用來搬運材料、零件、 工具的操作機”。英國和日本機器人協(xié)會也采用了類似的定義。我國的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T12643-90 將工業(yè)機器人定義為：“機器人是一種能自動定位控制、可重復(fù)編程的、 多功能的、多自由度的操作機。能搬運材料、零件或操持工具，用

13、以完成各種作業(yè)”。 而將操作機定義為：“具有和人手臂相似的動作功能，可在空間抓放物體或進行其它 操作的機械裝置”。 機器人系統(tǒng)一般由操作機、驅(qū)動單元、控制裝置和為使機器人進行作業(yè)而要求 的外部設(shè)備組成。 操作機是機器人完成作業(yè)的實體，它具有和人手臂相似的動作功能。通常由下 列部分組成： a.末端執(zhí)行器 又稱手部，是機器人直接執(zhí)行工作的裝置，并可設(shè)置夾持器、 工具、傳感器等，是工業(yè)機器人直接與工作對象接觸以完成作業(yè)的機構(gòu)。 b. 手腕 是支承和調(diào)整末端執(zhí)行器姿態(tài)的部件，主要用來確定

14、和改變末端執(zhí) 行器的方位和擴大手臂的動作范圍，一般有2～3個回轉(zhuǎn)自由度以調(diào)整末端執(zhí)行器的 姿態(tài)。有些專用機器人可以沒有手腕而直接將末端執(zhí)行器安裝在手臂的端部。 c. 手臂 它由機器人的動力關(guān)節(jié)和連接桿件等構(gòu)成，是用于支承和調(diào)整手腕 和末端執(zhí)行器位置的部件。手臂有時包括肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)，即手臂與手臂間。手臂 與機座間用關(guān)節(jié)連接，因而擴大了末端執(zhí)行器姿態(tài)的變化范圍和運動范圍。 d. 機座 有時稱為立柱，是工業(yè)機器人機構(gòu)中相對固定并承受相應(yīng)的力的基 礎(chǔ)部件?？煞止潭ㄊ胶鸵苿邮絻深悺? 元 它是由驅(qū)動器、檢

15、測單元等組成的部件，是用來為操作機各部件提供動力和運 動的裝置。 置 它是由人對機器人的啟動、停機及示教進行操作的一種裝置，它指揮機器人按 規(guī)定的要求動作。 能系統(tǒng) 1 它由兩部分組成，一部分是感覺系統(tǒng)，另一部分為決策－規(guī)劃智能系統(tǒng)。 1.2題目來源 本題設(shè)計的是關(guān)節(jié)型機器人腕部結(jié)構(gòu)，主要是整體方案設(shè)計和手腕的結(jié)構(gòu)設(shè)計 及其零件設(shè)計。此課題來源于生產(chǎn)實際。對于目前手工電弧焊接效率低，操作環(huán)境 差，而且對操作員

16、技術(shù)熟練程度要求高，因此采用機器人技術(shù)，實現(xiàn)焊接生產(chǎn)操作 的柔性自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動生產(chǎn)率、實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件。 1.3技術(shù)要求 根據(jù)設(shè)計要達到以下要求 a. 工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單； b. 裝卸方便，便于維修、調(diào)整； c. 盡量使用通用件，以便降低制造成本。 1.4本題要解決的主要問題及設(shè)計總體思路 本題要解決的問題有以下三個： a. 手腕處于手臂末端，需減輕手臂的載荷，力求手腕部件的結(jié)構(gòu)緊湊，減少重 量和體積； b. 提高手腕動作的精確性

17、； c. 三個自由度的實現(xiàn)。 針對上述問題有了以下設(shè)計思路： a. 腕部機構(gòu)的驅(qū)動裝置采用分離傳動，將3個驅(qū)動器安置在小臂的后端。 b. 提高傳動的剛度，盡量減少機械傳動系統(tǒng)中由于間隙產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)誤差，對于 分離傳動采用傳動軸。 c. 驅(qū)動電機1經(jīng)傳動軸驅(qū)動一對圓柱齒輪和一對圓錐齒輪帶動手腕在小臂殼體 上作偏擺運動。電機2經(jīng)傳動軸驅(qū)動一對圓柱齒輪和一對圓錐齒輪傳動，實現(xiàn)手腕 的上下擺動。電機3經(jīng)傳動軸和兩對圓錐齒輪帶動軸回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)手腕上機械接口的 回轉(zhuǎn)運動。

18、 2 2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r 2.1研究現(xiàn)狀 從機器人誕生到本世紀(jì)80年代初，機器人技術(shù)經(jīng)歷了一個長期緩慢的發(fā)展過程。 到90年代，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機器人技術(shù)也 得到了飛速發(fā)展。除了工業(yè)機器人水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的先進機 器人系統(tǒng)也有了長足的進展。下面將按工業(yè)機器人和先進機器人兩條技術(shù)發(fā)展路線 分述機器人的最新進展情況。 器人 工業(yè)機器人技術(shù)是以機械、電機、電子計算機和自動控制等學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)為 基礎(chǔ)融

19、合而成的一種系統(tǒng)技術(shù)。 a. 機器人操作機：通過有限元分析、模態(tài)分析及仿真設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法的運 用，機器人操作機已實現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計。以德國KUKA公司為代表的機器人公司，已將 機器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu)，拓展了機器人的工作范圍，加之輕質(zhì)鋁 合金材料的應(yīng)用，大大提高了機器人的性能。此外采用先進的RV減速器及交流伺服 電機，使機器人操作機幾乎成為免維護系統(tǒng)。 b. 并聯(lián)機器人：采用并聯(lián)機構(gòu)，利用機器人技術(shù)，實現(xiàn)高精度測量及加工，這 是機器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來實現(xiàn)機器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。 意

20、大利COMAU公司，日本FANUC等公司已開發(fā)出了此類產(chǎn)品。 c. 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)的性能進一步提高，已由過去控制標(biāo)準(zhǔn)的6軸機器人發(fā) 展到現(xiàn)在能夠控制21軸甚至27軸，并且實現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。人機界面 更加友好，基于圖形操作的界面也已問世。編程方式仍以示教編程為主，但在某些 領(lǐng)域的離線編程已實現(xiàn)實用化。 d. 傳感系統(tǒng)：激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器在機器人系統(tǒng)中已得到成功 應(yīng)用，并實現(xiàn)了焊縫自動跟蹤和自動化生產(chǎn)線上物體的自動定位以及精密裝配作業(yè) 等，大大提高了機器人的作業(yè)性能和對環(huán)境的適應(yīng)性。日本KAWASA

21、KI、YASKAWA、FANUC 和瑞典ABB、德國KUKA、REIS等公司皆推出了此類產(chǎn)品。 e. 網(wǎng)絡(luò)通信功能：日本YASKAWA和德國KUKA公司的最新機器人控制器已實現(xiàn) 了與Canbus、Profibus總線及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使機器人由過去的獨立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò) 化應(yīng)用邁進了一大步，也使機器人由過去的專用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備發(fā)展。 f. 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，使機器人系 統(tǒng)的可靠性有了很大提高。過去機器人系統(tǒng)的可靠性MTBF一般為幾千小時，而現(xiàn)在 已達到5萬小時，幾乎可以滿足任何場合的需求。

22、 器人 近年來，人類的活動領(lǐng)域不斷擴大，機器人應(yīng)用也從制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域發(fā) 展。像海洋開發(fā)、宇宙探測、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂等行業(yè)都提 3 出了自動化和機器人化的要求。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點是工作環(huán)境的 非結(jié)構(gòu)化和不確定性，因而對機器人的要求更高，需要機器人具有行走功能，對外 感 知能力以及局部的自主規(guī)劃能力等，是機器人技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。 a. 水下機器人：美國的AUSS、俄羅斯的MT-88、法國的EPAVL

23、ARD等水下機器 人已用于海洋石油開采，海底勘查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查、電纜敷設(shè)和維護、 以及大壩檢查等方面，形成了有纜水下機器人（remote operated vehicle）和無纜 水下機器人（autonomous under water vehicle）兩大類。 b. 空間機器人：空間機器人一直是先進機器人的重要研究領(lǐng)域。目前美、俄、 加拿大等國已研制出各種空間機器人。如美國NASA的空間機器人 Sojanor等。 Sljanor是一輛自主移動車，重量為11.5kg，尺寸630~48mm，有6個車輪，它在火 星上的成功

24、應(yīng)用，引起了全球的廣泛關(guān) 注。 c. 核工業(yè)用機器人：國外的研究主要集中在機構(gòu)靈巧，動作準(zhǔn)確可靠、反應(yīng)快、 重量輕、剛度好、便于裝卸與維修的高性能伺服手，以及半自主和自主移動機器人。 已完成的典型系統(tǒng)，如美國ORML基于機器人的放射性儲罐清理系統(tǒng)、反應(yīng)堆用雙臂 操作器，加拿來大研制成功的輻射監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，德國的C7 靈巧手等 d. 地下機器人：地下機器人主要包括采掘機器人和地下管道檢修機器人兩大 類。主要研究內(nèi)容為：機械結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、傳感器及定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信 及遙控技術(shù)。目前日、美、德等發(fā)達國家已研制出了地

25、下管道和石油、天然氣等大 型管道檢修用的機器人，各種采機器人及自動化系統(tǒng)正在研制中。 e. 醫(yī)用機器人： 醫(yī)用機器人的主要研究內(nèi)容包括：醫(yī)療外科手術(shù)的規(guī)劃與仿 真、機器人輔助外科手術(shù)、最小損傷外科、臨場感外科手術(shù)等。美國已開展臨場感 外科（telepresence surgery）的研究，用于戰(zhàn)場模擬、手術(shù)培訓(xùn)、解剖教學(xué)等。 法、英、意、德等國家聯(lián)合開展了圖像引導(dǎo)型矯形外科（telematics）計劃、袖珍 機器人（biomed）計劃以及用于外科手術(shù)的機電手術(shù)工具等項目的研究，并已取得 一些卓有成效的結(jié)果。 f.

26、建筑機器人：日本已研制出20多種建筑機器人。如高層建筑抹灰機器人、 預(yù)制件安裝機器人、室內(nèi)裝修機器人、地面拋光機器人、擦玻璃機器人等，并已實 際應(yīng)用。美國卡內(nèi)基梅隆重大學(xué)、麻省理工學(xué)院等都在進行管道挖掘和埋設(shè)機器人、 內(nèi)墻安裝機器人等型號的研制、并開展了傳感器、移動技術(shù)和系統(tǒng)自動化施工方法 等基礎(chǔ)研究。英、德、法等國也在開展這方面的研究。 g. 軍用機器人：近年來，美、英、法、德等國已研制出第二代軍用智能機器人。 其特點是采用自主控制方式，能完成偵察、作戰(zhàn)和后勤支援等任務(wù)，在戰(zhàn)場上具有 看、嗅和觸摸能力，能夠自動跟蹤地形和選擇道路

27、，并且具有自動搜索、識別和消 滅敵方目標(biāo)的功能。如美國的Navplab自主導(dǎo)航車、SSV半自主地面戰(zhàn)車，法國的自 主式快速運動 偵察車（DARDS），德國MV4爆炸物處理機器人等。目前美國ORNL正 在研制和開發(fā)Abrams坦克、愛國者導(dǎo)彈裝電池用機器人等各種用途的軍用機器人。 可以預(yù)見，在21世紀(jì)各種先進的機器人系統(tǒng)將會進入人類生活的各個領(lǐng)域，成 為人類良好的助手和親密的伙伴。 4 2.2發(fā)展趨勢 目前國際機器人界都在加大科研力度，進行機

28、器人共性技術(shù)的研究，并朝著智 能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究內(nèi)容集中在以下10個方面： a. 工業(yè)機器人操作機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)：探索新的高強度輕質(zhì)材料，進一 步提高負載.自重比，同時機構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。 b. 機器人控制技術(shù)：重點研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機界面更加友好， 語言、圖形編程界面正在研制之中。機器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于 PC 機網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點。編程技術(shù)除進一步提高在線編程的可操作性之外， 離線編程的實用化將成為研究重點。 c. 多傳感系統(tǒng)：為進一步提高

29、機器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其 問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性 及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實 用化。 d. 機器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。 e. 機器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機器人半自主和自主技術(shù)，多機器人和操作者之間 的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立 預(yù)先顯示進行遙控等。 f. 虛擬機器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù)，實現(xiàn)

30、 機器人的虛擬遙操作和人機交互。 g. 多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機器人研究的一個嶄新領(lǐng) 域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機理，感知與學(xué)習(xí)方法， 建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進行研究。 h. 微型和微小機器人技術(shù)（micro/miniature robotics）:這是機器人研究的 一個新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究 的進展將會引起機器人技術(shù)的一場革命， 并且對社會進步和人類活動的各個方面產(chǎn) 生不可估量的影響，微小型機器人技術(shù)的

31、研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運動方式、控 制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。 我國對此進行了深入的研究。徐衛(wèi)平和張玉茹發(fā)表的《六自由度微動機構(gòu)的運 動分析》對六自由度微動機構(gòu)進行了位移分析并為其結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了計算依據(jù)。還 有劉辛軍、高峰和汪勁松發(fā)表的《并聯(lián)六自由度微動機器人機構(gòu)的設(shè)計方法》研究 了微動機器人機構(gòu)的設(shè)計方法，建立了并聯(lián)六自由度微動機器人的空間模型，并分 析了該微動機器人的空間模型，并分析了該微動機器人的機構(gòu)尺寸與各向同性、剛 度等性能指標(biāo)的關(guān)系得到了一系列性能圖譜，從各圖譜中可以看出各項性能指標(biāo)在 空

32、間模型設(shè)計參數(shù)空間中的分布規(guī)律，這有助于設(shè)計者根據(jù)性能指標(biāo)來設(shè)計該微動 機器人的機構(gòu)尺寸，是探討微動機器人機構(gòu)設(shè)計的有效分析工具。 5 3 3 33總體方案設(shè)計 3.1機械結(jié)構(gòu)類型的確定 為實現(xiàn)總體機構(gòu)在空間的位置提供的6個自由度，可以有不同的運動組合，根 據(jù)本課題可以將其設(shè)計成以下五種方案： 標(biāo)型 這種運動形式是通過一個轉(zhuǎn)動，兩個移動，共三個自由度組成的運動系統(tǒng)，工 作空間圖形為圓柱型。它與直角坐標(biāo)型比較，在相同的

33、工作空間條件下，機體所占 體積小，而運動范圍大。 標(biāo)型 直角坐標(biāo)型工業(yè)機器人，其運動部分由三個相互垂直的直線移動組成，其工作 空間圖形為長方體。它在各個軸向的移動距離，可在各坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性 強，易于位置和姿態(tài)的編程計算，定位精度高、結(jié)構(gòu)簡單，但機體所占空間體積大、 靈活性較差。 型 又稱極坐標(biāo)型，它由兩個轉(zhuǎn)動和一個直線移動所組成，即一個回轉(zhuǎn)，一個俯仰 和一個伸縮運動組成，其工作空間圖形為一個球形，它可以作上下俯仰運動并能夠 抓取地面上或較低位置的工件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作空間范圍大的特點，但

34、結(jié)構(gòu)復(fù) 雜。 關(guān)節(jié)型又稱回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型，這種機器人的手臂與人體上肢類似，其前三個關(guān)節(jié)都 是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，這種機器人一般由立柱和大小臂組成，立柱與大臂間形成肩關(guān)節(jié)，大 臂和小臂間形成肘關(guān)節(jié)，可使大臂作回轉(zhuǎn)運動和使大臂作俯仰擺動，小臂作俯仰擺 動。其特點使工作空間范圍大，動作靈活，通用性強、能抓取靠進機座的物體。 節(jié)型 采用兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié)；兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制前后、左右運動，而移 動關(guān)節(jié)則實現(xiàn)上下運動，其工作空間的軌跡圖形，它的縱截面為矩形的同轉(zhuǎn)體，縱 截面高為移動關(guān)節(jié)的行程長，兩回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角的大小決

35、定回轉(zhuǎn)體橫截面的大小、形 狀。在水平方向有柔順性，在垂直方向有較大的剛性。它結(jié)構(gòu)簡單，動作靈活，多 用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配。 對以上五種方案進行比較：方案一不能夠完全實現(xiàn)本課題所要求的動作；方案 二體積大，靈活性差；方案三結(jié)構(gòu)復(fù)雜；方案五無法實現(xiàn)本課題的動作。結(jié)合本課 6 題綜合考慮決定采用方案四：關(guān)節(jié)型機器人。此方案所占空間少，工作空間范圍大， 動作靈活，工藝操作精度高。 ...............部分章節(jié)已刪除此文章僅

36、供在線閱讀之用。全套資料包含 word+CAD，請聯(lián)系扣Q1：1459919609或者扣Q2：1969043202 ?。?！ 4.8殼體的設(shè)計 機座部分采用鑄鋁材料，方形結(jié)構(gòu)，臂厚8～12mm。機身部分采用鑄鋁材料，圓 筒形結(jié)構(gòu)，臂厚7～8。大臂外殼和大臂箱體采用鑄鋁材料，方形結(jié)構(gòu)，厚度均為6～ 8。小臂箱體和小臂外殼采用鑄鋁材料，結(jié)構(gòu)為方形，側(cè)面為鑄件其它三面為鑄鋁板 材。手腕外殼和手腕箱體采用鑄鋁材料，結(jié)構(gòu)為方形，兩側(cè)面、背面、底面為鑄件， 端面和正面為鑄鋁板材，臂厚5～8mm。 其它部分具體尺寸由結(jié)構(gòu)決定，詳

37、見圖紙。 7 5結(jié)論 本次設(shè)計的焊接機器人采用了直流電機驅(qū)動，通過一系列的軸和齒輪傳動順利 實現(xiàn)了三個自由度：擺腕、提腕、轉(zhuǎn)腕。應(yīng)用于焊接生產(chǎn)線上將大大提高生產(chǎn)效率， 和加工質(zhì)量，降低工人勞動強度，能夠帶來可觀的經(jīng)濟效益。 本機器人設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，通用性強。除了應(yīng)用于焊接外，還可以應(yīng)用于噴漆等 工作中。設(shè)備制造成本合理，拆裝方便，便于維護。 8

38、 參 考 文 獻 [1] 劉辛軍,汪勁松,高峰.并聯(lián)六自由度微動機器人機構(gòu)的設(shè)計方法[J].清華大學(xué) 學(xué)報 自然科學(xué)版 , 2001,41. 8 :16-20. [2] 徐衛(wèi)平,張玉茹,六自由度微動機構(gòu)的運動分析[J].機器人ROBOT,1995,17. 5 :298-302. [3] 李明利,楊利華. 磁性輪式球罐焊接機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[J].機械, 2001,28:83-84. [4] 潘沛霖,楊宏,高波,吳微光.四自由度折疊式機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計

39、與分析[J].哈 爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,1994,26. 4 :90-95. [5] 殷際英,何廣平.關(guān)節(jié)型機器人[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003. [6] 馬香峰.工業(yè)機器人的操作設(shè)計和分析[M] .北京：冶金工業(yè)出版社, 1996. [7] 費仁元,張慧慧.機器人機械設(shè)計和分析[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社,1998． [8] 周伯英.工業(yè)機器人設(shè)計[M] .北京：機械工業(yè)出版社, 1995． [9] 蔡自興.機器人學(xué)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2000． [10] 宗光華,劉海波譯.機器人技術(shù)手冊[M

40、]. 北京：科學(xué)出版社, 1996． [11] 徐衛(wèi)良,錢瑞名譯.機器人操作的數(shù)學(xué)導(dǎo)論[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1998． [12] 孫迪生,王炎.機器人控制技術(shù)[M] .北京：機械工業(yè)出版社，1998． [13] 徐錦康.機械設(shè)計[M] .第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2001. [14] 徐灝．機械設(shè)計手冊[M] .第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2000. [15] 成大先．機械設(shè)計手冊[M]．第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002． [16] 陳秀寧，施高義.機械設(shè)計課程設(shè)計[M]．第一版.浙江：浙江大學(xué)出版社， 1

41、995 . 9 附件圖紙 夾持器 1 2 圓柱齒輪軸 3 錐齒輪 4

42、 5 6 手腕裝配圖 7 總裝圖 8