三自由度工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)[3自由度]【CAD圖紙和文檔終稿可編輯】,3自由度,CAD圖紙和文檔終稿可編輯,自由度,工業(yè),機(jī)器人,設(shè)計(jì),cad,圖紙,以及,文檔,終稿可,編輯,編纂
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：
3-DOF工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：
根據(jù)對(duì)工業(yè)3自由度機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的分析和探討，按照下列
技術(shù)要求，基于Auto CAD軟件完成機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)要求如下：
第一軸：轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為 90/s，轉(zhuǎn)角范圍為0～270
底 座：能夠?qū)崿F(xiàn)第一臂轉(zhuǎn)角(0～270)轉(zhuǎn)角范圍控制
III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間：
1. 開(kāi)題報(bào)告，外文資料翻譯 2周 3月1日~3月12日
2. 機(jī)器人本體的組成方案設(shè)計(jì) 2周 3月15日~3月26日
3. 第一臂、底座的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 4周 3月29日~4月23日
4. Auto CAD軟件平臺(tái)上建立各零部件與裝配圖 4周 4月26日~5月21日
5. 畢業(yè)論文整理 及答辯準(zhǔn)備 3周 5月24日~6月10日
Ⅳ 、主 要參考資料：
【1】 孫桓 等主編.機(jī)械原理(第六版) .高等教育出版社，2001
【2】馬香峰 主編.工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì). 冶金工業(yè)出版社 ,1996
【3】宗光華 張慧慧譯.機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制. 科學(xué)出版社 ， 2004
【4】鄭笑級(jí) 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2004
【5】Y.Fujimoto and A.kawamura.Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation walking
Robot Incuding Environmental Force Interaction. IEEE Robbtics and Automnation
Magzuine,1998,5(2):33～42
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 0781052 19 班
學(xué)生（簽名）：
填寫(xiě)日期： 2010 年 3 月 1 日 至 2010 年 6 月 10 日
指導(dǎo)教師（簽名）：
助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：
專(zhuān)系主任（簽名）：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題目 3—DOF工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 0781052 19
學(xué) 生 姓 名 李明明
指 導(dǎo) 教 師 許 瑛
填 表 日 期 2010 年 3 月 3 日
說(shuō) 明
開(kāi)題報(bào)告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫(xiě)內(nèi)容各專(zhuān)業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個(gè)專(zhuān)業(yè)填寫(xiě)內(nèi)容應(yīng)保持一致。
1、 選題的依據(jù)及意義：
在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專(zhuān)用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法；程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。機(jī)器人的出現(xiàn)并得到應(yīng)用，為這些作業(yè)的機(jī)械化奠定了良好的基礎(chǔ)。
“工業(yè)機(jī)器人”（Industrial Robot）：多數(shù)是指程序可變（編）的獨(dú)立的自動(dòng)抓取、搬運(yùn)工件、操作工具的裝置（國(guó)內(nèi)稱(chēng)作工業(yè)機(jī)器人或通用機(jī)器人）。
機(jī)器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動(dòng)化裝置。機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢(shì)，但功能較少，適應(yīng)性較差。目前我國(guó)常把具有上述特點(diǎn)的機(jī)器人稱(chēng)為專(zhuān)用機(jī)器人，而把工業(yè)機(jī)械人稱(chēng)為通用機(jī)器人。
而少自由度工業(yè)機(jī)械人中大多數(shù)為機(jī)械手，而機(jī)械手機(jī)器人主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)（圖1-1）。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱(chēng)為機(jī)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(gè)自由度（圖1-2）。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專(zhuān)用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。
機(jī)械手的種類(lèi)，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。
圖 1-1 圖 1-2
二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：
機(jī)器人工程是近二十多年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的綜合學(xué)科。它集中了機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)控制工程以及人工智能等多種學(xué)科的最新研究成果，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一，也是我國(guó)科技界跟蹤國(guó)際高科技發(fā)展的重要方面。工業(yè)機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用水平，是一個(gè)國(guó)家科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征，正受到許多國(guó)家的廣泛重視。
目前，工業(yè)機(jī)器人的定義，世界各國(guó)尚未統(tǒng)一，分類(lèi)也不盡相同。最近聯(lián)合國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給工業(yè)機(jī)器人下的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過(guò)改變動(dòng)作程序，來(lái)完成各種工作，主要用于搬運(yùn)材料，傳遞工件。
據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟（IFR）2006年5月發(fā)布的“2006世界機(jī)器人調(diào)查”顯示，2005年世界新安裝工業(yè)機(jī)器人121000臺(tái)，比2004年的97000臺(tái)增長(zhǎng)25%。這是繼2003年工業(yè)機(jī)器人安裝數(shù)量重回增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)后的重大突破，2005年也成為近15年來(lái)世界工業(yè)機(jī)器人新安裝臺(tái)數(shù)最多的年份，比上一個(gè)峰值――2000年的99000臺(tái)增長(zhǎng)22000臺(tái)。
圖2-1： 1991-2005年各年世界新安裝工業(yè)機(jī)器人臺(tái)數(shù)
資料來(lái)源：World Robotics 2006
據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)局預(yù)測(cè)，截至2005年底，全世界在運(yùn)行中的工業(yè)機(jī)器人共有914000臺(tái)，比2004年增加8%。其中，有50%來(lái)源于亞洲地區(qū)；歐洲和美洲分別占1/3和16%；而澳大利亞和非洲地區(qū)大概占1%的比例。
資料來(lái)源：World Robotics 2006
圖2-2： 1991-2005年各年全世界運(yùn)行中的工業(yè)機(jī)器人總數(shù)
就2005年幾大應(yīng)用領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人類(lèi)型來(lái)看，機(jī)械手的產(chǎn)量遙遙領(lǐng)先于其他類(lèi)型的工業(yè)機(jī)器人，約達(dá)到43500臺(tái)。其中，亞洲地區(qū)機(jī)械手的產(chǎn)量比2004年增加了27%；美洲地區(qū)機(jī)械手的產(chǎn)量幅度更是高達(dá)53%；雖然歐洲地區(qū)2005年機(jī)械手的產(chǎn)量比上年略有下降，但其產(chǎn)量仍接近14000臺(tái)。接下來(lái)依次是：點(diǎn)焊接機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、裝配機(jī)器人和分配機(jī)器人，其產(chǎn)量分別約為20500臺(tái)、17500臺(tái)、13000臺(tái)和4500臺(tái)。表1反映了2005年亞、歐、美三大地區(qū)各類(lèi)型工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)量增幅情況。
表1-1： 2005年亞、歐、美三大地區(qū)各類(lèi)型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量增幅表
類(lèi) 型
機(jī)械手
點(diǎn)焊接機(jī)器人
弧焊機(jī)器人
裝配機(jī)器人
分配機(jī)器人
地 增
區(qū) 幅
亞洲地區(qū)
27%
64%
82%
101%
23%
美洲地區(qū)
53%
22%
33%
36%
121%
歐洲地區(qū)
-6%
-27%
6%
1%
-23%
資料來(lái)源：World Robotics 2006
三、研究?jī)?nèi)容及主要特色：
本次設(shè)計(jì)是根據(jù)對(duì)工業(yè)六自由度機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的分析和探討，進(jìn)行三自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵在于三軸（臂）的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免運(yùn)動(dòng)的干涉。在本次設(shè)計(jì)中主要負(fù)責(zé)第一臂與底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3.1課題工作內(nèi)容：
1 開(kāi)題報(bào)告，外文資料翻譯
2 機(jī)器人本體的組成方案設(shè)計(jì)
3 第一臂、底座的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)
4 Auto CAD平臺(tái)上建立各零部件與裝配圖
5 畢業(yè)論文整理 及答辯準(zhǔn)備
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度：
4.1 3—DOF工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
以3自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)要求如下：
第一軸：轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為 90/s，轉(zhuǎn)角范圍為0～270
底 座：能夠?qū)崿F(xiàn)第一臂轉(zhuǎn)角(0-270度)轉(zhuǎn)角范圍控制
圖4-1
4.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度的時(shí)間：
1 開(kāi)題報(bào)告，外文資料翻譯 第01周-第02周
2 機(jī)器人本體的組成方案設(shè)計(jì) 第03周-第04周
3 結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 第05周-第08周
4 虛擬平臺(tái)的建立與裝配 第09周-第12周
5 機(jī)器人抓取作業(yè)的運(yùn)動(dòng)模擬 第13周-第15周
6 畢業(yè)論文整理 及答辯準(zhǔn)備 第16周-第17周
5、 參考文獻(xiàn)
1 孫桓 等主編.機(jī)械原理(第六版) .高等教育出版社，2001
2 馬香峰 主編.工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì). 冶金工業(yè)出版社 ,1996
3 宗光華 張慧慧譯.機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制. 科學(xué)出版社 ， 2004
4鄭笑級(jí) 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2004
5 Y.Fujimoto and A.kawamura.Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation walking Robot Incuding Environmental Force Interaction. IEEE Robbtics and Automnation Magzuine,1998,5(2):33～42
學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請(qǐng)的論文或成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名： 日期：
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
作者簽名： 日期：
導(dǎo)師簽名： 日期：
3-DOF工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：李明明 班級(jí)：0781052 19
指導(dǎo)老師：許 瑛
摘要：在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度，工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化的水平，。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化的水平，目前，工業(yè)機(jī)器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運(yùn)以及堆垛等重復(fù)性并且勞動(dòng)強(qiáng)度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。
本設(shè)計(jì)介紹了關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的一些基本常識(shí)和原理，包括工業(yè)機(jī)器人的組成、分類(lèi)、主要技術(shù)性能參數(shù)和工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析，并參考通用型工業(yè)六自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。根據(jù)對(duì)工業(yè)六自由度機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的分析和探討，進(jìn)行三自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵在于三軸（臂）的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免運(yùn)動(dòng)的干涉，在本次設(shè)計(jì)中主要負(fù)責(zé)第一臂與底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其傳動(dòng)原理，對(duì)第一臂與底座的各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：三自由度 機(jī)器人 傳動(dòng)原理 控制
指導(dǎo)老師簽名：
3-DOF Structural Design of Industrial Robots
Srudent name: LiMingming Class:0781052 19
Supervisor: Xu Ying
Abstract?： In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.
The Design of industrial robots on some basic common sense and principles, including the composition of industrial robots, classification, main technical performance parameters and the movement of industrial robots, with reference to general-purpose industrial 6-DOF robot's structure, conduct three degrees of freedom industrial robot structural design, based on the industry overall structure of six degrees of freedom robot and transmission system analysis and discussion of the 3-DOF industrial robot for structural design. The key lies in the fact that three axis (arm) transmission system design and the whole structure design, avoid the interference in the sports, mainly responsible for the design of the arm and base structure design and its transmission principle of first arm and the base of the parts of the structure design.
Keywords: 3-DOF Robots Transmission principle Control
Signature of Supervisor:
目 錄
1 引言 (01)
1. 1 選題的依據(jù)和意義 (02)
1. 2 國(guó)內(nèi)外研究概況 (03)
1. 3 論文主要內(nèi)容 (05)
2 機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析 (06)
2. 1 總體結(jié)構(gòu)的概述 (06)
2. 2 第一軸（大臂）的結(jié)構(gòu) (07)
2. 3 第二軸結(jié)構(gòu) (09)
2. 4 第三軸結(jié)構(gòu) (10)
2. 5 傳動(dòng)方案的確定 (11)
3 設(shè)計(jì)計(jì)算 (12)
3. 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 (12)
4 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (16)
4. 1 第一軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (16)
4. 2 軸承的選擇 (31)
4．2．1 斜齒輪傳動(dòng)軸上的軸承 (31)
5 機(jī)器人各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (32)
5. 1 轉(zhuǎn)角范圍的控制設(shè)計(jì) (32)
5. 2 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第一臂與底座） (33)
5．2 .1 第一軸轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu) (33)
5．2 .2 底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (33)
6 總 結(jié) (34)
參考文獻(xiàn) (35)
致 謝 (36)
附錄 A 外文文獻(xiàn)翻譯
附錄 B CAD圖A1總裝配圖與各零件圖
動(dòng)態(tài)優(yōu)化的一種新型高速，高精度的三自由度機(jī)械手①
彭蘭（蘭朋）②，魯南立，孫立寧，丁傾永
(機(jī)械電子工程學(xué)院，哈爾濱理工學(xué)院，哈爾濱 150001，中國(guó))
( Robotics Institute。Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，P。R。China)
摘要
介紹了一種動(dòng)態(tài)優(yōu)化三自由度高速、高精度相結(jié)合，直接驅(qū)動(dòng)臂平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)和線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器，它可以提高其剛度進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS仿真模擬環(huán)境中，進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn).設(shè)計(jì)調(diào)查是由參數(shù)分析工具完成處理的，分析了設(shè)計(jì)變量的近似的敏感性，包括影響參數(shù)的每道光束截面和相對(duì)位置的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器上的性能.在適當(dāng)?shù)姆绞较?，模型可以獲得一個(gè)輕量級(jí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化和小變形的參數(shù)。一個(gè)平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)不同截面是用來(lái)改進(jìn)機(jī)械手的.結(jié)果發(fā)生明顯的改進(jìn)后的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析和另一個(gè)未精制一個(gè)幾乎是幾乎相等.但剛度的改進(jìn)的質(zhì)量大大降低，說(shuō)明這種方法更為有效的。
關(guān)鍵詞: 機(jī)械手、 ADAMS、 優(yōu)化、 動(dòng)力學(xué)仿真
0 簡(jiǎn)介
并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)械手（PKM）是一個(gè)很有前途的機(jī)器操作和裝配的電子裝置，因?yàn)樗麄冇幸恍┟黠@的優(yōu)勢(shì)，例如：串行機(jī)械手的高負(fù)荷承載能力，良好的動(dòng)態(tài)性能和精確定位的優(yōu)點(diǎn)等. 一種新型復(fù)合3一DOF臂的優(yōu)點(diǎn)和串行機(jī)械手，也是并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，三自由度并聯(lián)機(jī)器人是少自由度并聯(lián)機(jī)器人的重要類(lèi)型。三自由度并聯(lián)機(jī)器人由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制相對(duì)容易，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。但由于它們比六自由度并聯(lián)機(jī)器人更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)特性，增加了這類(lèi)機(jī)構(gòu)型綜合的難度，因此對(duì)三自由度并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行型綜合具有理論意義和實(shí)際價(jià)值。本文利用螺旋理論對(duì)三自由度并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行型綜合，以總結(jié)某些規(guī)律，進(jìn)一步豐富型綜合理論，并為新機(jī)型的選型提供理論依據(jù)，以下對(duì)其進(jìn)行闡述。
如圖-1所示 機(jī)械手組成的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)(PPM)包括平行四邊形結(jié)構(gòu)和線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器安裝在PPM.兩直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)c整合交流電高分辨率編碼器的一部分作為驅(qū)動(dòng)平面并聯(lián)機(jī)械裝置.線(xiàn)型致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的聲音線(xiàn)圈發(fā)動(dòng)機(jī).這被認(rèn)為是理想的驅(qū)動(dòng)短行程的一部分.作為一個(gè)非換直接驅(qū)動(dòng)類(lèi)，音圈電機(jī)可以提供高位置敏感和完美的力量與中風(fēng)的角色，高精密線(xiàn)性編碼作為回饋部分保證在垂直方向可重復(fù)性。
另一方面，該產(chǎn)品具有較高的剛度比串行機(jī)械手，因?yàn)樗奶攸c(diǎn)和低封閉環(huán)慣性轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，該系統(tǒng)可以克服了柔性耦合力學(xué)彈性、齒輪、軸承、被撕咬支持，連接軸和其他零件，包括古典驅(qū)動(dòng)設(shè)備，因此該機(jī)械手是更容易得到動(dòng)力學(xué)性能好、精度高。
圖-1 3自由度的混合結(jié)構(gòu)的機(jī)械手
當(dāng)長(zhǎng)度的各個(gè)環(huán)節(jié)的平面并聯(lián)機(jī)時(shí)，構(gòu)決定于運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和綜合[4-7]，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，應(yīng)加大僵硬、降低質(zhì)量.關(guān)于幾個(gè)參數(shù)模型.這是它重要和必要的影響，研究了各參數(shù)對(duì)模型表現(xiàn)以進(jìn)一步優(yōu)化。本文就開(kāi)展設(shè)計(jì)研究工具，通過(guò)參數(shù)分析亞當(dāng)斯，又要適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)獲得一個(gè)輕量級(jí)的優(yōu)化和小變形系統(tǒng)。
1 仿真模型
ADAMS(Automatic Dynamic Analysis 0f Mechanical System)自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析是一個(gè)完美的軟件，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬可處理機(jī)制包括有剛性和靈活的部分，仿真模型可以創(chuàng)造出機(jī)械手的亞當(dāng)斯環(huán)境 如圖-2。OXYz是全球性的參考幀，并OXYz局部坐標(biāo)系，兩個(gè)直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)、交流和02M O1A表示，與線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器CH被視為剛性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)傳動(dòng)的120kg/cm2。大眾的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器是1.5kg，連接AB、德、03F和LJ被視為柔性體立柱、橫梁GK，通用公司和公里，形成一個(gè)三角形，也被當(dāng)作柔性傳動(dòng)長(zhǎng)度的鏈接是決定提前運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)為AB =O3F = 7cm，DE=IJ=7cm，GK= 7cm，GM =11.66cm， = 8.338cm。其它維度，這個(gè)數(shù)字是01A = 02M =7cm，CB=CD=HJ 2.5cm。EF=EG=JK= 3cm。
雖然總平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)都是在水平、垂直和水平剛度必須在豎向剛度特征通常低于水平僵硬，因?yàn)樗慕巧诖怪睉冶哿旱慕孛娉叽缬?jì)算每一束平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)和相對(duì)位置的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器是兩個(gè)非常僵硬的影響因素的系統(tǒng)。
運(yùn)動(dòng)支鏈可分為三類(lèi)："主動(dòng)鏈（由驅(qū)動(dòng)器賦予確定獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的支鏈。一般是單驅(qū)動(dòng)器控制一個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)），從動(dòng)鏈（不帶驅(qū)動(dòng)器、被迫作確定運(yùn)動(dòng)的支鏈。又分為以下兩種：約束鏈：獨(dú)立限制機(jī)構(gòu)自由度的從動(dòng)鏈。冗余鏈：重復(fù)限制機(jī)構(gòu)自由度的從動(dòng)鏈）復(fù)合鏈（有單驅(qū)動(dòng)器、但限制一個(gè)以上的機(jī)構(gòu)自由度的支鏈，實(shí)際是主動(dòng)鏈與約束鏈的組合）-并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由這幾種支鏈用不同形式組合起來(lái)的。動(dòng)鏈中的約束鏈除了可以提高機(jī)構(gòu)剛度和作為測(cè)量鏈外，其更主要的作用是用來(lái)約束動(dòng)平臺(tái)的某一個(gè)或幾個(gè)自由度，以使其實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。
圖-2 仿真模型
2 仿真模擬結(jié)果
在本節(jié)中，平均位移的末端是用來(lái)描述動(dòng)態(tài)剛度，這是在不同的配置在不同的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器向前，從最初的位置的目的地，一般的豎向位移的機(jī)械手是作為目標(biāo)來(lái)研究豎向剛度，平均差別的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)點(diǎn)之間有一個(gè)剛性數(shù)學(xué)模型，模型，作為目標(biāo)來(lái)研究水平剛度。
并聯(lián)機(jī)器人的構(gòu)型設(shè)計(jì)即型綜合是并聯(lián)機(jī)器人設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)，其目的是在給定所需自由度和運(yùn)動(dòng)要求條件下，尋求并聯(lián)機(jī)構(gòu)桿副配置、驅(qū)動(dòng)方式和總體布局等的各種可能組合。國(guó)內(nèi)的許多學(xué)者正致力于這方面的研究，其中比較有代表性的有如下幾種方法："黃真為代表的約束綜合法；楊廷力等人的結(jié)構(gòu)綜合法；代表的李代數(shù)綜合法。以上各種方法自成體系，各有特點(diǎn)，都缺乏理論的完備性。本文提出添加約束法，是從限制自由度的角度出發(fā)，增加約束，去除不需要的自由度，因每條主動(dòng)鏈只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，讓其控制一個(gè)自由度，其余自由度通過(guò)純約束鏈去除，這樣可以使主、從動(dòng)運(yùn)動(dòng)鏈的作用分離，運(yùn)動(dòng)解耦，有利于控制。具有三自由度的并聯(lián)機(jī)床，當(dāng)采用條主動(dòng)支鏈作為驅(qū)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)就需要約束另三個(gè)自由度，通過(guò)選擇無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置的從動(dòng)鏈來(lái)完成，則整個(gè)機(jī)構(gòu)成為有確定運(yùn)動(dòng)的三自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。黃真等提出的約束綜合法對(duì)完全對(duì)稱(chēng)的少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行了型綜合，完全對(duì)稱(chēng)的支鏈結(jié)構(gòu)相同，都屬于復(fù)合鏈，每條支鏈除都有一個(gè)單驅(qū)動(dòng)器，控制一個(gè)自由度外，還應(yīng)約束一個(gè)以上自由度才能使機(jī)構(gòu)的六個(gè)自由度全部受控，使機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動(dòng)。
2.1 截面效應(yīng)
扭轉(zhuǎn)變形位移的連結(jié)將會(huì)引起的，所以，扭轉(zhuǎn)常數(shù)的橫截面，重力是研究裝系統(tǒng)來(lái)研究，采取扭轉(zhuǎn)剛度的垂直切片lxx不變的各個(gè)環(huán)節(jié)和梁作為設(shè)計(jì)變量的變化，從 0.1 x 105mm4 與 3.5 x 105 mm4。
圖-3 不斷的效果在垂直變形扭轉(zhuǎn)
圖-3顯示了平均位移與截面扭轉(zhuǎn)常數(shù)末端的各個(gè)環(huán)節(jié)和梁，根據(jù)它的變化速率的環(huán)節(jié)，是最大的，AB是鏈接，LJ依次分別GK梁和KM有在豎向剛度性能。其他的仿真結(jié)果表明，水平位移之間的差異進(jìn)行比較，結(jié)果表明該模型體育智力H和剛性模型變化小就改變了恒定不變的時(shí)候扭加載慣性力的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器，但是水平位移的變化，這意味著在這種模擬豎向變形的生產(chǎn)水平位移系統(tǒng)機(jī)械手。注意端面線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器的主要原因是水平變形、線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器機(jī)器人是由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)C和H . 所以，我們計(jì)算了不同的Z-coordinate攝氏度之間，如圖所示，在圖4 -扭轉(zhuǎn)常數(shù)的影響差別的鏈接德。其次是最有效的通用和連接梁，連接O3F，梁GK有效果。
因此，應(yīng)采取AB和連接區(qū)段大扭常數(shù)的免疫力，豎向剛度較大并行扭轉(zhuǎn)不變的鏈接德也使較少的均勻性，降低線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器不可以降低水平變形。
圖-4 在不影響扭不變
如圖-5、6所展示的影響是區(qū)域慣性轉(zhuǎn)矩的設(shè)計(jì)變量是區(qū)域剛度和慣性轉(zhuǎn)矩的各個(gè)環(huán)節(jié)和梁lz，圖顯示增加lw卡爾減少的速度高于垂直位移的不斷增加Ixx扭轉(zhuǎn)。這個(gè)Yxx AB、梁的鏈接，鏈接O3F是Iyy三個(gè)主要因素決定了豎向剛度。
圖-6 所示 鏈接的AB、梁公里，連接03F也是其中的三個(gè)主要因素決定的均勻性線(xiàn)性傳動(dòng)裝置、不同的分析結(jié)果表明，Izz效果好，具有至少兩個(gè)垂直和水平剛度，這意味著這種結(jié)構(gòu)，具有足夠的水平，降低Izz剛度的鏈接和增加Iyy AB、梁的鏈接，鏈接O3F公里的好方法，優(yōu)化系統(tǒng)。
圖-5 瞬間的慣性效應(yīng)對(duì)垂直位移
圖-6 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不平衡的影響
2.2影響的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器的相對(duì)位置
線(xiàn)性執(zhí)行器的慣性是主要載荷之一，在機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，不同的相對(duì)應(yīng)的垂直位置產(chǎn)生不同的變形，圖7顯示了絕對(duì)平均的最終效應(yīng)垂直位移時(shí)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以恒定的加速度旋轉(zhuǎn)，我們可以看到，過(guò)低或過(guò)高的相對(duì)位置會(huì)造成比格變形，最好的位置是一對(duì)Z = 24毫米的地方大概是從中間環(huán)節(jié)連接O3F到 AB.
圖-7 影響線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器的相對(duì)位置
3 分析改進(jìn)的機(jī)械手
根據(jù)上述模擬結(jié)果，所有改進(jìn)的機(jī)械手的設(shè)計(jì)，時(shí)間如下：鏈接截面AB，DE，lJ 與30mm的基礎(chǔ)和高度，10毫米的厚度;鏈接O3F和矩形空心梁與30mm的基礎(chǔ)和高度工型鋼，l0mm法蘭和6mm網(wǎng);梁競(jìng)，通用汽車(chē)與8mm的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和30mm高的矩形。
圖-8 梯形運(yùn)動(dòng)姿態(tài)
圖-9中回應(yīng)的是機(jī)械手，相比之下，圖-10中提高初始的反應(yīng)，在其中所有的鏈接和機(jī)械手的矩形截面梁的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，用30毫米，高度的差異是曲線(xiàn)，C和H的曲線(xiàn)積分，二是垂直位移的末端，改進(jìn)系統(tǒng)中最大位移0.7Um最初的0.12Um相比，爭(zhēng)論的振動(dòng)激勵(lì)后仍停留在O.06Um±0.15% s±O.05Um相比的初始變形改善系統(tǒng)的初始小于前者具有較少的慣性，因?yàn)樵谙嗤牟椒ゲ粩嗉涌欤３终駝?dòng)瓣膜差不多一樣，它對(duì)這整個(gè)系統(tǒng)中來(lái)說(shuō)，仍然改善系統(tǒng)的剛度，幾乎相當(dāng)于初始制度，針對(duì)大規(guī)模的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)在該系統(tǒng)相比下降了30%，這樣的初始優(yōu)化是有效的。
圖-9 、 圖-10 動(dòng)態(tài)響應(yīng)
4 結(jié)論
本文設(shè)計(jì)了一種新型三自由度機(jī)械手變量的敏感性進(jìn)行了研究在ADAMS環(huán)境中，可以得出以下結(jié)論：
1） 機(jī)器人具有較大的水平剛度，最終水平位移，效應(yīng)主要是由機(jī)械手垂直變形造成的，因此，更重要的是增加的幅度比剛度豎向剛度。
2） 參數(shù)Ixx，Iyy并鏈接'截面剛度Izz有不同的效應(yīng)，Iyy已經(jīng)對(duì)垂直剛度的影響最大，Ixx在第二位的是，Ixx具有在垂直剛度的影響最小，他們都較少對(duì)水平比垂直剛度剛度。
3） 橫截面的不同環(huán)節(jié)都有不同的影響，連線(xiàn)豎向剛度AB和德應(yīng)該使用區(qū)扭轉(zhuǎn)常數(shù)和慣性力矩大，如變形、長(zhǎng)方形、橫梁KM，，線(xiàn) 03F應(yīng)該使用區(qū)段形梁等重大時(shí)刻轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、橫梁GK，和GM 可以使用盡可能的一小部分，從而降低了質(zhì)量。
4） 最佳的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器的相對(duì)位置可以減少變形，最好的位置是垂直的平行結(jié)構(gòu)。
5） 改進(jìn)的機(jī)械手的動(dòng)態(tài)分析表明該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究的基礎(chǔ)上的效率。
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