工業(yè)機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、<p>　　1機(jī)器人國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況</p><p><b>　　1.1 機(jī)器人定義</b></p><p>　　我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。在研究和開發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過程中，人們逐步認(rèn)

2、識(shí)到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，機(jī)器人技術(shù)開始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。結(jié)合這些領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)，人們發(fā)展了各式各樣的具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的特種機(jī)器人和各種智能機(jī)器，如移動(dòng)機(jī)器人、微機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、空中空間機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等。對(duì)不同任務(wù)和特殊環(huán)境的適應(yīng)性，也是機(jī)器人與一般自動(dòng)化裝備的重要區(qū)別。這些機(jī)器人從外觀上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最

3、初仿人型機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人所具有的形狀，更加符合各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強(qiáng)，從而為機(jī)器人技術(shù)開辟出更加廣闊的發(fā)展空間。</p><p>　　1.2機(jī)器人國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況</p><p>　　首先介紹一下機(jī)器人產(chǎn)生的背景，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個(gè)綜合性的結(jié)果，同時(shí)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世

4、界大戰(zhàn)中各國(guó)加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。比如說日本，戰(zhàn)后以后開始進(jìn)行汽車的工業(yè)，那么這時(shí)候由于它人力的缺乏，它迫切需要一種機(jī)器人來進(jìn)行大批量的制造，提高生產(chǎn)效率降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度，這是從社會(huì)發(fā)展需求本身的一個(gè)需求。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們逐漸的這種社會(huì)發(fā)展的情況，人們?cè)絹碓讲粩嗵接懽匀贿^程中，在改造自然過程中，認(rèn)識(shí)自然過程中,來需求能夠解放人的一種奴隸。那

5、么這種奴隸就是代替人們?nèi)ツ軌驈氖聫?fù)雜和繁重的體力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)不可達(dá)世界的認(rèn)識(shí)和改造，這也是人們?cè)诳萍及l(fā)展過程中的一個(gè)客觀需要。但另一方面，盡管人們有各種各樣的好的想法，但是它也歸功于電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及制造技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生了提供了強(qiáng)大的技術(shù)保證。</p><p>　　那么下面談一下就人們很關(guān)心的問題，為什么要發(fā)展機(jī)器人?那么簡(jiǎn)單說，機(jī)器人有三個(gè)方面是我們必要去發(fā)展的理由:一個(gè)是機(jī)器人干人不愿意干

6、的事，把人從有毒的、有害的、高溫的或危險(xiǎn)的，這樣的環(huán)境中解放出來，同時(shí)機(jī)器人可以干不好干的活，比方說在汽車生產(chǎn)線上我們看到工人天天拿著一百多公斤的焊鉗,一天焊幾千個(gè)點(diǎn)，就重復(fù)性的勞動(dòng)，一方面他很累，但是產(chǎn)品的質(zhì)量仍然很低；另一方面機(jī)器人干人干不了的活，這也是非常重要的機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)理由，比方說人們對(duì)太空的認(rèn)識(shí)，人上不去的時(shí)候，叫機(jī)器人上天，上月球，以及到海洋，進(jìn)入到人體的小機(jī)器人，以及在微觀環(huán)境下，對(duì)原子分子進(jìn)行搬遷的機(jī)器人，都是人們

7、不可達(dá)的工作。上述方面的三個(gè)問題，也就是說機(jī)器人發(fā)展的三個(gè)理由。</p><p>　　那么總結(jié)一下，機(jī)器人有三個(gè)發(fā)展階段，那么也就是說，習(xí)慣于把機(jī)器人分成三類，一種是第一代機(jī)器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機(jī)器人，它是通過一個(gè)計(jì)算機(jī)，來控制一個(gè)多自由度的一個(gè)機(jī)械，通過示教存儲(chǔ)程序和信息，工作時(shí)把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣的話機(jī)器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時(shí)示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動(dòng)作，比方說汽車的點(diǎn)焊機(jī)器人，它只要把這個(gè)點(diǎn)

8、焊的過程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對(duì)于外界的環(huán)境沒有感知，這個(gè)力操作力的大小，這個(gè)工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實(shí)際上這種從第一代機(jī)器人，也就存在它這種缺陷，因此，在20世紀(jì)70年代后期，人們開始研究第二代機(jī)器人，叫帶感覺的機(jī)器人，這種帶感覺的機(jī)器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進(jìn)行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機(jī)器人抓一個(gè)物體的時(shí)候，它實(shí)際上力的大小能感覺出來，它能夠通

9、過視覺，能夠去感受和識(shí)別它的形狀、大小、顏色。抓一個(gè)雞蛋，它能通過一個(gè)觸覺，知道它的力的大小和滑動(dòng)的情況。</p><p>　　那么第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人學(xué)中一個(gè)理想的所追求的最高級(jí)的階段，叫智能機(jī)器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運(yùn)動(dòng)，感知思維和人機(jī)通訊的這種功能和機(jī)能，那么這個(gè)目前的發(fā)展還是相對(duì)的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機(jī)器人實(shí)際上并沒有存在，而

10、只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬。</p><p>　　那么從三代機(jī)器人發(fā)展過程中，從另一個(gè)方面，我們對(duì)機(jī)器人從應(yīng)用的角度進(jìn)行了分類，比如說工業(yè)機(jī)器人，它包括點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)、碼垛，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中工作的這種機(jī)器人，我們統(tǒng)稱為工業(yè)機(jī)器人，那么從不同的應(yīng)用中，到水下去作業(yè)的叫水下機(jī)器人，到空間作業(yè)的叫空間機(jī)器人，同時(shí)又存在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)，對(duì)醫(yī)療機(jī)器人叫醫(yī)用機(jī)器人，還包括娛樂

11、機(jī)器人，建筑和居室上用的機(jī)器人，所以從應(yīng)用分類，它包括從行業(yè)、應(yīng)用角度，也可以進(jìn)行這樣簡(jiǎn)單的分類。</p><p>　　下面我簡(jiǎn)單介紹一下我國(guó)機(jī)器人發(fā)展的基本概況。剛才談到了日本在20世紀(jì)60年代和美國(guó)都在開始進(jìn)行機(jī)器人的研究，由于我們國(guó)家存在很多其他的各種因素、問題。我們國(guó)家在機(jī)器人的研究，在20世紀(jì)70年代后期，當(dāng)時(shí)我們?cè)趪?guó)家北京舉辦一個(gè)日本的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品展覽會(huì)，在這個(gè)會(huì)上有兩個(gè)產(chǎn)品，一個(gè)是數(shù)控機(jī)床，一個(gè)是

12、工業(yè)機(jī)器人，這個(gè)時(shí)候，我們國(guó)家的許多學(xué)者，看到了這樣一個(gè)方向，開始進(jìn)行了機(jī)器人的研究，但是這時(shí)候研究，基本上還局限于理論的探討階段，那么真正進(jìn)行機(jī)器人研究的時(shí)候，是在七五、八五、九五、十五將近這二十年的發(fā)展，發(fā)展最迅速的時(shí)候，是在1986年我們國(guó)家成立了863計(jì)劃是高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，就將機(jī)器人技術(shù)作為一個(gè)重要的發(fā)展的主題，國(guó)家投入將近幾個(gè)億的資金開始進(jìn)行了機(jī)器人研究，使得我們國(guó)家在機(jī)器人這一領(lǐng)域得到很速地發(fā)展。機(jī)器人雖已步入而立之年，但機(jī)

13、器人的大發(fā)展，卻是在1980年它滿20周歲以后才開始的，因此有人將這一年稱之為“機(jī)器人之年”。30多年來，機(jī)器人已經(jīng)歷了第一代示教再現(xiàn)型機(jī)器人，并發(fā)展到第二代感覺型機(jī)器人，正進(jìn)入第三代智能型機(jī)器人。息或程序（而不是通過運(yùn)動(dòng)示教）來進(jìn)行操作的機(jī)器人；智能機(jī)器人——通</p><p>　　(1)日本的機(jī)器人概況</p><p>　　日本川崎重工業(yè)公司在1968年從美國(guó)恩格爾公司買得了機(jī)器人專利

14、，開始在日本研制機(jī)器人，只用了一年多時(shí)間，該公司便生產(chǎn)出第一批有實(shí)用價(jià)值的機(jī)器人。日本起步雖比美國(guó)稍晚，但后來居上，它正以比美國(guó)快兩倍的速度推廣機(jī)器人的應(yīng)用，它所生產(chǎn)和安裝的機(jī)器人數(shù)量已大大超過美國(guó)，被譽(yù)為一號(hào)“機(jī)器人王國(guó)”。</p><p>　　(2)美國(guó)的機(jī)器人概況</p><p>　　世界上第一臺(tái)機(jī)器人誕生在美國(guó)，世界上最早使用機(jī)器人的也是美國(guó)，1961年，美國(guó)通用汽車公司和Chry

15、sler公司最先購(gòu)買了第一批商業(yè)化生產(chǎn)的機(jī)器人系統(tǒng)，開創(chuàng)了機(jī)器人用于汽車工業(yè)的先河。1971年，通用汽車公司又第一次用機(jī)器人進(jìn)行點(diǎn)焊。</p><p>　　(3)西歐的機(jī)器人概況</p><p>　　西歐是僅次于日美機(jī)器人的生產(chǎn)基地，也是日美機(jī)器人的重要市場(chǎng)。在西歐眾多的國(guó)家中，以德國(guó)、意大利、法國(guó)、英國(guó)、瑞典和西班牙等為西歐主要生產(chǎn)和使用機(jī)器人的國(guó)家。</p><p&

16、gt;　　(4)前蘇聯(lián)的機(jī)器人概況</p><p>　　前蘇聯(lián)發(fā)展機(jī)器人的方向主要有兩個(gè)：一是優(yōu)先發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益較高的生產(chǎn)部門和直接影響工人健康的場(chǎng)所；二是在技術(shù)水平高、操作使用條件成熟的專業(yè)化生產(chǎn)部門使用機(jī)器人。蘇聯(lián)解體以前已開始研制帶有控制器（以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)）的更復(fù)雜和昂貴的工業(yè)機(jī)器人。前蘇聯(lián)還通過原經(jīng)互會(huì)國(guó)家，采取協(xié)作和專業(yè)化形式加速工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)。</p><p><b&

17、gt;　　(5)機(jī)器人的未來</b></p><p>　　據(jù)世界未來學(xué)預(yù)測(cè)：90年代更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，世界上將出現(xiàn)十大變化，其中一大變化是：智能機(jī)器人將大量出現(xiàn)，今后50年內(nèi)，這種機(jī)器人將十分普及，雖然90年代還不能普及，但技術(shù)上將有突破性進(jìn)展。因此，智能機(jī)器人已成為各國(guó)高技術(shù)發(fā)展的規(guī)劃的熱點(diǎn)。</p><p>　　2 機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2

18、.1機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　(1) 額定負(fù)荷： 10--20Kg</p><p>　　(2) 自由度數(shù)： 4</p><p>　　(3) 最大線位移：手臂垂直位移500mm; 手臂水平位移500mm</p><p>　　(4) 最大角位移：手臂相對(duì)垂直軸300度； 手腕相對(duì)縱軸90度、180度&l

19、t;/p><p>　　(5) 線位移速度：沿垂直軸0.1-0.5 m/s； 垂直軸0.5-1.0 m/s</p><p>　　(6) 角位移速度：沿垂直軸60 度每秒； 垂直軸0.008-1.0度每秒</p><p>　　(7) 加緊-松開時(shí)間： 2 s</p><p>　　(8) 被加持零件直徑： </p>

20、<p>　　2.2 機(jī)器人的坐標(biāo)形式</p><p>　　機(jī)器人的坐標(biāo)可分為四類：直角坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、球坐標(biāo)、關(guān)節(jié)機(jī)器人。</p><p>　　1.直角坐標(biāo)機(jī)器人的特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 多自由度運(yùn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度之間的空間夾角為直角。</p><p>　　(2)自動(dòng)控制的，可重復(fù)編程，所有的運(yùn)動(dòng)均按程序運(yùn)行。<

21、;/p><p>　　(3) 一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、操作工具等組成。</p><p>　　(4)靈活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。</p><p>　　(5) 高可靠性、高速度、高精度</p><p>　　(6) 可用于惡劣的環(huán)境，可長(zhǎng)期工作，便于操作維。</p><p><b>　　如圖2.

22、21所示</b></p><p>　　圖2.1 直角坐標(biāo)機(jī)器人</p><p>　　2.圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人。包括上下圓盤的旋轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)于包括上下固定板的框架旋轉(zhuǎn)。絲杠和導(dǎo)桿安裝在上下圓盤上。第一螺母總成安裝到絲杠。第二螺母安裝到導(dǎo)桿，第一螺母總成和第二螺母安裝在移動(dòng)件上。軸結(jié)構(gòu)包括：具有縱向空腔的內(nèi)軸，外軸和一中間軸，它們與內(nèi)軸同心并可分開地旋轉(zhuǎn)。設(shè)有一對(duì)臂驅(qū)動(dòng)軸的臂支撐框架安裝在

23、軸結(jié)構(gòu)上。設(shè)有第一、第二和第三驅(qū)動(dòng)裝置，相對(duì)于框架旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)絲杠，并相對(duì)于旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋各軸如圖2.2所示</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　22.2 直角坐標(biāo)機(jī)器人</p><p>　　3.球坐標(biāo)型機(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)實(shí)現(xiàn)的。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但精度不很高。主要用于搬運(yùn)

24、作業(yè)。如圖2.3所示</p><p>　　圖2.3 球坐標(biāo)機(jī)器人</p><p>　　4.關(guān)節(jié)型機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、水下機(jī)器人和直角坐標(biāo)機(jī)器人等。按主要功能特征及應(yīng)用分類為移動(dòng)機(jī)器人、水下機(jī)器人、潔凈機(jī)器人、直角坐標(biāo)機(jī)器人、焊接機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人和軍用機(jī)器人等。如圖2.4所示</p><p>　　圖2.4關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)器人</p><p>　　2

25、.3機(jī)器人設(shè)計(jì)方案與論證</p><p>　　經(jīng)小組討論，鑒于直角坐標(biāo)型機(jī)器人沒有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度，不能完成任務(wù)書所給要求，關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)要求高，不易于完成結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)設(shè)計(jì)，且設(shè)計(jì)成本高于其他兩種機(jī)型，故確定選用圓拄直角坐標(biāo)型機(jī)器人作為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最終方案。</p><p>　　2.4機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1. 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)<

26、;/b></p><p>　　該機(jī)器人的自由度數(shù)為四，主要分為機(jī)身回轉(zhuǎn)部分，手臂縱向移動(dòng)，手臂橫向移動(dòng)，手爪的旋轉(zhuǎn)這四個(gè)部分，每個(gè)部分有一個(gè)自由度。其中機(jī)身回轉(zhuǎn)部件是靠電機(jī)是帶動(dòng)減速器等裝置來提供回轉(zhuǎn)自由度，從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人的手臂縱向移動(dòng)是靠電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠來提供移動(dòng)的，而機(jī)器人橫向移動(dòng)也是靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠提供伸縮性能的，手爪是靠汽缸來帶動(dòng)的。</p><p>　　

27、2. 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)動(dòng)力和速度參數(shù)，選擇驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)身回轉(zhuǎn)是靠帶電機(jī)帶動(dòng)聯(lián)軸器，然后連接減速器，減速器連接小齒輪，小齒輪帶動(dòng)大齒輪，大齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)機(jī)身以上部分的回轉(zhuǎn)機(jī)器人的手臂縱向移動(dòng)是靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其傳動(dòng)裝置是帶東滾珠絲杠和一個(gè)滑塊來提供移動(dòng)的，而機(jī)器人橫向移動(dòng)也是靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠提供伸縮性能的，手爪是靠汽缸來帶動(dòng)類似齒輪齒條的來進(jìn)行抓放，和汽缸來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p

28、><p>　　3.機(jī)器人工作原理介紹  </p><p>　　由用戶導(dǎo)引機(jī)器人，一步步按實(shí)際任務(wù)操作一遍，機(jī)器人在引導(dǎo)過程中自動(dòng)記憶每個(gè)動(dòng)作的位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、并自動(dòng)生成一個(gè)連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。一步步完成全部操作，實(shí)現(xiàn)示教與再現(xiàn)。如圖2.5所示</p><p>　　圖2.5 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人</p><p>　　3 手臂橫向移動(dòng)

29、部件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1手臂橫向移動(dòng)部件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　1.手臂橫向移動(dòng)移動(dòng)部件由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過齒形帶將動(dòng)力傳遞到滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，通過絲杠副將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，然后絲杠副與手臂相連，帶動(dòng)手臂實(shí)現(xiàn)橫向移動(dòng)。</p><p>　　2.手臂橫向移動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　該機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)元件讓然是電

30、動(dòng)機(jī)。傳動(dòng)裝置是齒形帶，滾珠絲杠，導(dǎo)向塊和導(dǎo)向柱。</p><p>　　該機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)原理是：電機(jī)通過齒形帶帶動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠通過導(dǎo)向滑塊和導(dǎo)向柱實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向作用。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)手臂的橫向移動(dòng)。</p><p><b>　　3.2 電機(jī)選擇</b></p><p>　　感應(yīng)電機(jī)特點(diǎn)分類：感應(yīng)電機(jī)就是轉(zhuǎn)子之間靠電磁的感應(yīng)，在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流以實(shí)現(xiàn)幾點(diǎn)能

31、量轉(zhuǎn)。感應(yīng)電機(jī)一般用于電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格便宜、運(yùn)動(dòng)方便</p><p>　　缺點(diǎn)：功率低、調(diào)速性能差</p><p>　　1.按工作電源分類 根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　2.按結(jié)構(gòu)及工作

32、原理分類 電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。 </

33、p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　3.按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類 電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分

34、為電容起動(dòng)式電動(dòng)機(jī)、電容盍式電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)和分相式電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　4.按用途分類 電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃

35、須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　控制用電動(dòng)機(jī)又分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。 </p><p>　　5.按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類 電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī)）。 </p&g

36、t;<p>　　6.按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類 電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。 </p><p>　　調(diào)速電動(dòng)機(jī)除可分為有級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、無級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、有級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和無極變速電動(dòng)機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速

37、電動(dòng)機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　3.3齒形帶</b></p><p>　　參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》卷2，選取齒形帶型號(hào)：420L050GB/13487</p><p>　?。?） 設(shè)計(jì)功率的計(jì)算</p><p><b>　　=</b></p>

38、<p><b>　　—設(shè)計(jì)功率（kw）</b></p><p>　　—傳遞的功率（kw）</p><p><b>　　—載荷修正系數(shù)</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　=0.75kw</b><

39、/p><p>　　=1.7（查表14.1—55）</p><p>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算==1.70.75=10275（kw）</p><p>　　(2) 選定帶型節(jié)距</p><p>　　結(jié)合=1.275kw， </p><p>　　由圖14.1—14得：</p><p>　　帶型取L型，節(jié)距=9.5

40、25mm</p><p>　　—小帶齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）</p><p><b>　　—節(jié)距（mm）</b></p><p><b>　?。?）小帶輪齒數(shù)</b></p><p>　　出表14.1—56得： =16，</p><p><b>　　取=27</

41、b></p><p>　?。?）小帶輪節(jié)圓直徑</p><p><b>　?。?） 大帶輪齒數(shù)</b></p><p><b>　　i—傳動(dòng)比</b></p><p>　　（6） 大齒輪節(jié)園直徑</p><p><b>　　園整取</b></

42、p><p><b>　?。?） 帶速</b></p><p><b>　　所以帶速合格</b></p><p>　　（8） 初定中心距</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得114.66mm</p><p><b>　　初定 </b></p>&l

43、t;p>　?。?） 帶長(zhǎng)及其齒數(shù)</p><p>　　查表14.1-15得：選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長(zhǎng)</p><p><b>　　齒數(shù)Z=82</b></p><p><b>　　（10）實(shí)際中心距</b></p><p><b>　　=</b></p><p

44、>　　=214.317mm</p><p>　　園速取a=215mm</p><p>　　(11) 小帶輪齒和齒數(shù)</p><p><b>　　=2.6</b></p><p>　　（12） 基本額定功率：</p><p>　　查表14.1-57得：基準(zhǔn)寬度</p><

45、;p>　　查找14.1-58得：如需工作拉力；</p><p><b>　　帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量：</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算得</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=2.035（KW）</p><p&

46、gt;<b>　?。?3） 寬帶</b></p><p>　　—嚙合齒數(shù)系數(shù)，=0.6</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：</b></p><p>　　查表14.1—52，取標(biāo)準(zhǔn)值=26.2mm</p><p>　　(14) 作用在軸上的力</p><p>&l

47、t;b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　3.4滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算與強(qiáng)度校核</p><p><b>　　查表計(jì)算</b></p><p>　　3.5軸承的選擇計(jì)算</p><p>　　根據(jù)絲杠軸徑，初步選用深溝球軸承6305</p><p>　　3.6緩沖裝置的設(shè)計(jì)

48、</p><p>　　為防止手臂在行程過程中與箱壁或其他部件發(fā)生碰撞，故需在手臂兩端加上緩沖裝置，手臂材料選用工業(yè)用橡膠,與手臂軸采用間隙配合。</p><p>　　3.7手臂箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　手臂箱體起著支持和固定手臂零部件，保證手臂系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)精度、良好潤(rùn)滑及可靠密封等重要作用。</p><p>　　1.箱體要有足夠的剛度&

49、lt;/p><p>　　箱體在加工過程和使用過程中，因受復(fù)雜的變相載荷而引起相應(yīng)的變形，若箱體的剛度不夠，會(huì)引起軸承孔中心線的偏斜，從而影響絲杠的傳動(dòng)精度，甚至由于載荷集中導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副的加速損壞。因此，確定箱體尺寸與形狀時(shí)，選用經(jīng)驗(yàn)公式:2×，確定箱體的壁厚為16mm</p><p><b>　　2.合理設(shè)計(jì)肋板</b></p><p>　

50、　在箱體的受載集中處設(shè)置肋板可以明顯提高局部剛度。加強(qiáng)肋的布置應(yīng)盡量使它受壓應(yīng)力以起支撐作用。</p><p>　　3.合理選用材料及毛坯</p><p>　　箱體常用灰鑄鐵制成。鑄鐵抗壓性能好，并具有一定的吸振形。</p><p>　　4.箱體應(yīng)有可靠的密封，便于傳動(dòng)件潤(rùn)滑和散熱</p><p>　　5.箱體應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性</p

51、><p>　　箱體的制造工藝性對(duì)箱體的質(zhì)量和成本，以及加工、裝配、使用和維修都有直接的影響。</p><p>　　(1)鑄造的工藝性：</p><p>　　設(shè)計(jì)鑄造箱體時(shí)，要考慮到制模、造型澆鑄和清理等工藝的方便。外應(yīng)力求簡(jiǎn)單，盡量減少沿拔模方向凸起的部分。</p><p>　　箱體壁厚力求均勻，過度平緩，金屬不要局部積聚。</p>

52、<p>　　(2)機(jī)械加工的工藝性</p><p>　　箱體結(jié)構(gòu)形狀有利于減少加工面積，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮減少工件與刀具的調(diào)整次數(shù)，以此來提高生產(chǎn)慮。</p><p>　　6.箱體形狀應(yīng)力求均勻、美觀</p><p>　　綜上所述，手臂箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1手臂箱體結(jié)構(gòu)</p><p

53、>　　4 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　4.1 機(jī)器人簡(jiǎn)圖</p><p>　　其中包括4個(gè)自由度，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和兩個(gè)移動(dòng)自由度。</p><p><b>　??？</b></p><p>　　4.2機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核</p><p>　　手臂部件是機(jī)器人的主要握持部件。它的

54、作用是支撐腕部和手部，并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　4.2.1手臂設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　1．手臂應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕</p><p>　?。?）根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸</p><p>　?。?）提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)距離</p><p>　　（3）合理布置作用

55、力的位置和方向</p><p><b>　　（4）注意簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　?。?）提高配置精度</b></p><p>　　2.手臂運(yùn)動(dòng)速度要高，慣性要小</p><p>　　（1）減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量</p><p>　?。?）減少手臂運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺

56、寸</p><p><b>　?。?）減少回轉(zhuǎn)半徑</b></p><p>　　3.手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活</p><p>　　為了減少手臂運(yùn)動(dòng)之間的磨擦阻力，應(yīng)盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦</p><p>　　總結(jié)：以上要求是相互制約的，應(yīng)該綜合考慮這些問題，只有這樣才能設(shè)計(jì)出完美良好的手臂部件</p><

57、;p><b>　　手臂的典型結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　雙導(dǎo)桿手臂伸縮結(jié)構(gòu)、雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)、活塞桿和齒輪齒結(jié)構(gòu)</p><p>　　綜合考慮，結(jié)合指導(dǎo)教師所給的參考資料，此次手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，絲杠副傳遞。</p><p>　　4.2.2手臂強(qiáng)度校核</p><p>　　1.手臂受力簡(jiǎn)圖如圖4.2所

58、示</p><p>　　圖4.2手臂受力簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　2.計(jì)算支反力</b></p><p><b>　　20</b></p><p>　　聯(lián)立以上各式得: </p><p><b>　　3.求出截面彎矩</b></p>

59、<p>　　4.計(jì)算手臂抗彎截面系數(shù)</p><p><b>　　5.手臂的計(jì)算應(yīng)力</b></p><p>　　所以:手臂設(shè)計(jì)滿足要求</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　使我也了解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過程，通

60、過對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了一定的的基礎(chǔ)。</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)我對(duì)M20工業(yè)機(jī)器人有了非常深刻的了解。我在設(shè)計(jì)過程中又對(duì)大學(xué)學(xué)到的理論知識(shí)進(jìn)一步鞏固，如《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 CAD制圖 《電氣控制基礎(chǔ)》 《液壓與氣壓傳動(dòng)》等。這是我們?cè)诋厴I(yè)之前對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次深入的綜合性復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有重要的地位。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，基本上掌握了機(jī)器加

61、工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)。并學(xué)會(huì)了使用和查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。最重要的是綜合利用所學(xué)理論知識(shí)，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計(jì)問題，鞏固和加深了所學(xué)所學(xué)到的東西。并在實(shí)際中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。這對(duì)我在以后的工作中有很大的幫助。</p><p>　　通過對(duì)機(jī)器手臂的設(shè)計(jì)使我深入了解了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的過程,這次設(shè)計(jì)在老師的指導(dǎo)下順利完成,對(duì)老師表示深深感謝。通過這幾個(gè)月對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)有了初步的了解，但是還很欠缺，只是

62、對(duì)機(jī)器人知道了個(gè)大概，同時(shí)也深深的體會(huì)到了作為科技工作者的不易，大量的公式計(jì)算每一步都很嚴(yán)謹(jǐn)不允許出現(xiàn)一點(diǎn)錯(cuò)誤。一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤就是不可挽回的錯(cuò)誤，科學(xué)技術(shù)是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟辉试S有一點(diǎn)的漏洞，需要有很強(qiáng)的理論作為依據(jù)，加上對(duì)科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度才能設(shè)計(jì)出性能良好并且能為人類服務(wù)的機(jī)器人，通過幾個(gè)人的合作加上XXX老師的指導(dǎo)，感覺到了集體的智慧，機(jī)器人手臂的計(jì)算強(qiáng)度的校核，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)這本書有了一定了解，也學(xué)會(huì)了一些查表的方法，總的一句話有付出就有收獲。

63、</p><p>　　能順利的完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。首先得助于XXX老師的細(xì)心指導(dǎo)，還有就是我們小組成員間合理的分工和小組成員的努力。在設(shè)計(jì)過程中，由于對(duì)M20工業(yè)機(jī)器人的工作原理缺乏全面的了解，缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中碰到許多問題。但是我們通過請(qǐng)教老師和咨詢同學(xué)，翻閱資料、查工具書，解決了設(shè)計(jì)中的一個(gè)另一個(gè)的問題。在這個(gè)過程中，使我對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了進(jìn)一步的了解，也了解了一些設(shè)計(jì)工具數(shù)的用途。同時(shí)，也鍛煉了相互之

64、間的協(xié)同工作的能力。在此，十分感謝XXX老師的悉心指導(dǎo)，感謝同學(xué)們的互相幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張鐵，謝存禧主編.機(jī)器人學(xué)，第一版，華南理工大學(xué)出版社，2001，9</p><p>　　[2]吳廣玉，姜復(fù)興主編.機(jī)器人工程導(dǎo)論，第一版，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988</p>

65、<p>　　[3]熊有倫，丁漢，劉恩滄主編，機(jī)器人學(xué)，第一版，機(jī)械工業(yè)出版社，1993</p><p>　　[4]崔正昀主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第一版，天津大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[5]賈名著主編.工程力學(xué)，第一版，天津大學(xué)出版社，1998</p><p>　　[6]廖念釗主編.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)，第三版，2002，</p>

66、<p>　　[7]孟憲員源，姜琪主編.機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用，第一版，機(jī)械工業(yè)出版社，2004 </p><p>　　[8]談欣柏主編.大學(xué)物理，第一版，天津大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[9]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第一版，化學(xué)工業(yè)出版社，2005 </p><p>　　[10]加騰一郎主編.機(jī)械手圖冊(cè)，第一版，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979<