焊接機(jī)器人總體設(shè)計(jì)

1、焊接機(jī)器人總體設(shè)計(jì)焊接機(jī)器人總體設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一臺(tái)焊接機(jī)器人，本文主要對(duì)焊接機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)部分進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)和分析。1焊接機(jī)器人總體設(shè)計(jì)的思路焊接機(jī)器人總體設(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1）根據(jù)焊接機(jī)器人系統(tǒng)索要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，明確所采用機(jī)器人的目的和任務(wù)；2）分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境；3)根據(jù)焊接機(jī)器人的工作要求和工作環(huán)境，基本上確定機(jī)器人的功能和方案。例如機(jī)器人的自由度、信息的存儲(chǔ)量、計(jì)

2、算機(jī)功能、承受力矩、動(dòng)作精度的要求、容許的運(yùn)動(dòng)范圍、靜動(dòng)載荷以及對(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1）根據(jù)系統(tǒng)的要求來確定機(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)形式和工作方式；2）擬訂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路線和空間作業(yè)圖；3）確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類型；4）選擇各部件的具體結(jié)構(gòu)以及尺寸，進(jìn)行機(jī)器人總裝圖的設(shè)計(jì)與裝配；5）繪制機(jī)器人的零件圖，并確定尺寸。2焊接機(jī)器人自由度和坐標(biāo)系的選擇焊接機(jī)器人自由度和坐標(biāo)系的選擇機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自

3、由度是指各機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件在三維空間就是固定坐標(biāo)系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)，對(duì)于每一個(gè)構(gòu)件來講，它有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)就說明其有幾個(gè)自由度。各運(yùn)動(dòng)部件和機(jī)構(gòu)自由度的總和就是機(jī)器人的自由度數(shù)。機(jī)器人的手部要像人手一樣靈活的完成各種動(dòng)作是比較困難的，因?yàn)槿说氖质怯墒种浮⒄?、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)踐過程中沒有必要需要機(jī)器人的手有這么多的自由度一般為36個(gè)（不包括手部）此次設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人為4自由度，四個(gè)自由度分別為：腕部的回

4、轉(zhuǎn)；小臂部分的伸縮；大臂部分的回轉(zhuǎn)；大臂部分的伸縮。關(guān)節(jié)型機(jī)器人系統(tǒng)的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)空間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，參見圖21（d）。關(guān)節(jié)型機(jī)器人有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。但是相對(duì)機(jī)器人本體尺寸，、因此其工作空間比較大。這種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛并且在生活中也較為常見，例如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛運(yùn)用這種類型的機(jī)器人。關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，有兩種類型水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。根據(jù)要求及在工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的用途，此

5、次設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人采用是第一種機(jī)器人即直角坐標(biāo)型機(jī)器人。圖21四種機(jī)器人坐標(biāo)形式3焊接機(jī)器人傳動(dòng)方案論證焊接機(jī)器人傳動(dòng)方案論證焊接機(jī)器人（直角坐標(biāo)型）的驅(qū)動(dòng)方式有液壓式、氣動(dòng)式和電動(dòng)機(jī)式三種。(1)液壓驅(qū)動(dòng):是指動(dòng)源發(fā)動(dòng)機(jī)或者電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓油泵產(chǎn)生壓力油，壓力油的壓力能再去驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，由液壓馬達(dá)產(chǎn)生并且提供機(jī)器需要的動(dòng)力。是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封

6、裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高(2)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)常用于開關(guān)控制和順序控制的機(jī)器人，相比于液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)由于壓縮空氣動(dòng)力粘度和動(dòng)力粘度都相對(duì)較小，并且空氣的摩擦力較小，因此氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人容易達(dá)到高速；因?yàn)榭衫霉S集中空氣體a)直角坐標(biāo)型b)圓柱坐標(biāo)型c