機器人畢業(yè)設(shè)計5

1、<p>　　1機器人國內(nèi)外發(fā)展概況</p><p><b>　　1.1 機器人定義</b></p><p>　　我國科學(xué)家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機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、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。在研究和開發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機器人的過程中，人們逐步認

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

3、初仿人型機器人和工業(yè)機器人所具有的形狀，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，從而為機器人技術(shù)開辟出更加廣闊的發(fā)展空間。</p><p>　　1.2機器人國內(nèi)外發(fā)展概況</p><p>　　首先介紹一下機器人產(chǎn)生的背景，機器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，同時，為社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了一個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)中各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的經(jīng)濟的發(fā)展。比如說日本，戰(zhàn)后以后開始進行汽車的工業(yè)，那么這時候由于它人力的缺乏，它迫切需要一種機器人來進行大批量的制造，提高生產(chǎn)效率降低人的勞動強度，這是從社會發(fā)展需求本身的一個需求。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發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中,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，實現(xiàn)人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個客觀需要。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)，計算機技術(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)展機器人?那么簡單說，機器人有三個方面是我們必要去發(fā)展的理由:一個是機器人干人不愿意干

6、的事，把人從有毒的、有害的、高溫的或危險的，這樣的環(huán)境中解放出來，同時機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,一天焊幾千個點，就重復(fù)性的勞動，一方面他很累，但是產(chǎn)品的質(zhì)量仍然很低；另一方面機器人干人干不了的活，這也是非常重要的機器人發(fā)展的一個理由，比方說人們對太空的認識，人上不去的時候，叫機器人上天，上月球，以及到海洋，進入到人體的小機器人，以及在微觀環(huán)境下，對原子分子進行搬遷的機器人，都是人們

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

8、焊的過程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對于外界的環(huán)境沒有感知，這個力操作力的大小，這個工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實際上這種從第一代機器人，也就存在它這種缺陷，因此，在20世紀70年代后期，人們開始研究第二代機器人，叫帶感覺的機器人，這種帶感覺的機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、聽覺和人進行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機器人抓一個物體的時候，它實際上力的大小能感覺出來，它能夠通

9、過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。抓一個雞蛋，它能通過一個觸覺，知道它的力的大小和滑動的情況。</p><p>　　那么第三代機器人，也是我們機器人學(xué)中一個理想的所追求的最高級的階段，叫智能機器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運動，感知思維和人機通訊的這種功能和機能，那么這個目前的發(fā)展還是相對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器人實際上并沒有存在，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>　　那么從三代機器人發(fā)展過程中，從另一個方面，我們對機器人從應(yīng)用的角度進行了分類，比如說工業(yè)機器人，它包括點焊、弧焊、噴漆、搬運、碼垛，在工業(yè)現(xiàn)場中工作的這種機器人，我們統(tǒng)稱為工業(yè)機器人，那么從不同的應(yīng)用中，到水下去作業(yè)的叫水下機器人，到空間作業(yè)的叫空間機器人，同時又存在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)，對醫(yī)療機器人叫醫(yī)用機器人，還包括娛樂

11、機器人，建筑和居室上用的機器人，所以從應(yīng)用分類，它包括從行業(yè)、應(yīng)用角度，也可以進行這樣簡單的分類。</p><p>　　下面我簡單介紹一下我國機器人發(fā)展的基本概況。剛才談到了日本在20世紀60年代和美國都在開始進行機器人的研究，由于我們國家存在很多其他的各種因素、問題。我們國家在機器人的研究，在20世紀70年代后期，當(dāng)時我們在國家北京舉辦一個日本的工業(yè)自動化產(chǎn)品展覽會，在這個會上有兩個產(chǎn)品，一個是數(shù)控機床，一個是

12、工業(yè)機器人，這個時候，我們國家的許多學(xué)者，看到了這樣一個方向，開始進行了機器人的研究，但是這時候研究，基本上還局限于理論的探討階段，那么真正進行機器人研究的時候，是在七五、八五、九五、十五將近這二十年的發(fā)展，發(fā)展最迅速的時候，是在1986年我們國家成立了863計劃是高技術(shù)發(fā)展計劃，就將機器人技術(shù)作為一個重要的發(fā)展的主題，國家投入將近幾個億的資金開始進行了機器人研究，使得我們國家在機器人這一領(lǐng)域得到很速地發(fā)展。機器人雖已步入而立之年，但機

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“機器人之年”。30多年來，機器人已經(jīng)歷了第一代示教再現(xiàn)型機器人，并發(fā)展到第二代感覺型機器人，正進入第三代智能型機器人。息或程序（而不是通過運動示教）來進行操作的機器人；智能機器人——通</p><p>　　(1)日本的機器人概況</p><p>　　日本川崎重工業(yè)公司在1968年從美國恩格爾公司買得了機器人專利

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

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

16、gt;　　(4)前蘇聯(lián)的機器人概況</p><p>　　前蘇聯(lián)發(fā)展機器人的方向主要有兩個：一是優(yōu)先發(fā)展經(jīng)濟效益較高的生產(chǎn)部門和直接影響工人健康的場所；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)部門使用機器人。蘇聯(lián)解體以前已開始研制帶有控制器（以微型計算機為基礎(chǔ)）的更復(fù)雜和昂貴的工業(yè)機器人。前蘇聯(lián)還通過原經(jīng)互會國家，采取協(xié)作和專業(yè)化形式加速工業(yè)機器人的生產(chǎn)。</p><p><b&

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

18、.1機器人的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　(1) 額定負荷： 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：手臂相對垂直軸300度； 手腕相對縱軸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-松開時間： 2 s</p><p>　　(8) 被加持零件直徑： </p>

20、<p>　　2.2 機器人的坐標形式</p><p>　　機器人的坐標可分為四類：直角坐標、圓柱坐標、球坐標、關(guān)節(jié)機器人。</p><p>　　1.直角坐標機器人的特點：</p><p>　　(1) 多自由度運動，每個運動自由度之間的空間夾角為直角。</p><p>　　(2)自動控制的，可重復(fù)編程，所有的運動均按程序運行。<

21、;/p><p>　　(3) 一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、機械系統(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 直角坐標機器人</p><p>　　2.圓柱坐標型機器人。包括上下圓盤的旋轉(zhuǎn)臺相對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)有一對臂驅(qū)動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)動裝置，相對于框架旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺，相對于旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)絲杠，并相對于旋轉(zhuǎn)臺旋各軸如圖2.2所示</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　22.2 直角坐標機器人</p><p>　　3.球坐標型機器人的空間運動是由兩個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動實現(xiàn)的。這種機器人結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但精度不很高。主要用于搬運

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

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

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

27、2. 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計</p><p>　　根據(jù)動力和速度參數(shù)，選擇驅(qū)動方式，機身回轉(zhuǎn)是靠帶電機帶動聯(lián)軸器，然后連接減速器，減速器連接小齒輪，小齒輪帶動大齒輪，大齒輪帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤帶動機身以上部分的回轉(zhuǎn)機器人的手臂縱向移動是靠電機驅(qū)動，其傳動裝置是帶東滾珠絲杠和一個滑塊來提供移動的，而機器人橫向移動也是靠電動機帶動滾珠絲杠提供伸縮性能的，手爪是靠汽缸來帶動類似齒輪齒條的來進行抓放，和汽缸來進行旋轉(zhuǎn)運動。</p

28、><p>　　3.機器人工作原理介紹  </p><p>　　由用戶導(dǎo)引機器人，一步步按實際任務(wù)操作一遍，機器人在引導(dǎo)過程中自動記憶每個動作的位置、姿態(tài)、運動參數(shù)、并自動生成一個連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。一步步完成全部操作，實現(xiàn)示教與再現(xiàn)。如圖2.5所示</p><p>　　圖2.5 圓柱坐標機器人</p><p>　　3 手臂橫向移動

29、部件設(shè)計</p><p>　　3.1手臂橫向移動部件設(shè)計的設(shè)計方案</p><p>　　1.手臂橫向移動移動部件由電機驅(qū)動，通過齒形帶將動力傳遞到滾珠絲杠機構(gòu)，通過絲杠副將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，然后絲杠副與手臂相連，帶動手臂實現(xiàn)橫向移動。</p><p>　　2.手臂橫向移動部件的結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　該機構(gòu)的驅(qū)動元件讓然是電

30、動機。傳動裝置是齒形帶，滾珠絲杠，導(dǎo)向塊和導(dǎo)向柱。</p><p>　　該機構(gòu)的主要運動原理是：電機通過齒形帶帶動滾珠絲杠，滾珠絲杠通過導(dǎo)向滑塊和導(dǎo)向柱實現(xiàn)導(dǎo)向作用。進而實現(xiàn)手臂的橫向移動。</p><p><b>　　3.2 電機選擇</b></p><p>　　感應(yīng)電機特點分類：感應(yīng)電機就是轉(zhuǎn)子之間靠電磁的感應(yīng)，在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流以實現(xiàn)幾點能

31、量轉(zhuǎn)。感應(yīng)電機一般用于電動機。</p><p>　　優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格便宜、運動方便</p><p>　　缺點：功率低、調(diào)速性能差</p><p>　　1.按工作電源分類 根據(jù)電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。 </p><p>　　2.按結(jié)構(gòu)及工作

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

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

34、為電容起動式電動機、電容盍式電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式電動機和分相式電動機。 </p><p>　　4.按用途分類 電動機按用途可分為驅(qū)動用電動機和控制用電動機。 </p><p>　　驅(qū)動用電動機又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風(fēng)、電動剃

35、須刀等）用電動機及其它通用小型機械設(shè)備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機。 </p><p>　　控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動機等。 </p><p>　　5.按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類 電動機按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。 </p&g

36、t;<p>　　6.按運轉(zhuǎn)速度分類 電動機按運轉(zhuǎn)速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電動機。 </p><p>　　低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動機等。 </p><p>　　調(diào)速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無極變速電動機外，還可分為電磁調(diào)速電動機、直流調(diào)速

37、電動機、PWM變頻調(diào)速電動機和開關(guān)磁阻調(diào)速電動機。</p><p><b>　　3.3齒形帶</b></p><p>　　參照《機械設(shè)計手冊》卷2，選取齒形帶型號：420L050GB/13487</p><p>　?。?） 設(shè)計功率的計算</p><p><b>　　=</b></p>

38、<p><b>　　—設(shè)計功率（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>　?。?） 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>　?。?） 帶長及其齒數(shù)</p><p>　　查表14.1-15得：選取標準節(jié)線長</p><p><b>　　齒數(shù)Z=82</b></p><p><b>　?。?0）實際中心距</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>　?。?2） 基本額定功率：</p><p>　　查表14.1-57得：基準寬度</p><

45、;p>　　查找14.1-58得：如需工作拉力；</p><p><b>　　帶單位長度的質(zhì)量：</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)計算得</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)計算得：</b></p><p>　　查表14.1—52，取標準值=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)計計算與強度校核</p><p><b>　　查表計算</b></p><p>　　3.5軸承的選擇計算</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

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</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)運轉(zhuǎn)精度、良好潤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，會引起軸承孔中心線的偏斜，從而影響絲杠的傳動精度，甚至由于載荷集中導(dǎo)致運動副的加速損壞。因此，確定箱體尺寸與形狀時，選用經(jīng)驗公式:2×，確定箱體的壁厚為16mm</p><p><b>　　2.合理設(shè)計肋板</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，便于傳動件潤滑和散熱</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)計鑄造箱體時，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)計時應(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)計如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1手臂箱體結(jié)構(gòu)</p><p

53、>　　4 機器人運動分析</p><p>　　4.1 機器人簡圖</p><p>　　其中包括4個自由度，兩個旋轉(zhuǎn)自由度和兩個移動自由度。</p><p><b>　??？</b></p><p>　　4.2機器人手臂設(shè)計與強度校核</p><p>　　手臂部件是機器人的主要握持部件。它的

54、作用是支撐腕部和手部，并帶動它們作空間運動。</p><p>　　4.2.1手臂設(shè)計的基本要求</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距離</p><p>　?。?）合理布置作用

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

56、寸</p><p><b>　?。?）減少回轉(zhuǎn)半徑</b></p><p>　　3.手臂動作應(yīng)該靈活</p><p>　　為了減少手臂運動之間的磨擦阻力，應(yīng)盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦</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)計采用電機驅(qū)動，絲杠副傳遞。</p><p>　　4.2.2手臂強度校核</p><p>　　1.手臂受力簡圖如圖4.2所

58、示</p><p>　　圖4.2手臂受力簡圖</p><p><b>　　2.計算支反力</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.計算手臂抗彎截面系數(shù)</p><p><b>　　5.手臂的計算應(yīng)力</b></p><p>　　所以:手臂設(shè)計滿足要求</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　使我也了解了當(dāng)前國內(nèi)外在此方面的一些先進生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機械手設(shè)計的一般過程，通

60、過對機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計作了系統(tǒng)的設(shè)計，掌握了一定的的基礎(chǔ)。</p><p>　　通過這次設(shè)計我對M20工業(yè)機器人有了非常深刻的了解。我在設(shè)計過程中又對大學(xué)學(xué)到的理論知識進一步鞏固，如《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 CAD制圖 《電氣控制基礎(chǔ)》 《液壓與氣壓傳動》等。這是我們在畢業(yè)之前對所學(xué)知識的一次深入的綜合性復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(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)計中，基本上掌握了機器加

61、工工藝規(guī)程的設(shè)計。并學(xué)會了使用和查閱各種設(shè)計資料、手冊、國家標準。最重要的是綜合利用所學(xué)理論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題，鞏固和加深了所學(xué)所學(xué)到的東西。并在實際中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。這對我在以后的工作中有很大的幫助。</p><p>　　通過對機器手臂的設(shè)計使我深入了解了機器人運動的過程,這次設(shè)計在李老師的指導(dǎo)下順利完成,對李老師表示深深感謝。通過這幾個月對機器人設(shè)計有了初步的了解，但是還很欠缺，

62、只是對機器人知道了個大概，同時也深深的體會到了作為科技工作者的不易，大量的公式計算每一步都很嚴謹不允許出現(xiàn)一點錯誤。一旦出現(xiàn)錯誤就是不可挽回的錯誤，科學(xué)技術(shù)是非常嚴謹?shù)牟辉试S有一點的漏洞，需要有很強的理論作為依據(jù)，加上對科學(xué)的嚴謹態(tài)度才能設(shè)計出性能良好并且能為人類服務(wù)的機器人，通過幾個人的合作加上李老師的指導(dǎo)，感覺到了集體的智慧，機器人手臂的計算強度的校核，對機械設(shè)計這本書有了一定了解，也學(xué)會了一些查表的方法，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。首先得助于李蕊老師的細心指導(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)計過程中，由于對M20工業(yè)機器人的工作原理缺乏全面的了解，缺乏設(shè)計經(jīng)驗，導(dǎo)致在設(shè)計中碰到許多問題。但是我們通過請教老師和咨詢同學(xué)，翻閱資料、查工具書，解決了設(shè)計中的一個另一個的問題。在這個過程中，使我對所學(xué)的知識有了進一步的了解，也了解了一些設(shè)計工具數(shù)的用途。同時，也鍛煉了相互之間

64、的協(xié)同工作的能力。在此，十分感謝李蕊老師的悉心指導(dǎo)，感謝同學(xué)們的互相幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]張鐵，謝存禧主編.機器人學(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.機器人工程導(dǎo)論，第一版，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988</p>&l

65、t;p>　　[3]熊有倫，丁漢，劉恩滄主編，機器人學(xué)，第一版，機械工業(yè)出版社，1993</p><p>　　[4]崔正昀主編.機械設(shè)計基礎(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.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)，第三版，2002，</p>&l

66、t;p>　　[7]孟憲員源，姜琪主編.機構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用，第一版，機械工業(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.機械設(shè)計手冊，第一版，化學(xué)工業(yè)出版社，2005 </p><p>　　[10]加騰一郎主編.機械手圖冊，第一版，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979</p