【正文】 關節(jié)型機器人腕部結構及控制系統(tǒng)設計摘 要為了提高生產(chǎn)效率，滿足一些特定的工作要求，本題設計的關節(jié)型機器人的手腕用于焊接、噴漆等方面。通過合理的設計計算，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，設計了齒輪和軸的結構，實現(xiàn)了擺腕、轉(zhuǎn)腕和提腕的三個自由度的要求。設計中大多采用了標準件和常用件，降低了設計和制造成本。關鍵詞：自由度，關節(jié)型機器人，手腕ABSRACTIn order to improve production efficiency and meet some of the specific requirements, design of ontology of robot wrist joints used for welding, paint, etc. Through the reasonable design calculation, the transmission path, choose the wrist, reasonable decorate a dc motor, gear axle and gear axle, design and realization of the structure, the pendulum wrist, turn the wrist and wrist three degrees of freedom. In the design of the standard and mon people, the design and manufacturing cost.Keywords: freedom, Joint robot, The wrist目錄1 緒論 1 選題背景及意義 1 文獻綜述（國內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀） 2 機器人的現(xiàn)狀與發(fā)展 32手腕結構的確定 74電機的選擇 8 8 85總傳動比的確定及傳動比的分配 9 9 96齒輪設計 10 7軸的設計與校核 8控制系統(tǒng)設計 PLC的IO圖繪制 PLC梯形圖設計 結論 參考文獻 致謝 1緒論 選題背景及其意義 本題設計的是關節(jié)型機器人腕部結構，主要是整體方案設計和手腕的結構設計及控制系統(tǒng)設計，此課題來源于實際生產(chǎn)，對于目前手工電弧焊接效率低，操作環(huán)境差，而且對操作員技術熟練成都要求高，因此采用機器人技術，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)力，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，改善勞動條件。題目要求是：動作范圍：手腕回轉(zhuǎn),擺動,旋轉(zhuǎn)。各軸最大速度要求：。額定載荷，最大速度。腕部最大負荷：5kg。機器人是近30年發(fā)展起來的一種典型的、機電一體化的、獨立的自動化生產(chǎn)工具。在制造工業(yè)中，應用工業(yè)機器人技術是提高生產(chǎn)過程自動化，改善勞動條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一，也是新技術革命的一個重要內(nèi)容。自古以來,人們所設想的機器人一般是一種在外形和功能上均能模擬人類智能的機器。特別是在20世紀20年代前后,捷克和美國的一些科幻作家創(chuàng)作了一批關于未來機器人與人類共處中可能發(fā)生的故事之類的文學作品,更使機器人在人們的思想中成為一種無所不能的“超人”。在現(xiàn)實生活中,一些民間工匠根據(jù)這些文學描繪,也制造出一些仿人或仿生的機器人。然而在當時的科技條件下,要使機器人具有某種特殊的“智能”而成為“超人”,顯然是不可能的。美國的戴沃爾設想了一種可控制的機械手,他首先突破了對機器人的傳統(tǒng)觀點,提出機器人并不一定必須像人,但是必須能做一些人的工作。1954年,他依據(jù)這一想法設計制作了世界上第一臺機器人實驗裝置,發(fā)表了《適用于重復作業(yè)的通用性工業(yè)機器人》一文,并獲得了美國專利。戴沃爾將遙控操縱器的關節(jié)型連桿機構與數(shù)控機床的伺服軸聯(lián)結在一起,預定的機械手動作一經(jīng)編程輸入后,機械等就可以離開人的輔助而獨立運行。這種機器人也可以接受示教而完成各種簡單任務。示教過程中操作者用手帶動機械手依次通過工作任務的各個位置，這些位置序列記錄在數(shù)字存儲器中，任務的執(zhí)行過程中，機器人的各個關節(jié)在伺服驅(qū)動下再現(xiàn)出那些位置序列。 文獻綜述（國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢） 隨著全球能源短缺、環(huán)境污染以及溫室效應等問題的日益突顯。尋找可持續(xù)的能源近年來，工業(yè)機器人的應用越來越廣泛，種種跡象表明工業(yè)自動化時代已經(jīng)到來，工業(yè)機器人極有可能成為下一個迎來爆發(fā)式增長的新興產(chǎn)業(yè)。另一方面，中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)正處于前所未有的機遇期，政策紅利、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求釋放等機遇疊加，但中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展卻不盡如人意，產(chǎn)業(yè)化進程發(fā)展緩慢。工業(yè)機器人是生產(chǎn)過程中的關鍵設備，可用于安裝、制造、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應用于汽車及汽車零部件、電氣電子、化工、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，應用領域廣泛。產(chǎn)業(yè)具備加速發(fā)展條件，中國工業(yè)機器人的規(guī)模、分布、技術、應用是產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展的基礎和條件?？傮w來看，中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)處于起步期，整體規(guī)模較??；受產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段影響，龍頭企業(yè)多分布在研發(fā)集中的東北地區(qū)；技術投入雖逐年增長，但核心技術尚未產(chǎn)業(yè)化；人力替代需求旺盛，市場應用前景廣闊。　　國際工業(yè)機器人協(xié)會統(tǒng)計資料顯示，2008~2012年，我國工業(yè)機器人平均每年安裝量約15000臺，2012年新安裝量24800臺。工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)過20多年發(fā)展，基本實現(xiàn)了從試驗、引進到自主開發(fā)的轉(zhuǎn)變。中國目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產(chǎn)了部分機器人關鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。但我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的差距，主要體現(xiàn)在：產(chǎn)品可靠性、精確度低于國外產(chǎn)品；機器人應用領域較窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術與國外比仍有差距；自主創(chuàng)新不足，諸多技術方面停留在仿制層面，關鍵零部件依賴進口，特別是在高性能交流伺服電機和高精密減速器方面的差距尤為明顯；在加工工藝方面，國內(nèi)廠商的熱處理技術較弱，直接影響工業(yè)機器人的控制精度?！　‘斍埃覈臋C器人生產(chǎn)品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本高，而且質(zhì)量、可靠性都不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關鍵技術，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。目前，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于內(nèi)外部機遇疊加的重要發(fā)展期，工業(yè)轉(zhuǎn)型升級推動裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人口增長趨勢有利于釋放市場容量、商業(yè)模式創(chuàng)新活躍。同時，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)過初期的技術積累和產(chǎn)品市場規(guī)模的不斷擴大，正逐步接近產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的臨界點。工業(yè)機器人是我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級必不可少的高端裝備，是我國“十二五”規(guī)劃中重點發(fā)展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，也是其他新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎。隨著我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的逐步推進，對以工業(yè)機器人為代表的智能裝備的需求，將呈爆發(fā)式增長。 工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展與商業(yè)模式的創(chuàng)新密不可分。工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備了基礎技術條件，足以支撐產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展。商業(yè)模式的建立有利于加快形成工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系，改變原有的產(chǎn)業(yè)形態(tài)。在信息技術、互聯(lián)網(wǎng)技術基礎上積累的商業(yè)模式創(chuàng)新經(jīng)驗，為工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了可資借鑒的良好經(jīng)驗。機器人的應用，是從特種作業(yè)領域，逐漸向工業(yè)裝備領域進行大規(guī)模市場拓展的，目前在眾多領域已呈爆發(fā)式增長?！　⊥瑫r，中國工業(yè)機器人面臨巨大挑戰(zhàn)。產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏戰(zhàn)略層面規(guī)劃，難以