【正文】 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(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)型機(jī)器人的手腕用于焊接、噴漆等方面。通過合理的設(shè)計(jì)計(jì)算，擬定了手腕的傳動(dòng)路徑，選用直流電動(dòng)機(jī)，合理布置了電機(jī)、軸和齒輪，設(shè)計(jì)了齒輪和軸的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了擺腕、轉(zhuǎn)腕和提腕的三個(gè)自由度的要求。設(shè)計(jì)中大多采用了標(biāo)準(zhǔn)件和常用件，降低了設(shè)計(jì)和制造成本。關(guān)鍵詞：自由度，關(guān)節(jié)型機(jī)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(xiàn)綜述（國內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀） 2 機(jī)器人的現(xiàn)狀與發(fā)展 32手腕結(jié)構(gòu)的確定 74電機(jī)的選擇 8 8 85總傳動(dòng)比的確定及傳動(dòng)比的分配 9 9 96齒輪設(shè)計(jì) 10 7軸的設(shè)計(jì)與校核 8控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC的IO圖繪制 PLC梯形圖設(shè)計(jì) 結(jié)論 參考文獻(xiàn) 致謝 1緒論 選題背景及其意義 本題設(shè)計(jì)的是關(guān)節(jié)型機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)，主要是整體方案設(shè)計(jì)和手腕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，此課題來源于實(shí)際生產(chǎn)，對(duì)于目前手工電弧焊接效率低，操作環(huán)境差，而且對(duì)操作員技術(shù)熟練成都要求高，因此采用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)操作的柔性自動(dòng)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件。題目要求是：動(dòng)作范圍：手腕回轉(zhuǎn),擺動(dòng),旋轉(zhuǎn)。各軸最大速度要求：。額定載荷，最大速度。腕部最大負(fù)荷：5kg。機(jī)器人是近30年發(fā)展起來的一種典型的、機(jī)電一體化的、獨(dú)立的自動(dòng)化生產(chǎn)工具。在制造工業(yè)中，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)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(shù)革命的一個(gè)重要內(nèi)容。自古以來,人們所設(shè)想的機(jī)器人一般是一種在外形和功能上均能模擬人類智能的機(jī)器。特別是在20世紀(jì)20年代前后,捷克和美國的一些科幻作家創(chuàng)作了一批關(guān)于未來機(jī)器人與人類共處中可能發(fā)生的故事之類的文學(xué)作品,更使機(jī)器人在人們的思想中成為一種無所不能的“超人”。在現(xiàn)實(shí)生活中,一些民間工匠根據(jù)這些文學(xué)描繪,也制造出一些仿人或仿生的機(jī)器人。然而在當(dāng)時(shí)的科技條件下,要使機(jī)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(shè)想了一種可控制的機(jī)械手,他首先突破了對(duì)機(jī)器人的傳統(tǒng)觀點(diǎn),提出機(jī)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(shè)計(jì)制作了世界上第一臺(tái)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置,發(fā)表了《適用于重復(fù)作業(yè)的通用性工業(yè)機(jī)器人》一文,并獲得了美國專利。戴沃爾將遙控操縱器的關(guān)節(jié)型連桿機(jī)構(gòu)與數(shù)控機(jī)床的伺服軸聯(lián)結(jié)在一起,預(yù)定的機(jī)械手動(dòng)作一經(jīng)編程輸入后,機(jī)械等就可以離開人的輔助而獨(dú)立運(yùn)行。這種機(jī)器人也可以接受示教而完成各種簡單任務(wù)。示教過程中操作者用手帶動(dòng)機(jī)械手依次通過工作任務(wù)的各個(gè)位置，這些位置序列記錄在數(shù)字存儲(chǔ)器中，任務(wù)的執(zhí)行過程中，機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動(dòng)下再現(xiàn)出那些位置序列。 文獻(xiàn)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(yīng)等問題的日益突顯。尋找可持續(xù)的能源近年來，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，種種跡象表明工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代已經(jīng)到來，工業(yè)機(jī)器人極有可能成為下一個(gè)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)正處于前所未有的機(jī)遇期，政策紅利、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)需求釋放等機(jī)遇疊加，但中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展卻不盡如人意，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展緩慢。工業(yè)機(jī)器人是生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，可用于安裝、制造、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件、電氣電子、化工、工程機(jī)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(yīng)用領(lǐng)域廣泛。產(chǎn)業(yè)具備加速發(fā)展條件，中國工業(yè)機(jī)器人的規(guī)模、分布、技術(shù)、應(yīng)用是產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展的基礎(chǔ)和條件?？傮w來看，中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)處于起步期，整體規(guī)模較小；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(shù)投入雖逐年增長，但核心技術(shù)尚未產(chǎn)業(yè)化；人力替代需求旺盛，市場應(yīng)用前景廣闊?！　H工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)資料顯示，2008~2012年，我國工業(yè)機(jī)器人平均每年安裝量約15000臺(tái)，2012年新安裝量24800臺(tái)。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)過20多年發(fā)展，基本實(shí)現(xiàn)了從試驗(yàn)、引進(jìn)到自主開發(fā)的轉(zhuǎn)變。中國目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人。但我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)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(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域較窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比仍有差距；自主創(chuàng)新不足，諸多技術(shù)方面停留在仿制層面，關(guān)鍵零部件依賴進(jìn)口，特別是在高性能交流伺服電機(jī)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(shù)較弱，直接影響工業(yè)機(jī)器人的控制精度?！　‘?dāng)前，我國的機(jī)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(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。目前，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于內(nèi)外部機(jī)遇疊加的重要發(fā)展期，工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)推動(dòng)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(shí)，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)過初期的技術(shù)積累和產(chǎn)品市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大，正逐步接近產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的臨界點(diǎn)。工業(yè)機(jī)器人是我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)必不可少的高端裝備，是我國“十二五”規(guī)劃中重點(diǎn)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(chǔ)。隨著我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的逐步推進(jìn)，對(duì)以工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備了基礎(chǔ)技術(shù)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，改變?cè)械漠a(chǎn)業(yè)形態(tài)。在信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上積累的商業(yè)模式創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了可資借鑒的良好經(jīng)驗(yàn)。機(jī)器人的應(yīng)用，是從特種作業(yè)領(lǐng)域，逐漸向工業(yè)裝備領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模市場拓展的，目前在眾多領(lǐng)域已呈爆發(fā)式增長?！　⊥瑫r(shí)，中國工業(yè)機(jī)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，難以適應(yīng)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)化加速發(fā)展的