三自由度工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計-wenkub
2022-11-16 18:00:33 本頁面
【正文】 ，它控制驅(qū)動系統(tǒng)，讓執(zhí)行機構(gòu)按照規(guī)定的要求進行工作、并檢測其正確與否。 1．執(zhí)行系統(tǒng) 執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機器人完成握取工件（或工具）實現(xiàn)所需的各種運動的機械部件，包括：手部、腕部、臂部，還有機身和行走機構(gòu)。 工業(yè)機器人的組成 工業(yè)機器人一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)組成。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速 更新?lián)Q代起著十分重要的作用。通常所說的“工業(yè)機器人”是一種能模擬人的手、臂的部分動作，按照 預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置。關(guān)鍵在于三軸 （臂）的傳動系統(tǒng)的設(shè)計以及整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免運動的干涉。工業(yè)機器人和基本工藝裝備、輔助手段以及控制裝置一起形成各種不同形式的機器人技術(shù)綜合體 — 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)模塊。工業(yè)機器人是多品種的經(jīng)常更換產(chǎn)品的生產(chǎn)過程自動化的通用手段。三自由度工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 引言 在加速科技進步中，機械制造業(yè)的發(fā)展起著關(guān)鍵的作用，其任務(wù)是在工業(yè)生產(chǎn)中迅速將工藝裝備的獨立單元變?yōu)樽詣踊C合體（自動化工段，生產(chǎn)線和自動化車間），將來甚至實現(xiàn)自動化工廠。在機械制造中，工業(yè)機器人既有效地用于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)組成工藝裝備的基本工序中，也有效地用于輔助操作中。 隨著工業(yè)技術(shù)和經(jīng)濟的驚人發(fā)展，標志著多品種中、小批量生產(chǎn)最新水平的 FMS（柔性制造系統(tǒng)）， FA（工廠自動化）技術(shù)更加引人注目；作為 FMS、 FA 技術(shù)重要組成之一的工業(yè)機器人技術(shù)也將得到迅速發(fā)展。 但在本次設(shè)計中出于公司的要求 ,我主要負責第一臂與底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ,在設(shè)計中 趙勇彪 老師給予了很大的指導(dǎo)和幫助，在此謹致謝意。而它與“機械手”有一些區(qū)別：“工業(yè)機器人”多數(shù)指程序可變的獨立的抓取、搬運工件、操縱工具的裝置；“機械手”多數(shù)是指附屬于主機、程序固定的自動抓取、操作裝置。工業(yè)機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。如圖 11 所示。 2．驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是向執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動力的裝置。一般常見的為電氣與電子回路控制，計算機控制系統(tǒng)也不斷增多。工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展必將對社會經(jīng)濟和生產(chǎn)力發(fā)展產(chǎn)生更加深遠的影響。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速器、檢測系統(tǒng)三為一體；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問世。 6．當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。 我國的工業(yè)機器人從 80 年代“七五”計劃科技攻堅開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技 攻堅，目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；其中有 130 多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得廣泛應(yīng)用，弧焊機器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。 我國的智能機器人和特種機器人在“ 863”計劃的支持下，也取得了不少成果。 設(shè)計的任務(wù)要求 本次設(shè)計是針對三軸工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在實際生產(chǎn)（如噴漆、焊接、裝配等）中被廣泛應(yīng)用的工業(yè)機器人，示教再現(xiàn)型還是較多。信息處理裝置通過信息傳輸裝置與機器人本體相連，多用于智能機器人。 第一軸（大臂）的結(jié)構(gòu) 大臂的結(jié)構(gòu)圖（圖 21）及其傳動原理簡圖（圖 21）： 圖 21 圖 22 第一臂，也即大臂，該手臂實現(xiàn)工業(yè)機器人的回轉(zhuǎn)運動，整個系統(tǒng)由伺服電動機驅(qū)動。第一軸采用的是齒輪傳動，第二軸、第三軸則采用的是擺線針輪行星齒輪傳動。而在這里采用此傳動，則需要兩級傳動才能滿足要求，蝸桿蝸輪的傳動是兩軸交錯的，這樣一來也就增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，且同時也增加了轉(zhuǎn)動時的負荷； 3）由于蝸桿蝸輪嚙合輪齒間相對滑動速度大，使得摩擦損耗大，因而傳動效率較低。 第二軸傳動的確定：由各傳動系統(tǒng)的傳動比可知，第二軸的傳動應(yīng)該采用擺線針輪行星齒輪傳動。一般效率為 ～ ，最高可 達 ； 4）傳動平穩(wěn)，過載能力較大，承受沖擊和振動的性能較好； 5）工作可靠，壽命長。 第三章 設(shè)計計算 電動機的選擇 第一軸的電動機的選擇 根據(jù)設(shè)計方案可知，第二軸、第三軸的所有重量都是第一軸的負荷，所以說，第一軸的轉(zhuǎn)動慣量是很大的，必須計算各零部件的轉(zhuǎn)動慣量，計算出最終動力源軸上所需要的最大的轉(zhuǎn)動慣量，再根據(jù)動力源軸上的轉(zhuǎn)動慣量進行選擇電動機。 2) 考慮減速設(shè)計的要求，故大、小齒輪都選用硬齒面。 4) 選小齒輪齒數(shù) Z1=35，大齒輪齒數(shù) Z2=uZ1=?35=84。 （ 2） .由區(qū)域系數(shù)分布圖，選取區(qū)域系數(shù) ?HZ 。 第三軸的從動齒輪受力為： 切向力為：
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