【正文】 要完善和發(fā)展，而德國在工業(yè)機器人發(fā)展方面的貢獻是世界矚目的。第二次工業(yè)革命中德國就得到了突飛猛進的發(fā)展，是第二次工業(yè)革 命的受益國。其中 英國又與德國和法國的工業(yè)機器人發(fā)展不同，英國對工業(yè)機器人這一新型行業(yè)起初是采取抑制態(tài)度，反對 工業(yè)機器人在英國的正常發(fā)展，在工業(yè)機器人出現(xiàn)前期，在英國的發(fā)展出現(xiàn)了停滯不前的狀態(tài)。 日本政府對工業(yè)機器人的支持態(tài)度是日本機器人行業(yè)發(fā)展十分迅速的原因，機器人行業(yè)的從業(yè)者對工作的認真態(tài)度也是日本機器人行業(yè)迅速發(fā)展的重要原因 。 日本急切地想要掌握工業(yè)機器人這一新型行業(yè)的技術(shù)，來彌補第二次世界大戰(zhàn)所帶來的損失， 解決日本當(dāng)時經(jīng)濟落后的現(xiàn)狀， 而當(dāng)時的美國政府對日本的發(fā)展采 取扶植的態(tài)度 ，并且美國是第一個提出工業(yè)機器人這一理論的國家 。 日本的工業(yè)機器人的發(fā)展是在 20 世紀(jì) 60年代末，發(fā)生在第二次世界大戰(zhàn)之后。這也是美國科技技術(shù)發(fā)展水平遙遙領(lǐng)先其他國家的重要原因。在全世界，美國的工業(yè)機器人發(fā)展水平位居第二，機器人的生產(chǎn)數(shù)量和出口數(shù)量位居第二，主要是生產(chǎn)在軍事、航空、海洋等高端領(lǐng)域有需求的高端機器人。 雖然美國是最早生產(chǎn)出工業(yè)機器人的國家，但是到目前為止，世界上工業(yè)機器人發(fā)展水平最高的是日本， 這與美國政府當(dāng)時對工業(yè)機器人發(fā)展態(tài)度有關(guān)。從機器人的發(fā)展過程來看，機器人技術(shù)在不斷的完善，機器人的種類越來越復(fù)雜，機器人在人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪菰絹碓蕉嗟慕巧?在這里，探測機器人發(fā)揮了救援工作的準(zhǔn)備條件，還能避免不必要的人力物力損失。 探測機器人在我國的應(yīng)用十分廣泛，所以本次設(shè)計具有十分重要的意義。本次我設(shè)計的是履帶式的探測機器人，由于履帶式的探測機器人具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計方便等特點，所以應(yīng)用最為廣泛。 但是，在這次設(shè)計中還有很多不合理的地方。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究 做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用 影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。由于缺少設(shè)計經(jīng)驗和在學(xué)校所學(xué)知識的局限性，所以本次設(shè)計內(nèi)容還比較稚嫩，還有許多地方有待于進一步的完善和提高。而且它的行走能力強，行走穩(wěn)定性高，具有良好的轉(zhuǎn)向功能，是在對月球探測 所 首選的機器人。 對月球的探測水平是一種綜合國力的體現(xiàn)形式，而在對月球的探測中，大多是采用探測機器人來進行探測，而探測機器人行走性質(zhì)在探測機器人設(shè)計中占有非常大的比重，所以探測機器人行走機構(gòu)設(shè)計對我國的月球探測事業(yè)具有十分重要的意義。所以，探測機器人行走機構(gòu)設(shè)計具有十分重要的意義，對我們的生活息息相關(guān)。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 機器人的發(fā)展是經(jīng)歷了一個從無到有的過程，最早提出機器人這一理念的是在美國，也可以說美國是機器人發(fā)展的鼻祖，是機器人發(fā)展的開創(chuàng)者 ，世界上最早的一臺工業(yè)機器人也是由美國的一家研究所研發(fā)而成，它的出現(xiàn)標(biāo)志著世界上的工業(yè)發(fā)展進入了一個新的發(fā)展階段。在當(dāng)時雖然出現(xiàn)了 最早的工業(yè)機器人，但是它的功能還不完善，只能從事一些簡單的工作，所以當(dāng)時并沒有將機器人的發(fā)展作為國家重點發(fā)展項目， 再加上當(dāng)時美國企業(yè)也不重視工業(yè)機器人的發(fā)展，沒有過多的在工業(yè)機器人上的投資和研究，“唯利是圖”的美國企業(yè)覺得在機器人發(fā)展上做投資沒有太多的利潤，可能還會造成一定程度上的虧損， 以至于美國當(dāng)時的工業(yè)機器人發(fā)展水平進步緩慢， 還有可 能停止不前。這主要是由于在 20 世紀(jì) 80 年代，美國政府看到了全球各個國家工業(yè)機器人的發(fā)展，意識到工業(yè)機器人的發(fā)展前景，從而將工業(yè)機器人的發(fā)展作為國家重點發(fā)展項目，將機器人的研發(fā)提上了工作日程。 美國的機器人朝著高端技術(shù)發(fā)展，注重對高端技術(shù)的研發(fā)，所以美國的工業(yè)機器人發(fā)展技術(shù)水平在全國遙遙領(lǐng)先，但是美國的機器人在制造水平上還不完善，以至于美國機器人行業(yè)的生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)水平僅次于日本。日本作為第二次世界大戰(zhàn)的戰(zhàn)敗國，在第二次世界大戰(zhàn)之后，日本的經(jīng)濟、政治、軍事、人際社會都得到了嚴(yán)重的損失，日本國家的各個方面都處于百廢俱興的狀態(tài)，所以對于工業(yè)機器人這個在當(dāng)時的新興行業(yè)，日本政府是采用支持態(tài)度的。所以日本最早的工業(yè)機器人技術(shù)是引進美國公司的，并且在美國工業(yè)機器人技術(shù)顧問的指導(dǎo)下，建立了工業(yè)機器人研發(fā)事務(wù)所和生產(chǎn)車間，并且獨立生產(chǎn)出第一臺工業(yè)機器人，日本工業(yè)機器人的發(fā)展有了良好的開端。雖然美國的扶植使得日本出現(xiàn)了工業(yè)機器人行業(yè)，但是是他們自己的努力使得日本機器人行業(yè)拜托了美國機器人行業(yè)發(fā)展的束縛，成為新一代的工業(yè)機器人領(lǐng)頭國家。由于工業(yè)機器人發(fā)展水平的落后， 英國的綜合國力也出現(xiàn)了停滯不前或倒退的狀態(tài)。而工業(yè)機器人的出現(xiàn)，德國當(dāng)局敏銳的看出了工業(yè)機器人的發(fā)展前景，果斷采取了支持態(tài)度。工業(yè)機器人在法國的發(fā)展與 在德國的發(fā)展類似。到目前為止，我國主要研究出探測 、搬運、搜索等性能的工業(yè)機器人，在工業(yè)機器人種類上比其他機器人發(fā)達國家還比較少，在性能上也比不上工業(yè)機器人發(fā)達國家，還有待于進一步的發(fā)展。 對于當(dāng)代大學(xué)生來說，更應(yīng)該把發(fā)展工業(yè)機器人作為我們的責(zé)任和義務(wù)，在大學(xué)時代里，應(yīng)努力學(xué)習(xí)機械方面的各種知識， 更好地掌握工業(yè)機器人設(shè)計和制造技術(shù)，提高我國工業(yè)機器人的發(fā)展水平，盡量縮短我國工業(yè)機器人設(shè)計制造水平與其他發(fā)達國家的距離，為我國的工業(yè)機器人發(fā)展做出自己應(yīng)做的貢獻。但是可以將全世界范圍內(nèi)的探測機器人的行走機構(gòu)進行概括總結(jié)，那么它們的行走機構(gòu)大致上可分為履帶式、步行式、車輪式三種。 對于步行式行走機構(gòu)方案的探測機器人，它的智能控制性要求比較高，既要控制好行走路線，又要控制行走 時的穩(wěn)定性，而且我國對于在智能控制性能要求比較高的工業(yè)機器人方面的設(shè)計技術(shù)還不完全成熟，還存在很多地方的空白。但是對于車輪式的行走機構(gòu)來說，它的結(jié)構(gòu)沒有得到完全的統(tǒng)一 ?？梢詫⒔Y(jié)構(gòu)簡單但行走穩(wěn)定性差的車輪式行走機構(gòu)方案變成履帶式行走機構(gòu)方案，這樣既保證了行走的穩(wěn)定性又可以降低行走機構(gòu)的復(fù)雜程度。與機器人的行走機構(gòu)相比，行走機構(gòu)的目的是使探測機器人接近工作點，而機器人手臂的目的是使工作頭部分更加靠近工作點，并在工作點處進行加工處理。根據(jù)世界范圍內(nèi)的機器人設(shè)計水平和我國機器人發(fā)展現(xiàn)狀，我國的工業(yè)機器人手臂的設(shè)計方案大體上可以分為三種，即 蠕動式機器人手臂、沿 X、 Y、 Z坐標(biāo)軸直線移動的機器人手臂、仿人類手臂式的機器人手臂。所以，對于這種機器人手臂的研究呢，需要專業(yè)知識水平高 、操作技術(shù)熟練的專業(yè)人才來研究，對于我們 這種專業(yè)知識水平不是很高的學(xué)生，不適合研究蠕動式機器人手臂，也不可能做出深刻的研究。對于本次探測機器人的機器人手臂設(shè)計，不宜采用蠕動式機器人手臂。這樣就加大了設(shè)計機器人手臂的設(shè)計空間， 也加大了設(shè)計時的工件材料和重 量。 仿人類手臂式的 機器人手臂的功能是使工作點實現(xiàn)伸縮、旋轉(zhuǎn)、擺動等功能，所以在仿人類機器人手臂中包括 手臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、手臂擺動機構(gòu)。 擺臂翼板 的設(shè)計 上面我們介紹了機械手手臂的設(shè)計方案，介紹了機械手手臂的設(shè)計類型。下面對幾個具有代表性的設(shè)計要求進行具體的闡述和分析。多大的剛度可能對機器人手臂的畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 影響不大，但是在制造過程中對人力物力的消耗太大，不利于大批量的設(shè)計制造。 過大的質(zhì)量在高速運動或旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生過大的轉(zhuǎn)動慣量，是機器人 擺臂翼板 不能正常的停止運動，可能會造成一定的人員傷亡。良好的導(dǎo)向性將使機械手和抓取的工件有良好的定位，不會產(chǎn)生相對位置的錯位 ，直接保證機械手的抓取要求。下面討論機器人 擺臂翼板 在擺動時的受力分析。一部分是在下坡階段，在這一階段時，要保證機器人的穩(wěn)定性，所以不用有加大的速度；另一部分是在上坡階段，這是也要減少機器人的速度，一保證機器人獲得加大的驅(qū)動力。 機器人電動機的選擇 機器人電動機的選擇是根據(jù)機器人和機器人的負載之和的重量選擇的， 機器人重量的大小主要是有機器人的負載所決定的。假設(shè)機器人和機器人負載的重量為 9kg，具有較大的轉(zhuǎn)動慣量，可能造成機器人行走時的震動。 12ZYJ60J 的直流減速電動機的轉(zhuǎn)速為 30rad/s，功率為 10W。因此，機器人的參數(shù)計算和強度校核在設(shè)計過程中屬于檢測階段，檢測零件的結(jié)構(gòu)和強度，是機器人設(shè)計過程中的不可或缺的一部分。 在將合力進行受力分析時的受力分解，圓周力和徑向力存在一定的關(guān)系。他們之間唯一的不同點是在對法向力進行分解時，在斜齒圓柱齒輪傳動中分解為三個力，分別為圓周力 Ft、徑向力 Fr和軸向力 Fa。 直齒輪的 強度校核 直齒圓柱齒輪傳動時，直齒輪之間收到了磨損而造成齒輪之間 的強度減弱，對齒輪的傳動和強度計算性能造成了損失。 對于斜齒圓柱齒輪的強度校核，可以根據(jù)以下的公式進行判斷，判斷斜齒輪傳動的強度是否滿足傳動條件。下面根據(jù)直齒輪齒面接觸疲勞強度的計算公式校核齒輪的疲勞強度。在設(shè)計一般使用的齒輪傳動時，通常只按保證齒根彎曲疲勞強度計算和保證齒面接觸疲勞強度計算兩種準(zhǔn)則。所以在蝸桿傳動時，更要保證傳動時的參數(shù)計算和強度校核。 1) 傳動時的模數(shù)和壓力角 在蝸桿傳動時，要想保證蝸輪和蝸桿的配合傳動，就必須要保證蝸輪和蝸桿的模數(shù)和壓力角都各自對應(yīng)相等，即 mmm ta ?? 21 式（ ） 21 aa ?? ? 式（ ） 圖 2） 蝸桿分度圓直徑 在蝸桿傳動中，為了保證蝸桿與渦輪的正確嚙合，常用語蝸桿具有相同尺寸的蝸桿滾刀來加工與其配對的蝸輪。 這是由于蝸桿頭數(shù)的提高，可以提高傳動的效率，但是隨著蝸桿頭數(shù)的提高，對蝸桿的制造加工帶來了較大的困難，所以蝸桿頭數(shù)不宜過大或過小。它的主要失效形式有點蝕、齒根折斷、齒面膠合和過度磨損等。 從上述蝸桿傳動時的失效形式可知，蝸桿、蝸輪的材料不僅需要具 有足夠的強度，更需要具有良好的磨合和耐磨性。在進行蝸桿傳動時的受力分析時，通常不考慮摩擦力的影響。 在確定各力的方向時，尤其需要注意軸向力方向的確定。 至于蝸桿所受圓周 力的方向，總是與它的轉(zhuǎn)向相反，徑向力的方向總是指向軸心。其中 Ka為使用系數(shù)， Kβ 為齒向載荷分布系數(shù)， Kv 為動載荷系數(shù)。 通過以上的設(shè)計計算，可任意計算出機器人行走機構(gòu)設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)，還可以判斷出機器人行走機構(gòu)的行走能力和各個零件的使用能力和壽命。 在我國，對于機器人的控制電路設(shè)計只要是采用電氣控制技術(shù)和無線變成控制技術(shù)。 在我們這次的機器人行走機構(gòu)設(shè)計中，由于我們所學(xué)知識的有限性和對所學(xué)知識掌握的不徹底性，還有我們?nèi)狈C器人的設(shè)計經(jīng)驗，所以我們只能設(shè)計出機構(gòu)相對簡單的機器人，對于這樣的機器人的控制電路，建議采用簡單的設(shè)計方案。第二個優(yōu)點是本次設(shè)計中采用了中間斷開的雙向出點多級開關(guān)。這種電路的好處是不用再刻意的判斷電動機的電流方向，可以再實際工作中直接看出電動機的流向。由此可以 看出， 機器人電路 開關(guān)的選擇，也是控制電路設(shè)計的不可或缺的一部分。 例如即使一種電路開關(guān)符合設(shè)計電路總線的電流走向，但是在實際中電路開關(guān)不能再實際中進行安裝，或者安裝的穩(wěn)定性降低，這樣就會造成安全隱患，這種電路開關(guān)在電路設(shè)計中也不能使用。 例如對接觸器、繼電器和低壓開關(guān)電器的選擇，它們在整個電路中的作用，決定著繼電器的設(shè)計在整個電路設(shè)計中的地位。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 結(jié)論 在這次探測機器人行走機構(gòu)設(shè)計中，我收獲到了許多的新鮮東西，也積累了一定的設(shè)計經(jīng)驗。 設(shè)計過程中，考慮到探測機器人的工作環(huán)境一般都是在未知領(lǐng)域，存在一定的隱患，這樣就需要設(shè)計出行走結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的行走方案。在這次畢業(yè)設(shè)計中， 齒輪傳動和蝸桿傳動中的基本尺寸、強度計算、強度校核等方面的設(shè)計 都是在參考了機械設(shè)計書上的內(nèi)容完成的，具有十分高的可靠性。 在這次的設(shè)計過程中，唯一的創(chuàng)新性論點就是在 對于探測 機器人的智能控制上。由于知識面和見識的加深，讓我更加了解 了機器人行業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，了解了現(xiàn)代機器人的發(fā)展只是經(jīng)歷里幾十年，還只是一個新興行業(yè)，對于機器人的發(fā)展還只是停留在初級階段，對于未來的發(fā)展還要走很長的道路，這也