【正文】 使用效率越高，生產(chǎn)水平越高。 有效負載 有效負載是指機器人操作臂在工作時臂端可能搬運的物體重量或所能承受的力或力矩，它表示了桁架機器人的負載能力。機器人的運動由前、后臂的俯仰及立柱的回轉(zhuǎn)構(gòu)成，其結(jié) 構(gòu)最緊湊，靈活性大，占地面積最小，工作空間最大，能與其他機器人協(xié)調(diào)工作，避障性好，但是位置精度較低，存在平衡以及控制耦合的問題，故比較復(fù)雜。但是結(jié)構(gòu)也比較龐大，兩個移動軸的設(shè)計較為復(fù)雜。但結(jié)構(gòu)較龐大，動作范圍小，靈活性差，且移動軸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，而且需架空線路。工業(yè)機器人基于對定位精度和重復(fù)定位精度以及結(jié)構(gòu)剛性的考慮，往往體積龐大，負荷能力與其自重相比往往非常小。 自由度 自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目，但是一般不包括手部（末端操作器）的開合自由度。具體設(shè)計方法如下： 查閱資料、結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，產(chǎn)生桁架機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本思路； 查閱各類機 械機構(gòu)手冊，確定合理的桁架機器人結(jié)構(gòu)； 根據(jù)給定技術(shù)參數(shù)來選擇合適的手部、腕部、臂部等部位； 重點對驅(qū)動機構(gòu)及控制機構(gòu)進行設(shè)計研究； 通過研究國內(nèi)外情況，確定本設(shè)計課題的重點設(shè)計； 完成 2D 裝配圖的設(shè)計和繪制，并由此繪制零件圖； 編寫設(shè)計說明書； 檢查并完善本設(shè)計課題。（ 2）提高噴涂質(zhì)量和材料使用率。較先進的桁架機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。主要控制的是坐標位置，并注意其加速度特性。 電動由于減速和回轉(zhuǎn)運動變往復(fù)運動機構(gòu)復(fù)雜 , 很少采用。但缺點是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。 液壓驅(qū)動具有體積小、出力大、控制性能好、動作平穩(wěn)等特點 ，它利用油缸、馬達加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。 機器人的組成 工業(yè)機器人是由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制機 構(gòu)三部分組成。 5機器人的靈活性、通用性強。對于某些高精度產(chǎn)品，人工送取會產(chǎn)生人工污染。就本次設(shè)計的桁架機器人而言，它能不間斷的搬運零件和各種材料的輸送。例如：日本的跳舞機器人、犬型機器人愛寶 (AIBO)；英國研制的履帶式 “ 手推車 ”及 “ 超級手推車 ” 排爆機器人；美國 iRobot 公司推出了能避開障礙，自動設(shè)計行進路線吸塵器機器人 Roomba；上海世博會使用過的福娃機器人等等。機器人是由于人類期望生產(chǎn)水平的提高，為了提升生產(chǎn)效率而出現(xiàn)的。 The main content of this paper is the use of robots to paint, robots can take the place of a lot of repetitive manual work, thereby reducing the labor intensity of workers, improve the production efficiency. Combined with the design of the various aspects of knowledge, in the design process to learn how to find problems. To solve the problem of problem. And in the design into their thoughts and ideas, enhance own innovation ability. Try to make the robot has the advantages of convenient use, simple structure. Keywords ： Robot； Structure design； Stepper motor； Rotary 1 1 緒 論 隨著人類科技的進步，社會經(jīng)濟的發(fā)展，機器人學(xué)成為近幾十年來迅速發(fā)展的一門綜合學(xué)科。解決問題 .研究問題。機器人可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動化水平。目 錄 1 緒 論 ................................................................ 1 機器人的特點 .................................................... 1 機器人的組成 .................................................... 2 執(zhí)行機構(gòu) ................................................... 2 驅(qū)動機構(gòu) ................................................... 2 控制機構(gòu) ................................................... 2 本文研究主 要內(nèi)容 ................................................ 3 2 機器人機構(gòu)總體方案設(shè)計 ............................................... 4 桁架機器人的基本技術(shù)參數(shù)確定 .................................... 4 自由度 ..................................................... 4 坐標形式的選擇 ............................................. 4 規(guī)格參數(shù) ................................................... 6 有效負載 ................................................... 6 運動特性 ................................................... 6 工作范圍（工作半徑） ...................................... 7 桁架機器人材料的選擇 ............................................ 7 機械臂的運 動方式 ................................................ 8 桁架機器人的驅(qū)動元件 ............................................ 8 機構(gòu)整體設(shè)計 ................................................... 9 3 桁架機器人氣爪結(jié)構(gòu)設(shè)計 .............................................. 10 手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 ............................................. 10 結(jié)構(gòu)分析 ....................................................... 11 計算分析 ....................................................... 12 電機計算 ....................................................... 14 齒輪齒條的設(shè)計計算 ............................................. 17 直線滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇 ..................................... 28 小齒輪的強度 計算 ............................................... 30 ..................................... 30 齒輪齒跟彎曲疲勞強度計算 .................................. 33 橫梁的強度與剛度的計算 ......................................... 35 總 結(jié) ................................................................. 46 致 謝 ................................................................. 47 參考文獻 .............................................................. 48 全套設(shè)計請加 197216396 或 401339828畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 機器人是一種機械技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的高技術(shù)產(chǎn)品。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運和長期、頻繁、單調(diào)的操作，采用機器人是有效的；此外，它能在高溫、低溫、 深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染環(huán)境條件下進行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。并且在設(shè)計中融入自己的想法和構(gòu)思，提高自己的創(chuàng)新能力。它體現(xiàn)了光機電 一體化技術(shù)的最新成就，機器人作為其中的佼佼者更是發(fā)揮了不可磨滅的作用。然而由于機器人善于完成重復(fù)的，單調(diào)的，精確度要求高的工作，能取代人在惡劣的環(huán)境中完成人類不能或者不愿完成的工作，因此，機器人的出現(xiàn)又大大解放了人類的生產(chǎn)力 。 由于機器人的迅猛發(fā)展，機器人進入學(xué)校教學(xué)是必然的。這樣既提高了生產(chǎn)率又降低了生產(chǎn)成本。 3機器人能改善勞動條件，避免各種工傷。它能通過更換部件來適應(yīng)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)。 執(zhí)行機構(gòu) 一般機器人的執(zhí)行機構(gòu)由手部或者叫抓取部分、腕部、臂部、緩沖與定位，還有行走機構(gòu)組成。液壓驅(qū)動具有潤滑性能好、壽命長的特點，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。 氣動驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、氣源方便，所需的壓縮氣源一般工廠都有，并且無污染，一般采用的壓力 ，最高可達 1MPa。機械式用于簡單的場合。 桁架機器人 3 桁架機器人又叫噴 涂 機器人（ spray painting robot）， 是可進行自動抓取或噴涂其他涂料的 工業(yè)機器人 ， 1969 年由挪威 Trallfa 公司（后并入 ABB 集 團）發(fā)明。桁架機器人一般采用液壓驅(qū)動，具有動作速度快、防爆性能好等特點，可通過手把手示教或點 位示數(shù)來實現(xiàn)示教。（ 3）易于操作和維護 ， 可離線編程，大大的縮短現(xiàn)場調(diào)試時間。 本設(shè)計采用的方法是理論設(shè)計與經(jīng)驗設(shè)計相結(jié)合的方案，所運用的資料來源廣泛，內(nèi)容充足。自由度表示了機器人靈活的尺度，在三維空間中描述一個物體的位置和姿態(tài)需要六個自由度。一般通用桁架機器人有 5～ 6 個自由度即可滿足使用要求（其中臂部有 3個自由度，腕部和行走裝置有 2～ 3 個自由度），專用桁架機器人有 5個自由度即可滿足使用要求。 2 圓柱坐標型桁架機器人：這種桁架機器人如圖 21（ b）的回轉(zhuǎn)型桁架機器人，通過兩個移動和一個轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手部空間位置的改變，手臂的運動系由垂直立柱平面內(nèi)的伸縮和沿立柱的升降兩個直線運動及手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動復(fù)合而成。 3球坐標型機器人： 這類桁架機器人如圖 21（ c）的俯仰型桁架機器人，其手臂沿 X 方向伸縮，繞 Y軸俯仰和繞 Z軸回轉(zhuǎn)。 圖 2. 1機器人的坐標形式 [22] 6 圖 桁架機器人基本形式示意圖 [9] 規(guī)格參數(shù) 用途：抓取 機器人運動自由度為 5 個。機器人的載荷不僅僅取決于負載的質(zhì)量， 還與機器人運動的速度和加速度的大小及方向有關(guān)。但速度越快產(chǎn)生的沖擊和震動也越大，因此提高機器人的加減速速能力，保證機器人加速過程的平穩(wěn)性是非常重要的。 工作范圍（工作半徑） 工業(yè)機器人的工作范圍是根據(jù)工業(yè)機器人作業(yè)過程中的操作范圍和運動的軌跡來確定的 ,用工作空間來表示的。因此，對材料的一個要求是作為運動的部件，它應(yīng)是輕型材料并要求有一定剛度。機器人手臂是要受到控制的，必須考慮它的可控性。 (2)鋁、鋁合金及其它輕合金材料：其共同特點是重量輕、彈性模量不大，但是材料密度小，但仍可與鋼材相比 。在衡量了各種因素和結(jié)合工作狀況的條件下，初步選用鋁合金作為機械臂的構(gòu)件材料。具體選用哪種形式，必須根據(jù)作業(yè)要求、工作現(xiàn)場、位置以及搬運前后工件中心線方向的變化等情況，分析比較并擇優(yōu)選取。這兩個肩關(guān)節(jié)軸線正交。 桁架機器 人的驅(qū)動元件 在機器人驅(qū)動系統(tǒng)中，電氣驅(qū)動是利用各種電動機產(chǎn)生的力或力矩，直接或經(jīng)過減速機構(gòu)去驅(qū)動機器人的關(guān)節(jié)，來獲得動力。在機器人中位置 控制系統(tǒng)中得到了極大的應(yīng)用。直流伺服電機的工作原理和基本結(jié)構(gòu)均與普通動力用直流電機相同。 低速電機主要用于系統(tǒng)精度要求高的機器人。 HD電動機是一種小型大轉(zhuǎn)矩 (大推力 )的電動機，電 動機可直接與負載連接，可應(yīng)用在系統(tǒng)定位精度要求高的機器人產(chǎn)品中。整個執(zhí)行機構(gòu)是一個 4 自由度的串行機構(gòu)，且臂與小臂關(guān)節(jié)的軸線相互平行。 2) 立柱是手臂的支撐部分，通過安裝