【正文】 縱機器人的感覺。 3)機器人控制系統(tǒng)向基于 PC機的開放型控制器方向發(fā)展 ,有利于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 。 國外研究現(xiàn)狀 在國外 ,近年來機器人領(lǐng)域的發(fā)展有如下幾個趨勢 : l)機器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性 ),而其價格不斷下降。日本的 KAWASAKI、丫 ASKA 場叭、 FANUC 和瑞典的 ABB、德國的 KUKA、REIS 等公司都有此類產(chǎn)品。 3)控制系統(tǒng) :控制系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高 ,己由過去控制標(biāo)準(zhǔn)的 6軸機器人發(fā)展到現(xiàn)在能 夠控制 21 軸 ,甚至 27 軸 ,實現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。以德國 KUKA 公司為代表的機器人公司 ,己將機器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) ,拓展了機器人的工作范圍 ,加之輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用 ,大大提高了機器人的性能。目前在我國，還沒有完全意義上的獨立生產(chǎn)噴涂機器人的廠家，機器人市場大多為歐美、日本、韓國等國的生產(chǎn)廠家所壟斷。噴漆機器人廣泛用于 汽車 、 儀表 、 電器 等工藝生產(chǎn)部門。噴漆機器人主要由機器人本體、計算機和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動的噴漆機器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機等。甚至引起爆炸 ,所以 ,防爆系統(tǒng)的設(shè)計是設(shè)計電動噴涂機器人很重要的一部分。 噴涂機器人最顯著的特點就是不受噴涂車間有害氣體環(huán)境的影響 ,可以重復(fù)進(jìn)行相同的操作動作而不厭其煩 ,因此噴涂質(zhì)量比較穩(wěn)定 。 傳統(tǒng)的表面噴涂 (漆 )技術(shù)都是以手工方式進(jìn)行產(chǎn)品表面的噴涂 (漆 )作業(yè) ,在此過程中產(chǎn)生的大量的有害物質(zhì)及氣體 ,如 :苯、醛類、胺類等造成環(huán)境污染 ,影響到操作工人的身體健康及勞動情緒 ,因此噴涂質(zhì)量受工人的技術(shù)水平和情緒等因素影響較大 ,制約了生產(chǎn)能力。采用噴涂機器人的主要優(yōu)點在于實現(xiàn) 了噴涂生產(chǎn)作業(yè)的自動化 ,避免了工人始終處于有毒環(huán)境中而造成燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 2 急性或慢性中毒 ,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性 ,同時能減少涂料和能量的消耗 ,提高生產(chǎn)效率。 自從 1962 年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機器人以來 ,經(jīng)過五十多年的發(fā)展 ,機器人己在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。機器人技術(shù)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(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。驅(qū)動小臂運動的電機安裝在腰部回轉(zhuǎn)盤的上面，通過帶動鉸鏈四桿機構(gòu)間接驅(qū)動小臂實現(xiàn)俯仰運動，這樣避免了把 液壓缸 直接安裝在大臂和小臂的連接處，從而減小了小臂自身的重 量，同時減小了驅(qū)動大臂和腰關(guān)節(jié)的 液壓缸 所需要的功率與力矩，這種鉸鏈四桿機構(gòu)還使小臂實現(xiàn)自身的重力平衡從而減小了靜力矩。摘要 Ⅰ 摘 要 由于 目前使用的油漆大多含有苯，笨是一種極易揮發(fā)，并且能致癌的化學(xué)物質(zhì)。 本文設(shè)計的噴漆機器人采用了類似于鉸鏈四桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。 關(guān)鍵詞 ：噴漆機器人；關(guān)節(jié)式；結(jié)構(gòu)設(shè)計 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 Abstract Nowadays most paint contains benzene． The benzene is very volatile，toxic and carcinogenic． It does harm to the workers heavily when the protection is absent． So different kinds of painting robots appeared and developed greatly． A joint type painting robot was designed in this paper． It had six degrees of freedom． The wrist had three degrees of freedom and the other joints had three degrees of freedom． The painting robot’s joints were driven by hydraulic pressure ． Parallelogram structure was used in the robot． The hydraulic cylinder which was installed on the waist turning table droved the forearm indirectly through the parallelogram structure． The structure avoided installing the hydraulic cylinder directly on the joint to reduce the forearm’s weight． So the burden of the hydraulic cylinder which drive the upper arm and the waist were reduced． Also this structure made the forearm realize balance itself and reduce the static torque． Aluminum alloy was used greatly in the robot， so the weight of the robot was reduced． Also the dynamic performance was improved． Keywords： painting robot； joint； structure design 目錄 2 目 錄 摘 要 .......................................................................................................... I ABSTRACT ....................................................................................................II 目 錄 .............................................................................................................. I 第一章 緒論 ............................................................................................... 1 課題研究的背景及意義 ............................... 1 噴涂機器人的特點及其發(fā)展現(xiàn)狀 ........................ 2 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀及研究的主要成果 .................... 4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ................................. 4 國外研究現(xiàn)狀 ................................. 5 本文研究主要內(nèi)容以及背景和意義 ..................... 7 第 2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................. 9 確定驅(qū)動系統(tǒng) ....................................... 9 驅(qū)動系統(tǒng) ..................................... 9 確定驅(qū)動件和自由度 .......................... 10 噴漆機器人的運動參數(shù) .............................. 11 各個關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)形式和平衡方式 ...................... 11 小臂 ......................................... 12 大臂 ......................................... 13 小臂的傳動機構(gòu) .............................. 17 大臂的傳動機構(gòu) ............................. 18 腰部的傳動機構(gòu) .............................. 19 本章小結(jié) .......................................... 19 第 3章 噴漆機器人機構(gòu)設(shè)計 ................................................................... 19 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 噴漆機器人數(shù)學(xué)模型的建立與 分析 .................... 20 腕部設(shè)計 .......................................... 23 電機的選擇 .................................. 23 小臂的設(shè)計 ........................................ 25 小臂設(shè)計的總體要求 .......................... 25 鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計 .......................... 26 液壓缸的選擇與設(shè)計 .......................... 27 大臂的設(shè)計 ........................................ 30 大臂設(shè)計的總 體要求 .......................... 30 腰關(guān)節(jié)的設(shè)計 ...................................... 33 傳感器的選擇 ...................................... 34 本章小結(jié) .......................................... 34 第 4章 軸、螺釘?shù)脑O(shè)計與校核 ............................................................... 36 大軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 ............................ 36 大軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................ 36 大軸 1的強度校核 ............................ 37 大軸 2的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................ 40 大軸 2的強度校核 ............................ 41 小軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 ............................ 42 小軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................ 42 小軸 1的強度校核 ............................ 43 小軸 2的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 ............................ 45 回轉(zhuǎn)底盤與腰部主軸連接螺釘?shù)男：? .................. 45 本章小結(jié) .......................................... 46 目錄 2 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................... 48 附錄一 開題報告 附錄二 文獻(xiàn)綜述 附錄三 外文文獻(xiàn) 第一章 緒論 1 第一章 緒論 課題研究的背景及意義 機器人是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的機械電子裝置 ,既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力 ,又有機器持續(xù)工作時間長、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力 ,從某種意義上說它也是機器進(jìn)化過程的產(chǎn)物。機器人的廣泛應(yīng)用 ,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量 ,而且對保障人身安全 ,改善勞動環(huán)境 ,減輕勞動強度 ,提高勞動生產(chǎn)率 ,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本 ,有著十分重要的意義。 用于表面涂覆工作的機器人稱為噴涂 (或噴漆 )機器人 ,它是機器人技術(shù)與表面噴涂工藝相結(jié)合的產(chǎn)物 ,是機器人產(chǎn)品中的一個特殊品種 ,主要用于工業(yè)領(lǐng)域的表面涂裝作業(yè) ,靜電噴霧技術(shù)同時也廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中噴藥殺蟲和除草等植保作業(yè)。對于某些機電產(chǎn)品如家 電、輕工、汽車、摩托車等來講 ,產(chǎn)品的外觀質(zhì)量甚至影響到該產(chǎn)品在市場上的競爭力 ,因此對表面涂裝技術(shù)提出了更高要求。隨著機器人技術(shù)在 工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展 ,機器人也被用來進(jìn)行涂裝作業(yè) ,進(jìn)而產(chǎn)生了一個新的機器人品種 — 噴涂機器人。