【正文】 縱機(jī)器人的感覺。 3)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC機(jī)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(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展有如下幾個(gè)趨勢(shì) : l)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性 ),而其價(jià)格不斷下降。日本的 KAWASAKI、丫 ASKA 場(chǎng)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(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在能 夠控制 21 軸 ,甚至 27 軸 ,實(shí)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(jī)器人公司 ,己將機(jī)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(jī)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(jī)器人的性能。目前在我國，還沒有完全意義上的獨(dú)立生產(chǎn)噴涂機(jī)器人的廠家，機(jī)器人市場(chǎng)大多為歐美、日本、韓國等國的生產(chǎn)廠家所壟斷。噴漆機(jī)器人廣泛用于 汽車 、 儀表 、 電器 等工藝生產(chǎn)部門。噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。甚至引起爆炸 ,所以 ,防爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)電動(dòng)噴涂機(jī)器人很重要的一部分。 噴涂機(jī)器人最顯著的特點(diǎn)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(dòng)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(dòng)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(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn) 了噴涂生產(chǎn)作業(yè)的自動(dòng)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(jì) 2 急性或慢性中毒 ,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性 ,同時(shí)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(tái)工業(yè)機(jī)器人以來 ,經(jīng)過五十多年的發(fā)展 ,機(jī)器人己在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。機(jī)器人技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)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(dòng)小臂運(yùn)動(dòng)的電機(jī)安裝在腰部回轉(zhuǎn)盤的上面，通過帶動(dòng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)間接驅(qū)動(dòng)小臂實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)，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(shí)減小了驅(qū)動(dòng)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(jī)構(gòu)還使小臂實(shí)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(jì)的噴漆機(jī)器人采用了類似于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。 關(guān)鍵詞 ：噴漆機(jī)器人；關(guān)節(jié)式；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jī)器人的特點(diǎn)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(jì) ................................................................................. 9 確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ....................................... 9 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ..................................... 9 確定驅(qū)動(dòng)件和自由度 .......................... 10 噴漆機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)參數(shù) .............................. 11 各個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu) .............................. 17 大臂的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ............................. 18 腰部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) .............................. 19 本章小結(jié) .......................................... 19 第 3章 噴漆機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................... 19 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 噴漆機(jī)器人數(shù)學(xué)模型的建立與 分析 .................... 20 腕部設(shè)計(jì) .......................................... 23 電機(jī)的選擇 .................................. 23 小臂的設(shè)計(jì) ........................................ 25 小臂設(shè)計(jì)的總體要求 .......................... 25 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .......................... 26 液壓缸的選擇與設(shè)計(jì) .......................... 27 大臂的設(shè)計(jì) ........................................ 30 大臂設(shè)計(jì)的總 體要求 .......................... 30 腰關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì) ...................................... 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(jì)與校核 ............................................................... 36 大軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 ............................ 36 大軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................ 36 大軸 1的強(qiáng)度校核 ............................ 37 大軸 2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................ 40 大軸 2的強(qiáng)度校核 ............................ 41 小軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 ............................ 42 小軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................ 42 小軸 1的強(qiáng)度校核 ............................ 43 小軸 2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(bào)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(jī)器人是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的機(jī)械電子裝置 ,既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力 ,又有機(jī)器持續(xù)工作時(shí)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(jī)器進(jìn)化過程的產(chǎn)物。機(jī)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(duì)保障人身安全 ,改善勞動(dòng)環(huán)境 ,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 ,提高勞動(dòng)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(jī)器人稱為噴涂 (或噴漆 )機(jī)器人 ,它是機(jī)器人技術(shù)與表面噴涂工藝相結(jié)合的產(chǎn)物 ,是機(jī)器人產(chǎn)品中的一個(gè)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(shí)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(duì)于某些機(jī)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(chǎng)上的競爭力 ,因此對(duì)表面涂裝技術(shù)提出了更高要求。隨著機(jī)器人技術(shù)在 工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展 ,機(jī)器人也被用來進(jìn)行涂裝作業(yè) ,進(jìn)而產(chǎn)生了一個(gè)新的機(jī)器人品種 — 噴涂機(jī)器人。