三自由度工業(yè)機器人的結構設計-全文預覽
【正文】 器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺觸覺等多傳感器的融合技術來進行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術在產品化系統(tǒng)中已有成熟應用。 國外機器人領域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢： 1．工業(yè)機器人的性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作與維修），而單機價格不斷下降，平均單機價格從 91 年的 萬美元降至 97 年的 萬美元。若以控制的運動軌跡來分，有兩種：點位控制和連續(xù)軌跡控制。驅動系統(tǒng)的傳動方式有四種：液壓式、氣壓式、電氣式、機械式。而應用于生產實際的多數(shù)是那些具有執(zhí)行系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的工業(yè)機器人。機器人并不是在簡單意義上的代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器長時間持續(xù)工作、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的進化過程產物，它是工業(yè)以及非產業(yè)界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技 術領域不可缺少的自動化設備。 工業(yè)機器人由操作機 (機械本體 )、控制器、伺服驅動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產社備。 第一章 概 述 工業(yè)機器人的含義及技術概述 到目前為止，世界各國對“工業(yè)機器人”還沒有做出統(tǒng)一的明確定義。 本次設計是根據對工業(yè)六自由度機器人的總體結構及傳動系統(tǒng)的分析和探討，進行三自由度工業(yè)機器人的結構設計。在柔性生產系統(tǒng)中，工業(yè)機器人廣泛應用于數(shù)控機床、鍛壓機床、鑄造機械和倉儲設備上，以完成傳送裝備和其它操 作。 由于這里不能上傳完整的畢業(yè)設計（完整的應包括畢業(yè)設計說明書、相關圖紙 CAD/PROE、中英文文獻及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內容（目錄及某些關鍵內容）如需要其他資料的朋友，請加叩 扣 :2215891151 當代柔性自動化生產的建立和廣泛應用，取決于作為科技進步的催化劑的機床制造、機器人技術、計算機技術、微電子技術、儀器制造等技術的加速發(fā)展。這種自動化生產最重要的特點是具有柔性，它能預料到，在節(jié)省勞力（或無人）情況下，根據工藝條件調整裝配，以適應多種產品生產。工業(yè)機器人與傳統(tǒng)自動化手段不同之處，首先在于它在各種生產功能上的通用性和重新調整的柔性。應用工業(yè)機器人是提高生產過程自動化，改善勞動環(huán)境條件，提高產品質量和生產效率手段之一。 限于水平，本設計難免有缺點、錯誤，懇請各位老師批評指正。如自動線、自動機的上、下料，加工中心的自動換刀的自動化裝置。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。 目前，具有人工智能系統(tǒng)的工業(yè)機器人即智能機器人還處于研究實驗階段。采用的動力源不同，驅動系統(tǒng)的傳動方 式也不同。就其控制方式，可分為分散控制與集中控制兩種類型。所以，國內外工業(yè)機器人的發(fā)展十分迅速。 3．工業(yè)機器人 系統(tǒng)控制向基于 PC 機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網絡化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應用的最著名實例。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，如可靠性低于國外產品；機器人應用工程起步比較晚，應用領域窄，生產線技術系統(tǒng)與國外比還有差距；在應用規(guī)模上，我國已安裝的國產工業(yè)機器人約 200 臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。其中最為突出的是水下機器人， 6000 米水下無纜機器人的成果居世界領先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人 、雙臂協(xié)調控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種。 主要設計要求如下： 第一軸：轉動角速度 為 90? /s，轉角范圍為 0～ 270? 底 座： 能夠實現(xiàn) 第一臂轉角 (0270 度 )轉角范圍控制 第二章 機器人的結構分析 總體結構的概述 目前，世界上已有許多工業(yè)機器人，其中大部分屬于“示教再現(xiàn)”型。 一般的機器人，它由機器人的機構部分、傳感器組、控制部分及信息處理部分構成。 如圖 21，該機器人具有六自由度，即大臂的回轉、臂的左右擺動、臂的上下擺動、手腕的回轉、手腕的伸縮和手爪的抓取。為了實現(xiàn)傳動的設計要求以及結構的最優(yōu)化設計要求，整個減速系統(tǒng)采用了三級斜齒輪傳動，且所有的斜齒輪都裝在一 個箱體（減速箱）里面。當然，參照以上的傳動結構分析，現(xiàn)擬定如下三種傳動方案： 方案一：第一軸：齒輪傳動（直齒或斜齒） 第二軸、第三軸：擺線針輪 行星齒輪傳動 方案二：第一軸：蝸桿蝸輪傳動 第二軸、第三軸：蝸桿蝸輪傳動 方案三：第一軸：蝸桿蝸輪傳動 第二軸、第三軸：擺線針輪行星齒輪傳動 方案比較論證 首先，已知各種傳動的傳動比 u:直齒圓柱齒輪傳動， u≤ 4；斜齒輪傳動， u≤ 6；蝸桿蝸輪傳動， 5≤ u≤ 70，常用 15≤ u≤ 50；擺線針輪行星齒輪
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