三自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計-全文預(yù)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(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢： 1．工業(yè)機(jī)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(jī)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從 91 年的 萬美元降至 97 年的 萬美元。若以控制的運(yùn)動軌跡來分，有兩種：點位控制和連續(xù)軌跡控制。驅(qū)動系統(tǒng)的傳動方式有四種：液壓式、氣壓式、電氣式、機(jī)械式。而應(yīng)用于生產(chǎn)實際的多數(shù)是那些具有執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人。機(jī)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(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，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(jī)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(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技 術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī) (機(jī)械本體 )、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)社備。 第一章 概 述 工業(yè)機(jī)器人的含義及技術(shù)概述 到目前為止，世界各國對“工業(yè)機(jī)器人”還沒有做出統(tǒng)一的明確定義。 本次設(shè)計是根據(jù)對工業(yè)六自由度機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)及傳動系統(tǒng)的分析和探討，進(jìn)行三自由度工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在柔性生產(chǎn)系統(tǒng)中，工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、鍛壓機(jī)床、鑄造機(jī)械和倉儲設(shè)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(shè)計（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計說明書、相關(guān)圖紙 CAD/PROE、中英文文獻(xiàn)及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要其他資料的朋友，請加叩 扣 :2215891151 當(dāng)代柔性自動化生產(chǎn)的建立和廣泛應(yīng)用，取決于作為科技進(jìn)步的催化劑的機(jī)床制造、機(jī)器人技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、儀器制造等技術(shù)的加速發(fā)展。這種自動化生產(chǎn)最重要的特點是具有柔性，它能預(yù)料到，在節(jié)省勞力（或無人）情況下，根據(jù)工藝條件調(diào)整裝配，以適應(yīng)多種產(chǎn)品生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)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(chǎn)功能上的通用性和重新調(diào)整的柔性。應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人是提高生產(chǎn)過程自動化，改善勞動環(huán)境條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率手段之一。 限于水平，本設(shè)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(jī)的上、下料，加工中心的自動換刀的自動化裝置。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。 目前，具有人工智能系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人還處于研究實驗階段。采用的動力源不同，驅(qū)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(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展十分迅速。 3．工業(yè)機(jī)器人 系統(tǒng)控制向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；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(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如可靠性低于國外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步比較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線技術(shù)系統(tǒng)與國外比還有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)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(jī)器人， 6000 米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人 、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種。 主要設(shè)計要求如下： 第一軸：轉(zhuǎn)動角速度 為 90? /s，轉(zhuǎn)角范圍為 0～ 270? 底 座： 能夠?qū)崿F(xiàn) 第一臂轉(zhuǎn)角 (0270 度 )轉(zhuǎn)角范圍控制 第二章 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分析 總體結(jié)構(gòu)的概述 目前，世界上已有許多工業(yè)機(jī)器人，其中大部分屬于“示教再現(xiàn)”型。 一般的機(jī)器人，它由機(jī)器人的機(jī)構(gòu)部分、傳感器組、控制部分及信息處理部分構(gòu)成。 如圖 21，該機(jī)器人具有六自由度，即大臂的回轉(zhuǎn)、臂的左右擺動、臂的上下擺動、手腕的回轉(zhuǎn)、手腕的伸縮和手爪的抓取。為了實現(xiàn)傳動的設(shè)計要求以及結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)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(dāng)然，參照以上的傳動結(jié)構(gòu)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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