【正文】 ：國(guó)外的研究方向主要集中在機(jī)構(gòu)靈巧、動(dòng)作準(zhǔn)確可靠、響應(yīng)速度快、重量輕、剛度和強(qiáng)度良好、裝有便于裝卸與維修的高性能伺服機(jī)械手以及能半自主和自主移動(dòng)到任意位置。醫(yī)用機(jī)器人：主要用于醫(yī)療外科手術(shù)的規(guī)劃與仿真、機(jī)器人輔助外科手術(shù)、最小損傷外科、臨場(chǎng)感外科手術(shù)等?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在21世紀(jì)各種先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開(kāi)放式和模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加清楚明朗，語(yǔ)言、圖形編程界面還正在研制當(dāng)中。其研究熱點(diǎn)在于研制出有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙感操作和人機(jī)交互。過(guò)去該領(lǐng)域的研究幾乎是空白的，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會(huì)引起機(jī)器人技術(shù)的一場(chǎng)革命，并且對(duì)社會(huì)進(jìn)步和人類活動(dòng)的各個(gè)方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)軟機(jī)器人技術(shù)：主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂(lè)場(chǎng)合。 機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù) 機(jī)器人的基本組成機(jī)器人系統(tǒng)由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以是液壓傳動(dòng)、氣動(dòng)傳動(dòng)、電動(dòng)傳動(dòng)，或者把它們結(jié)合起來(lái)應(yīng)用的綜合系統(tǒng)；可以直接驅(qū)動(dòng)或者通過(guò)同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動(dòng)。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。人類的感受系統(tǒng)對(duì)感知外部世界信息是機(jī)器靈巧的。當(dāng)然，也可以是多臺(tái)機(jī)器人，多臺(tái)機(jī)床或設(shè)備，多個(gè)零件存儲(chǔ)裝置等集成一個(gè)執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。6．控制裝置 控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。 機(jī)器人技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)是個(gè)機(jī)器人制造商在產(chǎn)品供貨時(shí)所提供的技術(shù)數(shù)據(jù)。但是，機(jī)器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)計(jì)的，可能小于六個(gè)自由度，也可能大于六個(gè)自由度。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人重復(fù)定位其手部與同一目標(biāo)位置的能力，可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差這個(gè)統(tǒng)計(jì)量來(lái)表示，它是衡量一列誤差值的密集度，即重復(fù)定。很明顯，工作速度愈高，工作效率愈高。為了安全起見(jiàn)，承載能力這一技術(shù)指標(biāo)是指高速運(yùn)行時(shí)的承載能力。(一) 按機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分類1．五種基本坐標(biāo)式機(jī)器人 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分可看作是由一些連桿通過(guò)關(guān)節(jié)組裝起來(lái)的。2．兩種冗余自由度結(jié)構(gòu)機(jī)器人(1) 整體控制的柔軟臂機(jī)器人，它也叫象鼻子機(jī)器人。(2) 每一關(guān)節(jié)獨(dú)立控制的冗余自由度機(jī)器人直角坐標(biāo)式機(jī)器人安放在一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)上，增加了一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，成為冗余自由度機(jī)器人，這種機(jī)器人很適合機(jī)床上下料等應(yīng)用場(chǎng)合。雖然沒(méi)有應(yīng)用人工智能技術(shù)，但是能進(jìn)行機(jī)器人環(huán)境交互，具有在線自適應(yīng)能力。能進(jìn)行學(xué)習(xí)，具有決策上的自治能力。在眾多制造業(yè)領(lǐng)域中，應(yīng)用機(jī)器人最廣泛的領(lǐng)域是汽車(chē)及汽車(chē)零部件制造業(yè)。2005年，亞洲地區(qū)電子電氣行業(yè)對(duì)機(jī)器人的需求僅次于汽車(chē)及汽車(chē)零部件制造業(yè)，其占所有行業(yè)總需求的比例為31%；而在歐洲地區(qū)橡膠及塑料工業(yè)對(duì)機(jī)器人的需求則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電子電氣行業(yè)而排名第二位；美洲地區(qū)由于汽車(chē)及汽車(chē)零部件制造業(yè)對(duì)機(jī)器人的需求遙遙領(lǐng)先，所以金屬制品業(yè)(包括機(jī)械)、橡膠及塑料工業(yè)以及電子電氣行業(yè)對(duì)機(jī)器人的需求比例相當(dāng)，均在7%左右。而且，隨著人類生活水平的提高及文化生活的日益豐富多彩，未來(lái)各種專業(yè)服務(wù)機(jī)器人和家庭用消費(fèi)機(jī)器人將不斷貼近人類生活，其市場(chǎng)將繁榮興旺。（在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。只有符合我國(guó)的國(guó)情，才能推動(dòng)和加快我國(guó)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用。用機(jī)器人技術(shù)和其它高新技術(shù)去改造舊企業(yè)，促進(jìn)機(jī)器人技術(shù)自身的發(fā)展和應(yīng)用。電機(jī)1帶動(dòng)噴頭做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故此電機(jī)應(yīng)小巧靈便以減輕電機(jī)2的負(fù)擔(dān)，因此電機(jī)1應(yīng)該質(zhì)量輕、體積小且能滿足功率滿要求。圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：J =m(3 R2+L2) =3(3+) = 取噴槍的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω=2rad/s，n=60r/min由此轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度=20rad/s2計(jì)算力矩T為：T=J=P=Tω=2=故訂做的減速電機(jī)1的額定電壓為220V，輸出功率至少為4w，轉(zhuǎn)速為1400r/min，減速箱的減速比為23。設(shè)回轉(zhuǎn)套、電機(jī)、減速器、短軸、鍵、噴槍及噴槍夾的質(zhì)量共5kg。電機(jī)通過(guò)脹緊套連接空心軸，所以電機(jī)輸出軸也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)募哟旨娱L(zhǎng)。電機(jī)輸出軸端進(jìn)行適當(dāng)?shù)募哟旨娱L(zhǎng)[1620]。因此設(shè)計(jì)手臂時(shí)，該充分考慮根據(jù)機(jī)器人所要完成任務(wù)而提出設(shè)計(jì)要求，從而確定手臂桿的大體結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度。六自由度弧焊機(jī)器人的小臂俯仰機(jī)構(gòu)通過(guò)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成，安裝在腰部回轉(zhuǎn)盤(pán)上的直流伺服電機(jī)通過(guò)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)小臂實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)。小臂總體質(zhì)量的計(jì)算[2125]小臂的大體結(jié)構(gòu)為分段空心圓柱，材料為鋁合金體積V=lA =/4＋178。后桿的尺寸為1001000，底桿的尺寸為100400。摩擦力矩T：綜上所述總力矩T=T= Nm取電機(jī)的轉(zhuǎn)速為=1500 r/min，即角速度為=50rad/s則總的傳動(dòng)比為:=/n=157/=100故電機(jī)輸出端的負(fù)載力矩為T(mén)= T/ = =電機(jī)輸出端的功率為P= T =50 =選擇電機(jī)的型號(hào)一般對(duì)驅(qū)動(dòng)元件有以下幾方面要求：（1）慣量小，動(dòng)力大。（3）位置控制精度高，快速響應(yīng)性好，調(diào)速范圍大，低速平穩(wěn)。綜合考慮各種電機(jī)，這里選用遼寧本溪山城電機(jī)廠生產(chǎn)電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Z211，額定電壓110/220V，轉(zhuǎn)速1500r/min，重量32kg。（2）選擇小齒輪材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241286HBS。（7）取工作壽命為15年，每年工作250天，2班制小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60751525016=大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2=N1/5=（8）查表取接觸疲勞壽命系數(shù)為=，=（9）取安全系數(shù)為=1==1242MPa==確定傳動(dòng)尺寸（1）初算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 =（2）按K值對(duì)進(jìn)行修正由圓周速度 = 查表取動(dòng)載荷系數(shù)為= 查表取齒間載荷分布系數(shù)為= 查表取齒向載荷分布系數(shù)為= 查表取使用系數(shù)為= 所以載荷系數(shù)K== 按K值對(duì)進(jìn)行修正 ===（4）確定模數(shù)m以及主要尺寸m== 為了防止輪齒太小引起的意外折斷，故m=3mm。大臂的整體結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體實(shí)心結(jié)構(gòu)，這樣做的目的是為了提高其力學(xué)性能包括大臂的剛度、強(qiáng)度以及抗彎能力。所以實(shí)際體積要小一些，在這里計(jì)算體積時(shí)帶入一折減系數(shù)。（2）體積小，重量輕。（5）效率高，消耗的能源要盡可能的小。 齒輪的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算選定材料、熱處理方式、精度等級(jí)及齒數(shù)（1）因?yàn)殡姶攀街绷魉欧姍C(jī)是經(jīng)過(guò)調(diào)速的，所以輸出端的速度較低，因此低速級(jí)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)mm確定各個(gè)參數(shù)數(shù)值（1）T=10=10(3/75) =378180Nmm（2）初選載荷系數(shù)為=（3）查表取齒寬系數(shù)為=1（4）查表取彈性系數(shù)為ZE=（5）查表取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)為=（6）根據(jù)齒輪的硬度查表取小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為=1150 MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為=1120MPa。腰部主軸與腰部回轉(zhuǎn)盤(pán)的通過(guò)螺釘連接在一起，電機(jī)帶動(dòng)腰部主軸旋轉(zhuǎn)，從而使腰部回轉(zhuǎn)盤(pán)繞其中心旋轉(zhuǎn)完成所要求的動(dòng)作?！‰姍C(jī)的選擇力矩的計(jì)算：，故==：腰部回轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。具有低轉(zhuǎn)速、大力矩、過(guò)載能力強(qiáng)、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動(dòng)小等特點(diǎn)。電機(jī)需要調(diào)速，調(diào)速后轉(zhuǎn)速為15min，減速比為10。增量型編碼器主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床及機(jī)械附件、機(jī)器人、自動(dòng)裝配機(jī)、包裝機(jī)械等, 所以大臂、小臂、?！”菊滦〗Y(jié)本章首先用簡(jiǎn)單的空間立體幾何方法建立了六自由度弧焊機(jī)器人的工作空間的數(shù)學(xué)模型，驗(yàn)證了假設(shè)條件中的六自由度弧焊機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的尺寸是符合工作要求的。第3章 手臂伸縮機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)方案的分析與選擇 綜述在機(jī)體后壁上固定著支架，支架上面安裝電動(dòng)機(jī)。在空心滑桿內(nèi)，通過(guò)管將壓縮空氣傳送到內(nèi)腔，并由此傳到手腕和夾持器的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)主要用以變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞能量或力，也可用以調(diào)整零件的相互位置，有時(shí)兼有幾種作用。靜壓螺旋摩擦阻力極小、傳動(dòng)效率高(可達(dá)99%)，磨損小、壽命長(zhǎng)，工作平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，具有傳動(dòng)可逆性；但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要一套壓力穩(wěn)定、溫度恒定、過(guò)濾要求較高的供油系統(tǒng)。 電機(jī)選擇因行程開(kāi)關(guān)的使用，選用直流電動(dòng)機(jī)。所以，選擇如下直流電機(jī)(上海嵐洋電氣)：型號(hào)：Z4112/21；額定功率：；額定轉(zhuǎn)速：1540 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 選材由于本課題中螺旋傳動(dòng)屬于比較重要的傳動(dòng)，要求精度較高，故絲杠選用，滲碳淬火；硬度58～62HRC，取平均硬度60HRC。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自得優(yōu)點(diǎn)。傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動(dòng)，不需潤(rùn)滑，無(wú)污染。實(shí)際軸間距，此結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整小帶輪嚙合齒數(shù) 10基本額定功率 ， 所需帶寬，；。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的設(shè)計(jì)思想，采用典型、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式，主要采用了減速器、梯形同步帶等傳動(dòng)形式，使得課題設(shè)計(jì)的機(jī)器人具有工作可靠、響應(yīng)快的特點(diǎn)，具有平穩(wěn)、可靠、精度高、噪音小、傳動(dòng)扭矩大等優(yōu)點(diǎn)、整個(gè)結(jié)構(gòu)成本低，可適用于批量生產(chǎn)。這次設(shè)計(jì)是大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，它涉及到機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械繪圖及相關(guān)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用等各方面的知識(shí)。參考文獻(xiàn)1 ，1997：1112 ，1988：2～453 ，1996：3～904 ，1999：8～45 145～1625 ，1991：10～30 98～996 ，1995：60～807 徐 （第5卷）.，1993：350～4008 （第二卷）.機(jī)械工業(yè)出版社，1999：202～2459 ，1997：204～20710 ，2001：213311 Li Dequn and Xiao Jinrong. 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