【正文】 的空間。其工作空間是一個(gè)類球形的空間Error! Reference source not found.。此種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機(jī)器人。(1) 液壓驅(qū)動(dòng):是指動(dòng)源（發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)）驅(qū)動(dòng)油泵產(chǎn)生壓力油，壓力油再去驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，由液壓馬達(dá)產(chǎn)生機(jī)器需要的動(dòng)力。功率/質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較大結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)為焊接機(jī)器人設(shè)計(jì)，因此手部并無其他結(jié)構(gòu)，僅僅是一個(gè)焊槍，通過螺栓固定于腕部之上。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡單的專用機(jī)械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人的腕部的運(yùn)動(dòng)為一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)是實(shí)現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)的角度控制在范圍內(nèi)，其基本的結(jié)構(gòu)形式如圖22所示。 （3）臂部手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。因此，一般來說臂部具有一個(gè)自由度就能滿足基本要求，即臂部的伸縮運(yùn)動(dòng)。臂部的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：伸縮行程：1850mm；伸縮速度：1200mm/s~1400mm/s。如果改變臂部的姿態(tài)（方位），則用機(jī)身的自由度加以實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基座的上下伸縮、以及機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)身部分和滑軌的配置型式采用立柱式單臂配置，其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源來自回轉(zhuǎn)液壓缸。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。 本章小結(jié)本章從焊接機(jī)器人的實(shí)用方面入手，提出了一套總體設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)機(jī)器人自由度的要求選取直角坐標(biāo)系為本次設(shè)計(jì)坐標(biāo)系。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。 腕部結(jié)構(gòu)及選擇 典型的腕部結(jié)構(gòu) (1) 具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)它具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu)點(diǎn)而被廣腕部回轉(zhuǎn)，總力矩M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動(dòng)慣性所用。的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn)，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結(jié)構(gòu)選擇具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu)，采用液壓驅(qū)動(dòng)。 螺釘材料選擇Q235， (n=～）螺釘?shù)闹睆剑? （） =螺釘?shù)闹睆竭x用M5。 本章小結(jié)本章主要內(nèi)容為腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括：腕部結(jié)構(gòu)的選取和腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。手臂運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包括3個(gè)運(yùn)動(dòng)：伸縮、回轉(zhuǎn)和升降。因此，一般來說臂部應(yīng)該具備3個(gè)自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運(yùn)動(dòng)。以臂部為例，一般結(jié)構(gòu)上較多采用懸臂梁形式（水平或垂直懸伸）。為提高剛度，除盡可能縮短臂桿的懸伸長度外，尚應(yīng)注意以下幾方面：(1) 根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸；(2) 提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)的距離；(3) 合理布置作用力的位置和方向；(4) 注意簡化結(jié)構(gòu)；(5) 提高配合精度。減少慣量具體有4個(gè)途徑Error! Reference source not found.： (1) 減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金材料； (2) 減少臂部運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺寸； (3) 減少回轉(zhuǎn)半徑ρ，再安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作； (4) 在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)緩沖裝置。 四、位置精度要求高一般來說，直角和圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手位置精度要求較高；關(guān)節(jié)式機(jī)械手的位置精度最難控制，故精度差；在手臂上加設(shè)定位裝置和檢測結(jié)構(gòu)，能較好地控制位置精度，檢測裝置最好裝在最后的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)以減少或消除傳動(dòng)、嚙合件間的間隙。 手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇通過以上，綜合考慮，本次設(shè)計(jì)選擇液壓缸伸縮機(jī)構(gòu)，使用液壓驅(qū)動(dòng),水平伸縮液壓缸選用伸縮式液壓缸；豎直伸縮液壓缸選用雙作用活塞缸。液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式可表示為：F=(A1p1A2p2)ηm () 手臂摩擦力的分析與計(jì)算摩擦力的計(jì)算不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。經(jīng)過以上分析計(jì)算最后計(jì)算出液壓缸的驅(qū)動(dòng)力：F= 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定經(jīng)過上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力F=，根據(jù)表31選擇液壓缸的工作壓力P=2MPa。液壓缸外徑的設(shè)計(jì)：根據(jù)裝配等因素，考慮到液壓缸的臂厚在7mm，所以該液壓缸的外徑為60mm。取:載荷F=400N,懸臂L=1730mm。第5章 機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動(dòng)手臂的部件。按照設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂1800的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降，運(yùn)動(dòng)部件較大。本設(shè)計(jì)機(jī)身包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和伸縮。具體結(jié)構(gòu)見圖61。密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計(jì)。圖52 回轉(zhuǎn)缸的截面圖 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 手臂偏重力矩的計(jì)算圖53 手臂各部件重心位置圖(1)零件重量等 現(xiàn)在對機(jī)械手手臂做粗略估算：總共約為33Kg (2)計(jì)算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離ρ。(1) 摩擦驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 設(shè)定速度為V=4；起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間差t=；；將數(shù)據(jù)帶入上面公式有：F摩= 5000N F慣=6600N(2) 液壓缸在這里選擇O型密封，所以密封摩擦力可以通過近似估算；最后通過以上計(jì)算：當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí)：F=5000N當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)：F=6600N 軸承的選擇分析對于伸縮缸的運(yùn)動(dòng)，機(jī)身回轉(zhuǎn)受軸承的影響。本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)球軸承Error! Reference source not ?？? 結(jié)經(jīng)過一段時(shí)間的努力，達(dá)到了本課題研究的預(yù)期目標(biāo)，現(xiàn)總結(jié)如下:(1) 本課題提出了焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案，解決了工業(yè)機(jī)器人的許多問題；(2) 根據(jù)焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)了焊接機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)；(3) 根據(jù)焊接機(jī)器人的負(fù)載，進(jìn)行大臂的傳動(dòng)設(shè)計(jì)；(4) 選用適當(dāng)?shù)某叽邕M(jìn)行多手臂中各軸的校核； (5) 本焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)先進(jìn)可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行控制穩(wěn)定可靠；(6) 本課題是專門設(shè)計(jì)焊接機(jī)器人手臂傳動(dòng)及其軸的校核，其傳動(dòng)系統(tǒng)稍做改進(jìn)即可滿足需求。順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，既是對我大學(xué)所學(xué)課程的一次綜合整理，又使我對機(jī)電知識(shí)有了更深層次的理解。參考文獻(xiàn)[1] （第五版）（第1卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[2] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.[3] 李曉輝，汪蘇，劉小輝，[J].電焊機(jī),2005.[4] ㈠[J].電焊機(jī),2006.[5] [J].北京：中國工業(yè)出版社，1964.[6] (熱加工)[M].北京：科學(xué)出版社，1995.[7] [J].：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.[8] [M].：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.[9] [J].：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.[10] [J].：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.[11] 濮良貴，[M].北京：高等教育出版社，2009.[12] 殷際英，[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.[13] [M].北京：科學(xué)出版社，2008.[14] [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.[15] (第四版)[M]. 北京：高等教育出版社，2004.[16] Mana Saedan,Marcelo H以三維視覺為基礎(chǔ)的工業(yè)機(jī)器人的控制[A].Proc of IASTED Intel on Robotics and Applications[c].福羅里達(dá)州，2001.[17] Corke P Robotics Toolbox for MATLAB[J].IEEE Robotics and Automation Magazine,1996,3(1):2432[18] IO?M?[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.[19] [M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009.