【正文】 機器人按照結(jié)構(gòu)形式的不同又可分為多種類型，其 中關(guān)節(jié)型機器人以其結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小，相對工作空間最大，甚至能繞過基座周圍的一些障礙物等這樣一些特點，成為機器人中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，世界一些著名機器成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 人的本體部分都采用這種機構(gòu)形式的機器人。 執(zhí) 行 機 構(gòu)機器人控 制 系 統(tǒng)驅(qū) 動 傳 動 系 統(tǒng)手 部腕 部臂 部腰 部基 座 部 （ 固 定 或 移 動 ）電 、 液 或 氣 驅(qū) 動 裝 置單 關(guān) 節(jié) 伺 服 控 制 器關(guān) 節(jié) 協(xié) 調(diào) 及 其 它 信 息 交 換計 算 機 圖 11 機器人的一般組成 機器人的機械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動－傳動系統(tǒng)組成。有的文獻則把機器人分為機械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。它的結(jié)構(gòu)特點是機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 第二代機器人正在加緊研制。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS(Flexible Manufacturing System) 和柔性制造單元 FMC(Flexible Manufacturing Cell) 中的重要一環(huán)。使用工業(yè)機器人代替人工操作的，主要是在危險作業(yè)（廣義的）、多粉塵、高溫、噪聲、工作空間狹小等不適于人工作業(yè)的環(huán)境。 隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會的進步，針對于上述各個領(lǐng)域的機器人系統(tǒng)的應(yīng)用和研究對系統(tǒng)本身也提出越來越多的要求。然而，目前商品化的機器人系統(tǒng)多采用封閉結(jié)構(gòu)的專用控制 器，一般采用專用計算機作為上層主控計算機，使用專用機器人語言作為離線編程工具，采用專用微處理器，并將控制算法固化在EPROM 中，這種專用系統(tǒng)很難（或不可能）集成外部硬件和軟件。 19631966 年，萬能自動化公司制造的工業(yè)機器人供用戶做工藝試驗。 （ 3） 1970 年至今一直處于推廣應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展階段。又如，萬能自動公司制成了由 25 臺機器人組成的汽車車輪生產(chǎn)自動線。通過引進技術(shù)、仿制、改造創(chuàng)新。目前我國已開始有計劃地從國外引進工業(yè)機器人技術(shù)，通過引進、仿制、改造、創(chuàng)新，工業(yè)機器人將會獲得快速的發(fā)展。 2．由注重機器人單機開發(fā)過渡到成套開發(fā)機器人應(yīng)用系統(tǒng) 生產(chǎn)機器人多的大型公司，可以憑借規(guī)模優(yōu)勢，占據(jù)較大的市場份額，形成規(guī)模效益，而一些中小公司要想在激烈的市場競爭中求得生存，必須具有自己的特色。國內(nèi)機器人生產(chǎn)廠家中北京機械工業(yè)自動化研究所，以承接涂裝自動化生產(chǎn)線見長，累計產(chǎn)值近 2021 萬元，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所承接焊接生產(chǎn)線，累計產(chǎn)值近 5000 萬元，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人研究所的機器人碼垛生產(chǎn)線正在產(chǎn)業(yè)化，累計產(chǎn)值超千萬元。 3）選擇引進國外質(zhì)量可靠的機器人零部件和元器件。 A、 執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機器人完成抓取工件，實現(xiàn)各種運動所必需的機械部件，它包括手部、腕部、機身等。 （ 4） 機身：是支承手臂的部件，其作用是帶動臂部升降或俯仰運動。 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 C、 控制系統(tǒng)：通過對驅(qū)動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進行工作，當(dāng)發(fā)生錯誤或故障時發(fā)出報警信號。本文是對整個設(shè)計工作較全面的介紹和總結(jié)。功率 /質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較小 伺服電動機易于標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動機一般需配置減速裝置，除 DD電動機外，難以直接驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊 ，無密封問題 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 安全性 防爆性能較好，用液壓油作傳動介質(zhì)，在一定條件下有火災(zāi)危險 防爆性能好，高于1000kPa(10 個大氣壓 )時應(yīng)注意設(shè)備的抗壓性 設(shè)備自身無爆炸和火災(zāi)危險，直流有刷電動機換向時有火花，對環(huán)境的防爆性能較差 對環(huán)境的影響 液壓系統(tǒng)易漏油，對環(huán)境有污染 排氣時有噪聲 無 續(xù)表 21 三 種驅(qū)動方式的特點對照 在工業(yè)機器人中應(yīng)用范圍 適用于重載、低速驅(qū)動，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機器人、點焊機器人和托運機器人 適用于中小負(fù)載驅(qū)動、精度要求較低的有限點位程序控制機器人，如沖壓機器人本體的氣動平衡及裝配機器人氣動夾具 適用于中小負(fù)載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機器人，如 AC伺服噴涂機器人、點焊機器人、弧焊機器人、裝配機器人等 成本 液壓元件成本較高 成本低 成本高 維修及使用 方便，但油液對環(huán)境溫度有一定要求 方便 較復(fù)雜 機器人驅(qū)動系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點，通常對機器人 的驅(qū)動系統(tǒng)的要求有： 1）．驅(qū)動系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率也要高； 2）．反應(yīng)速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動慣量比要大，能夠進行頻繁地起、制動，正、反轉(zhuǎn)切換； 3）．驅(qū)動盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要?。? 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 4）．安全可靠； 5）．操作和維護方便； 6）．對環(huán)境無污染，噪聲要??； 7）．經(jīng)濟上合理，尤其要盡量減少占地面積。 滾珠螺旋的特點：①摩擦阻力小，傳動效率高；②磨損小、壽命長、工作可靠性好；③具有運動的可逆性，應(yīng)設(shè)防逆動裝置；④軸向剛度較高，抗沖擊性能較差；⑤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造較難；⑥預(yù)緊后得到很高的定位精度（約達 5um/300㎜）和重復(fù)定位精度（可達 1~2um）。 （ 2）具有較好的增力作用。螺紋部分采用表面淬火處理，保證硬度達到 45HRC，使螺紋具有較好的強度和韌性。 試取 （外螺 紋） 公稱 直徑 mm? ，對應(yīng) 的中徑2 mm? ，小徑 1 mm? ，螺距 4P mm? 。根據(jù)使用需要，還需進行驅(qū)動力矩、效率與自鎖等其他方面的計算。 ’ 其中，梯形螺紋的牙型半角 30?? 。試選用整體式螺母 ( ?? )，因而 h mm??? 。 又螺母螺紋扣數(shù) 10Hn P? ? ? ，合格。 表 1 精度等級 5 6 7 8 9 1[ ] / ( )mm?? ?? 10 15 30 55 110 （ 6）穩(wěn)定性校核 螺桿在受軸向載荷 aF 時，應(yīng)防止螺桿長度與直徑比過大而造成側(cè)向彎曲。 20 2 1 8 . 4 5 01000P P m m? ? ???? ? ? ? ? ?，合格 至此，所選外螺紋的所有技術(shù)指標(biāo)均已校驗完畢，結(jié)果在合格范圍之內(nèi)。 滑動摩擦導(dǎo)軌的運動件與承導(dǎo)件直接接觸，優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、 接觸剛度大，缺點：摩擦阻力大、磨損快、低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。此灰鑄鐵導(dǎo)軌的硬度一般為 180~200HBW。 由上綜合：本設(shè)計選用深溝球軸承。m 額定轉(zhuǎn)速 rpm 3000 最高轉(zhuǎn)速 rpm 3600 電機轉(zhuǎn)子慣量 kg 機械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，從整體布局來看，實現(xiàn)了模塊化，大量采用標(biāo)準(zhǔn)化通用元配件，從而使成本大為降低，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟性。同時，也使我深深體會到： 要 真正完成一個零部件的設(shè)計 ，不但要掌握 儀器設(shè)計、互換性、誤差理論等多學(xué)科 的知識，而且還要 有繼而不舍的鉆研精神，要善于學(xué)習(xí)新的知識 ，只有將這兩方面的知識融會貫通和有機結(jié)合，才能設(shè)計出 合格的裝置來 。但是，通過自己不斷的分析，大量查找閱讀相關(guān)資料，和同學(xué)們積極討論，并經(jīng)常尋求老師的指導(dǎo)，終于使自己的設(shè)計思路愈發(fā)清晰、明朗，最終完成了包括裝配圖、零件圖和設(shè)計計算說明書在內(nèi)的所有實驗任務(wù)。在 AutoCAD 做圖中，更是一次次的重復(fù)著查詢、討論、糾錯、復(fù)查的繁 瑣步驟。他那豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗以及對專業(yè)孜孜不倦的敬業(yè)態(tài)度讓我感觸很深。為此，學(xué)生對您表示衷心的感謝和深深的敬意！ 同時在設(shè)計的過程中，很多的同學(xué)和老師給予了我很大大的幫