【正文】 設(shè)計(jì)，而略去強(qiáng)度和剛度等的分析與校核。 論文是在劉琨明老師及其院里老師的悉心幫助，指導(dǎo)下完成的，在此給予衷心的感謝 ！ 附件 1 外文資料翻譯 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 36 外文資料翻譯 1 關(guān)于焊接遙控操作遙控機(jī)器人系統(tǒng)的多模態(tài) 人 機(jī) 交互界面 李海超，高洪明，吳林，張廣軍 摘要 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 37 在焊接遙控操作遙控機(jī)器人系統(tǒng)中 ，人機(jī)界面是 提高生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率的 一個(gè)最重要的因素， 該論文 提出了 關(guān)于 焊接遙 控操作 系統(tǒng)人機(jī)界面的設(shè)計(jì) ： 焊接多模態(tài)人機(jī)界面 。此工程中使用雙機(jī)械臂遠(yuǎn)程遙控焊接修補(bǔ)泄漏處，負(fù)責(zé)任務(wù)執(zhí)行的機(jī)械臂一個(gè)裝載焊槍?zhuān)硪粋€(gè)載有 7臺(tái)攝像機(jī)從不同的視角進(jìn)行監(jiān)控 _2 J。 1 焊接多模態(tài)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì) 焊接遙 控 系統(tǒng) 的 實(shí)施是由接口在遠(yuǎn)程站點(diǎn) 的 焊接機(jī)器人控制 軟件，視頻 顯示系統(tǒng)，視覺(jué)傳感系統(tǒng)，圖形仿真系統(tǒng)，手控制器和通信 連接裝置組成。 根據(jù)不同的人機(jī)交互水平，焊接遙 控 分為 手動(dòng)控制 、 共同控制，交互控制，監(jiān)督控制和自主控制在遙控焊接任務(wù)，控制策略可以看作是某種控制模式或幾個(gè)相結(jié)合的互動(dòng)控制模式 。 圖 1主窗口焊接多模態(tài)人機(jī)界面 2 系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu) 在地方網(wǎng)站，物理結(jié)構(gòu) 由 全景視頻監(jiān)控，立體視頻顯示，圖形工作站，監(jiān)督的計(jì)算機(jī)和空間鼠標(biāo)組成 。 在人機(jī)界面 的 教參數(shù)設(shè)置，如焊接速度，插值模式和 弧線 位 置， 然后傳送的人機(jī)界面的聯(lián)合數(shù)據(jù)信號(hào)控制器 。這些 觀點(diǎn) 在 焊接路徑規(guī)劃可以執(zhí)行的研制焊接環(huán)境中也可以看到 。 操作員 參加了不同層次的控制系統(tǒng)與人機(jī)界面的相互作用 ， 人機(jī)界面結(jié)合全球決策能力的 執(zhí)行 者和焊接機(jī)器人系統(tǒng)的自主能力 ， 由于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的特殊性，焊接任務(wù)可由遠(yuǎn)程監(jiān)控基于虛擬環(huán) 境和自主 控制。然 而， 由于特殊的應(yīng)用環(huán)境 它需要更高的焊接質(zhì)量 。例如，焊縫中光致等離子的不穩(wěn)定頻段是否和被加工工件的相同，焊縫中的光致等離子有怎樣的組成和運(yùn)動(dòng)等等。例如，許多關(guān)于光致等離子的研究都通過(guò)它的光傳播和聲音傳播來(lái) 監(jiān)測(cè)焊縫 的 缺陷 。 某 些因素可能會(huì)導(dǎo)致 焊縫等離子和保護(hù)氣體等離子之間頻率的差異，其中的一個(gè)原因就是焊縫內(nèi) 光致等離子體的壓力會(huì)慢慢地增長(zhǎng)。 焊接路徑文件發(fā)送到虛擬環(huán)境實(shí)時(shí)的人機(jī)界面 。因此 ，驅(qū)動(dòng)器載體的空間鼠標(biāo) Vm 和驅(qū)動(dòng)器載體 Ds 是相 同的 位置 和焊槍 的樣式。激光視覺(jué)傳感不能用于自主 控制。 當(dāng)它 作用時(shí)， 用戶操作空間鼠標(biāo)遙 控 鼠標(biāo)的圖形 環(huán)境。這樣，每當(dāng)左攝像機(jī)采集一幀圖像，就觸發(fā)右攝像機(jī)同時(shí)采集，從而保證左右攝像機(jī)采集到的圖像是同時(shí)刻采集的。 本文在焊接機(jī)器人柔性加工單元的基礎(chǔ)上進(jìn)行深層次改造，采用我們自行開(kāi)發(fā)的基于頁(yè)面交換模式的桌面式立體視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)端的焊接環(huán)境進(jìn)行顯示，空間鼠標(biāo)作為手控器直接對(duì)遠(yuǎn)端的焊接機(jī)器人進(jìn)行控制，提高了手動(dòng)跟蹤焊縫的精度，對(duì)于角焊縫、對(duì)接焊縫和空間曲線焊縫都能夠滿足手動(dòng)調(diào)整和跟蹤的要求。 Zaatri 提出的概念，多式聯(lián)運(yùn)執(zhí)行 者界面 ，早期的遙控焊接研究在遠(yuǎn)端環(huán)境信息反饋上停留在宏觀的二維視覺(jué)反饋上。它涵蓋面很廣，涉及了機(jī)械的所有內(nèi)容，是培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才的一次綜合訓(xùn)練。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使所裝的零件和部件便于裝拆與操作。 54580/962 0 0 0 ????c? ? ? M p aM p a ca ??? ? （ 362） 故其擠壓強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求。 對(duì)于軸承 B： 0,1 11 ?? YX ； 對(duì)于軸承 A： , 22 ?? YX 。 對(duì)于軸承 B： , 11 ?? YX ； 對(duì)于軸承 E： 0,1 22 ?? YX 。 5）求軸上的載荷 ① 做出軸的簡(jiǎn)圖，在確定軸的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從 資料 [2]中查取軸承壓力中心偏本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 20 離值 mma ? ，因此，作為簡(jiǎn)支梁的支撐跨距為 317mm。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 18 ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ? mmmmmzbmmmmmddmmmmmddfa110102902211111????????????????????? 取 1b =100mm。 （ 5）求蝸輪的圓周速度，并校核效率 蝸輪的圓周速度 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 16 smndv / 122 ????? ?? （ 325） 滑動(dòng)速度 smndv s / os60000 os60000 11 ?? ???? ???? （ 326） 求傳動(dòng)的效率，按 321 ????? 式中： ? ? ? ? tan1 ????? ?? ?v?? ?? v? 由表 查 得 ??v? ； 取 , 32 ?? ?? 。? =220N/ 2mm ， 239。 ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ? mmmmmzbmmmmmddmmmmmddfa6052502211111????????????????????? 取 1b =50mm。則 ????? ???? （ 310） 與暫取值 接近。 /70 mmNFP ?? ，按圖 查得smvs /? ，由圖 ，采用浸油潤(rùn)滑，得 ?vsZ 。 圖 21 腹板式帶輪 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 9 第 3 章 旋轉(zhuǎn)減速器設(shè)計(jì) 傳 動(dòng)比的分配 由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪傳動(dòng)后，輸出功率為 ，輸出速度 m in/69021 rDDnn ?? 額 ， 故總傳動(dòng)比 958 ??? 出nni，初分高低速級(jí)傳動(dòng)比分配為 3195821 ???? iii ， 確定高速級(jí)傳動(dòng)比 301?i ，低速級(jí)傳動(dòng)比 322?i 。 ② 計(jì)算相應(yīng)的帶長(zhǎng) 0dL ? ? ? ?02212100 422 a ddddaL ddddd ?????? ? ? ? ? ?4004 901801809024002 2? ??????? ? mm1229? （ 26） 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL ，根據(jù) 0dL 由資料 [1]表 82 選取，可得 mmLd 1250? 。 焊接變位機(jī)械的工作原理 焊接變位機(jī)械主要為焊接工藝提供合適的工作焊點(diǎn)，其具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)， 電動(dòng)機(jī)輸出一定的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過(guò)帶輪一次減速后，然后經(jīng)過(guò)二級(jí)蝸輪蝸桿減速器兩次減速，最后由回轉(zhuǎn)主軸，經(jīng)過(guò)工作臺(tái)輸出焊件所需要的焊接速度，以期達(dá)到所需要的焊縫要求； 傾斜機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)工件在空間上的傾斜，本次論文所要研究的是傾斜機(jī)構(gòu)空間四十五度范圍內(nèi)的傾斜，其具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：整個(gè)傾斜機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)輸出一定的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過(guò)帶輪一次減速后，然后經(jīng)過(guò)二級(jí)蝸輪蝸桿減速器兩次減速，最后其輸出軸與錐角四十五度的伸臂梁相連接，伸臂梁與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)在空間上的四十五度傾斜。主要應(yīng)用于回轉(zhuǎn)體工件 的裝配與焊接，其載重可從幾十千克到千噸以上。 頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)的缺點(diǎn)是工件由兩端支承，翻轉(zhuǎn)時(shí)頭架端要施加扭轉(zhuǎn)力，因而不適用于剛性小，易撓曲的工件；另外，當(dāng)設(shè)備安裝不當(dāng)，頭尾架的兩根樞軸不在同一軸線上時(shí)，工件會(huì)受到過(guò)大的扭轉(zhuǎn)力矩使翻轉(zhuǎn)困難，甚至造成工件扭壞或樞軸因發(fā)生超負(fù)荷而扭斷。 （ 4）工作臺(tái)應(yīng)有聯(lián)接焊接地線的位置，且不受工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的影響。 再者，工程機(jī)械大部分結(jié)構(gòu)件很不規(guī)則，如裝載機(jī)的前車(chē)架、挖掘機(jī)的大臂等類(lèi)工件，焊縫復(fù)雜，外形大且重量較重，靠行車(chē)或其它吊裝設(shè)備人工翻轉(zhuǎn)，不僅頻繁占用吊裝設(shè)備，焊接效率低，而且現(xiàn)場(chǎng)操作 不規(guī)范 ，存在一定的安全隱患。許多傳統(tǒng)的鑄鍛制品也有焊接制品或鑄 焊，鍛 焊制品所代替。 伸臂式焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，以便使工件上的焊縫置于水平和船形位置的機(jī)械裝置。本設(shè)計(jì)主要 論述了焊接變位機(jī)械的組成，工作原理，重點(diǎn)講述了其中的旋轉(zhuǎn)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)減速機(jī)構(gòu)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過(guò) 帶傳動(dòng)，二級(jí)蝸桿蝸輪減速器的傳動(dòng)，起到減速和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的效果。在先進(jìn)的工業(yè)國(guó)中，焊接產(chǎn)品的用鋼量已達(dá)到總用鋼量的 43%以上，為了制造如此龐大的焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，需建立大量專(zhuān)門(mén)制造焊接結(jié)構(gòu)的工廠，而其中焊接變位機(jī)則是滿足其焊接工藝的重要基礎(chǔ)。 焊接變位機(jī)械概述 隨著焊接產(chǎn)品在國(guó)防工業(yè)，船舶運(yùn)輸，機(jī)械化工中的廣泛使用，對(duì)焊接產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的手工定位已不能夠滿足其精度要求，焊接變位機(jī)械便應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生使用，近幾年并隨著控制理論的成熟發(fā)展，將其運(yùn)用到其機(jī)械當(dāng)中，發(fā)揮了越來(lái)越大的作用。 （ 6）變位機(jī)只能使工件回轉(zhuǎn)、翻動(dòng)，要使焊接過(guò)程自動(dòng)化、機(jī)械化，還應(yīng)考慮用相應(yīng)的焊接操作機(jī)械。工作時(shí)工件固定在橫梁上有橫梁帶動(dòng)工件一起翻轉(zhuǎn)。 四、升降機(jī) 是 用來(lái)將工人及裝備升降到所需的高度的裝置，主要用于高大焊件的手工焊 和 半自動(dòng)焊及裝配作業(yè)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 6 第 2 章 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，選擇三相電動(dòng)機(jī) Y801— 4，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下： 額定轉(zhuǎn)速 min/1390rn ? 額定功率 KwP ? 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 （ 6） 確定帶的根數(shù) Z. 帶的根數(shù) rca PPZ /? ? ? ?KKPPPK lA ????? 00 2? （ 29） 式中： lK —— 當(dāng)包角不等于 180 度時(shí)的修正系數(shù) ，參見(jiàn) 資料 [1]表 82； ?K —— 當(dāng)帶長(zhǎng)不等于試驗(yàn)所規(guī)定的特定帶長(zhǎng)時(shí)的修正系數(shù)參見(jiàn) 資料 [1]表 82。 圖 31 高速級(jí)蝸桿傳動(dòng)示意圖 蝸桿用 35CrMo，表面淬火，硬度為 45~50HRC；表面粗糙度 ?aR m? 。 / mmNY NFPFP ???? ?? （ 34） （ 4）接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 22212 15000 KTzdmHP ????????? ? （ 35） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 11 式中：載荷系數(shù) K=。 2/ mmNHP ????? （ 313） 將上述諸值，代入公式 222 /????????? ?? （ 314） （ 7）蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度校核 按資料 [2]表 ，齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式 FPFSvAF YYmddKKKT ???? ?? 212666 （ 315） 式中：按 os 31c os 3322 ??? ??zz v及 ??x ，查圖 得 FSY = ????? ?????Y 2/ mmNFP ?? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 13 將上述諸值，代入公式 22 / mmNmmN FPF??????? ??????? （ 316） （ 8） 選取蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑方法 根據(jù)蝸輪蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度 smVs ? ，載荷類(lèi)型為重型載荷，故可采用油池潤(rùn)滑。 圖 32 低速級(jí)蝸桿傳動(dòng)示意圖 蝸桿用 35CrMo，表面淬火，硬度為 45~50HRC；表面粗糙度 ?aR m? 。 輪齒應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 52 ?????????? hL jLnN （ 319） 查資料 [2]圖 得 ?NZ ， 1?NY 2/ mmNHP ????? （ 320） 239。 2/ mmNHP ????? （ 330） 將上述諸值，代入公式 222 /352/ 29 7194 00155 mmNmmN HPH ??????? ?? ?? （ 331） （ 7）蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度校核 按資料 [2]表 ，齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 17 FPFSvAF YYmddKKKT ???? ?? 212666 （ 332） 式中：按 os 31c os 3322 ??? ??zz v及 02?x ，查圖 得 FSY =。 ② 初步確定滾動(dòng)軸承，因此軸為蝸桿軸，應(yīng)考慮軸向力，從而選用能承受軸向力的單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) 2d ，確定選用 32020 型軸承，其尺寸為mmmmmmTDd 175530 ????? ，所以軸 ef直徑為 30mm，而長(zhǎng)度為 50mm。 ① 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 取 ?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力 ? ? ? ? ? ? MP aTM Dca 3232322 ?? ??????? ? ?? （ 344）