【正文】 。/8 =5850kg (2) 設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)械臂最前端的抓舉重量為 5k g，依此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算出機(jī)械 臂每個(gè)關(guān)節(jié)的具體參數(shù)。 機(jī)器人前臂外端蓋是對(duì)機(jī)器人前臂內(nèi)電機(jī)、減速器、同步傳送帶、帶輪等保護(hù) 的裝置，也方便于日后的檢修和維護(hù)。 機(jī)器人底座設(shè)計(jì) 圖 、 是機(jī)器人底座的 結(jié)構(gòu)圖和尺寸圖 機(jī)器人底座是承載機(jī)器人以上所有關(guān)節(jié)的機(jī)構(gòu)，立柱的旋轉(zhuǎn)連接也是連接在底 座上，底座還有固定機(jī)器人的作用，使機(jī)器人更穩(wěn)定的工作。如 圖 圖 調(diào)取卡軸 機(jī)器人立柱部分就裝配完成了。如圖 圖 裝配后臂 進(jìn)行機(jī)器人后臂上帶輪的裝配。如圖 圖 裝配機(jī)器人手腕 整體 結(jié)構(gòu)安裝 完成后， 對(duì)機(jī)器人 前臂和后 臂上的 帶輪進(jìn)行 傳送帶安 裝。 隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、工業(yè)自動(dòng)化水平的提升，中國(guó)機(jī) 器人市場(chǎng)潛力日益 增大，到 2020 年，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)容量將達(dá)十幾萬(wàn)臺(tái)（套）。使用機(jī)械手夾持機(jī)構(gòu) 夾持焊槍，并采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，次品減少，產(chǎn)品一致性 好，并且可以改善工作條件和環(huán)境，將工人從原來(lái)的繁重體力勞動(dòng)中、惡劣的工作 環(huán)境中解脫出來(lái) 。其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò) 化和智能化的程度越來(lái)越高，功能也越來(lái)越強(qiáng) ，正在向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā) 展。 45 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 五軸機(jī)器人主體 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 參考文獻(xiàn) ［ 1］潘麗霞 .論工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用 [J].山西科技 ,2020,25(3):2223. ［ 2］畢勝 .國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 [J].機(jī)械工程師， 2020， (7):57. ［ 3］姚志良 .我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的幾點(diǎn)思考 [J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用， 2020,(3):2829. ［ 4］金茂菁，曲忠萍，張桂華 .世紀(jì)之交國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) [J].國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體 化技術(shù)， 2020,4(2):1215. ［ 5］中國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展訪談 [J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用， 2020,(5):16. ［ 6］工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀淺談 [J].北京 :自動(dòng)化博覽， 2020,24(2):5455. ［ 7］馬秀峰 . 機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué) [M ] . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,1989. ［ 8］楊紅梅等 . 在機(jī)械加工中多關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂與工件干涉問題的研究 [J] .遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào) , 1998, ( 5) .： 5863. ［ 9］李守軍，陳穎．西門子 CP340 模塊在天津城市供水過程中的應(yīng)用［ J］．水電自動(dòng)化與大 壩監(jiān)測(cè)， 2020， 30（ 2）： 75－ 77． ［ 10］ 孫海維． SIMATIC 可編程控制器及應(yīng)用［ M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020． ［ 11］ 滿永奎．通用變頻器及其應(yīng)用［ M］，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995． ［ 12］喻偉闖． 基于 PLC 的三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［ J］ ． 現(xiàn)代電子技術(shù)， 2020 （ 11）： 155－ 157． ［ 13］姜曉勇， 倪敬， 張蕓， 等． 多自由度火車車輪生產(chǎn)機(jī)械手設(shè)計(jì)［ J］ ． 機(jī)電工程， 2020 （ 12）： 89－ 91． ［ 14］呂景泉． 自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試［ M］ ． 北京： 中國(guó)鐵道出版社， 2020． ［ 15］張同蘇．亞龍培訓(xùn)指導(dǎo)書［ Z］ ． 亞龍科技集團(tuán)有限公司， 2020． ［ 16］霍偉 . 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)與控制 [M ]. 高等教育出版社 , 2020 ［ 17］姜哲 , 金奕江等譯 . 人工智能一種現(xiàn)代方法 (第二版 ) [M]. 人民郵電出版社 , 2020 ［ 18］侯國(guó)柱 , 孔慶忠 . 一關(guān)節(jié)型機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及雅可比矩陣求解 [J]. 寧夏工程技術(shù) , 2020, 47 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 五軸機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 6 ( 1): 14 ~ 17 ［ 19］ Lu GM, Sun L N, Zhang B. 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A SM E Journal of App lied Mechanics, 1995, 22: 215~ 221 48 。主要完成了以下幾個(gè)任務(wù)： （ 1）五軸機(jī)器人的外形設(shè)計(jì) （ 2）五軸機(jī)器人關(guān)節(jié)臂的設(shè)計(jì) （ 3）電機(jī)選型及運(yùn)動(dòng)仿真 在機(jī)器人的研究過程中實(shí)驗(yàn)和仿真是了解它的有效途徑。由于 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度快，可以大大提高空程運(yùn)行速度，減少空程時(shí)間，使生產(chǎn)節(jié)拍得以 提高，所以工業(yè)用機(jī)械手的市場(chǎng)應(yīng)用前景非常光明。另外，在工業(yè)機(jī)器人的需 求上，中國(guó)將同國(guó)際市場(chǎng)需求趨勢(shì)基本一致，即以機(jī)器人化的生產(chǎn)系統(tǒng)取代單臺(tái)機(jī) 器人。如圖 圖 裝配端蓋 進(jìn)行機(jī)器人夾持部分的裝配。如圖 圖 裝配電機(jī) 3 電機(jī) 3裝配完成后進(jìn)行對(duì)機(jī)器人后臂控制的電機(jī) 4 裝配。如圖 圖 調(diào)取零件 將選擇出的電機(jī) 1 安裝在機(jī)器人手腕機(jī)構(gòu)內(nèi)。如圖 圖 solidworks裝配圖界面 第二部是從已經(jīng)做好 的零件中選擇零件進(jìn)行機(jī)器人手腕、機(jī)器人前臂、機(jī)器人 后臂、機(jī)器人立柱和機(jī)器人底座的拼裝。 機(jī)器人后臂是連接機(jī)器人前臂和機(jī)器人立柱的機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是安裝控制機(jī)器人 前臂和機(jī)器人立柱電機(jī)、減速器、帶輪、同步傳動(dòng)帶的裝置，是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的主要 連接部分。 前端蓋是安裝完電機(jī)后的保護(hù)蓋，對(duì) 電機(jī)進(jìn)行保護(hù)與前端的氣壓機(jī)械手相連。 假設(shè)減速比為 R，則折算到伺服電機(jī)軸上的負(fù)載慣量為 5850/R178。 按照負(fù)載慣量＜ 3 倍電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量 JM 的原則 如果選擇 100w 電機(jī)，查松下 A系列伺服電機(jī)手冊(cè)（圖 ）得： JM= 則 1045/R178。 根據(jù)減速比選擇能配合松下 MSMA 系列的 ECT行星減速機(jī) PB 系列 PB40 減速機(jī) 減速器的減速比為 100。/8+md178。 cm178。＜ 3 得 R＞ 輸出轉(zhuǎn)速 n=83r/min,滿足要 求。大慣量，最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低， 且隨著功率增大 而快速降低，適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用，因此本設(shè)計(jì)采用交流伺 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。伺服主要靠脈沖來(lái)定位， 基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到 1 個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn) 1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從 11 ［ ］ 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 五軸機(jī) 器人主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)?，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè) 角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者 叫閉環(huán)，如此一來(lái)，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖 回來(lái) ，這樣， 就能夠很 精確的控 制電機(jī)的 轉(zhuǎn)動(dòng)，從 而實(shí)現(xiàn)精確 的定位， 可以達(dá)到 。在 氣壓傳動(dòng)中還有用來(lái)感受和傳遞各種信息的氣動(dòng)傳感器。 由于帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用維護(hù)方便和良好的撓性及 彈性等優(yōu)點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選擇帶傳動(dòng)。平型帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但容易打滑，通常用于傳動(dòng)比為 3左右的傳動(dòng)。 ④立柱 機(jī)器人立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂 的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 和升降 (或俯仰 )運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。 手臂可能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)如下 : 手臂運(yùn)動(dòng) 基本運(yùn)動(dòng) 直線運(yùn)動(dòng)：如伸縮、升降、橫移運(yùn)動(dòng)。 對(duì)于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸 盤吸料。 手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的 重量及尺寸 。 底座是前幾個(gè)部件的基礎(chǔ)部分，是支撐和固定的重要部件。中國(guó)主要從事機(jī)器人技術(shù)的研究，同時(shí)一些國(guó)內(nèi)系統(tǒng)集成商使 用日本或歐洲的機(jī)器人為用 戶提供系統(tǒng)解決方案。在工業(yè)生產(chǎn)中，弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、分配機(jī)器人、裝配機(jī)器 6 ［ 16］ ［ 17］ 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 五軸機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 人、噴漆機(jī)器人及搬運(yùn)機(jī)器人等工業(yè)機(jī)器人都已被大量采用。 5 ［ ］ ［ ］ 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 五軸機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 圖 11 中國(guó)機(jī)器人增長(zhǎng)趨勢(shì)圖 隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù)不斷向智能化發(fā)展， 機(jī)器人應(yīng) 用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深化以及 在系統(tǒng)中的 群體應(yīng)用， 工業(yè)機(jī)器人在不斷向著智 能化方向發(fā)展，以滿足多樣化、 個(gè)性化的需 求，并適應(yīng)多變的非結(jié)構(gòu)環(huán)境作業(yè)，向 非制造領(lǐng)域進(jìn)軍 。用于焊接、噴涂及各種裝配操作的機(jī)器人主要安裝于汽車行業(yè)， 2020 年該應(yīng)用領(lǐng)域占所有機(jī)器人總量的 50%。封膠機(jī)器人小幅增加了 2%；噴涂機(jī)器人增加了 14%， 達(dá)到 380 臺(tái) 。另外，激光焊應(yīng)用 也在 2020 年 有明顯的增加，在 2020 年大幅下降，下 降了 26%，約為 2700 臺(tái)，占工業(yè) 機(jī)器人市場(chǎng)總份額的 49%，比 2020 年的 46%有所增加。 2020 年，中 國(guó)超越美國(guó)成為全球最大的汽車市場(chǎng)。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆重大學(xué)、麻省理工學(xué)院等都在進(jìn)行管道挖掘和埋設(shè)機(jī)器 人、內(nèi)墻安裝機(jī)器人等型號(hào)的研制、并開展了傳感器、移動(dòng)技術(shù)和系統(tǒng)自動(dòng)化施工 方法等基礎(chǔ)研究。 （ 4 ）地下機(jī)器人：地下機(jī)器人主要包括采掘 機(jī)器人和地下管道檢修機(jī)器人兩 在類。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點(diǎn)是工作環(huán)境的 非結(jié)構(gòu)化和不確定性，因而對(duì)機(jī)器人的要求更高，需要機(jī)器人具有行走功能，對(duì)外 感知能力以及局部的自主規(guī)劃能力等，是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向 。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)的增強(qiáng)，勞動(dòng)力供應(yīng)格局 已經(jīng)開始發(fā) 生變化。隨著人 們生活水平的提高及文化生活的日益 豐富多彩， 未來(lái)的機(jī)器人將 為提高人類的生活質(zhì)量發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。自從 20 世紀(jì) 60 年代初人類創(chuàng)造了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人 以后，工業(yè) 機(jī)器人就顯示出它極大的生命力，在短短 50 年的時(shí)間中，工業(yè)機(jī)器人 技術(shù)得到了迅速的發(fā)展 。根據(jù)發(fā) 達(dá)國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展與升級(jí)的歷 程和工業(yè)機(jī)器 人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，到 2020 年 ，我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)容量將達(dá)十幾 萬(wàn)臺(tái)套 。 through the robot wrist, forearm, arm a column and a base, the parts of the structure design and the movement simul