【正文】 機(jī)直接執(zhí)行工作的裝置，并可設(shè)置夾持器、工具、傳感器等，是工業(yè)機(jī)器人直接與工業(yè)對(duì)象接觸以完成作業(yè)的機(jī)構(gòu)。另一部分為決策一規(guī)劃智能系統(tǒng) (軟件)，它包括邏輯判斷、模式識(shí)別、大容量數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)劃操作程序等功能?；『?、噴漆和檢測(cè)機(jī)器人等均屬連續(xù)軌跡控制方式?；『缸鳂I(yè)由于其焊縫多為空間復(fù)雜曲線，故多由人工完成，連續(xù)軌跡控制的機(jī)器人可以勝任此任務(wù)，故廣泛用于各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)和容器的焊接 。用機(jī)器人代替人，可以使人擺脫高溫、有毒、粉塵、振動(dòng)、放射性、強(qiáng)噪音等惡劣環(huán)境，而去從事機(jī)器人的監(jiān)控、維護(hù)等工作，使工作性質(zhì)發(fā)生了變化，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也改善了就業(yè)結(jié)構(gòu)。1972年我國(guó)開(kāi)始研制機(jī)器人，但發(fā)展緩慢，受經(jīng)濟(jì)、觀念等因素的制約 ，基本沒(méi)有什么應(yīng)用，直到 1986年，沈陽(yáng)機(jī)器人研究所成立，中國(guó)的機(jī)器人才向?qū)嵱秒A段發(fā)展。主要應(yīng)用于電子產(chǎn)品中異形元件裝配，小型機(jī)電產(chǎn)品如電機(jī)、空壓機(jī)、電器、泵類(lèi)等的裝配工作，是一種小型經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人。方案二具有以下特點(diǎn):，這是最常用的減速方法，傳動(dòng)比恒定，傳動(dòng)效率高，工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞功率大，但傳動(dòng)精度低，噪音大，傳動(dòng)比小。但是，其費(fèi)用較高，其液壓系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。 J2= m2 1 42+ m3 l52 (3)確定帶輪直徑和帶節(jié)線長(zhǎng)　 [1]，帶輪 I齒數(shù)最小可取 10，考慮到制造和安裝等因素，取 Z1=13。 　 mm 帶長(zhǎng) 則Pc/ nw=故絲杠穩(wěn)定.結(jié)論 :絲杠螺母副公稱(chēng)直徑d=10mm，導(dǎo)程p=2mm，剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性均合格，且能自鎖。 另一類(lèi)是己知末端手爪的位置與姿態(tài)求機(jī)器人對(duì)應(yīng)該位姿的全部關(guān)節(jié)角，稱(chēng)為逆運(yùn)動(dòng)學(xué)。設(shè)與機(jī)器人機(jī)座相固連的坐標(biāo)系O0X0Y0Z0為參考坐標(biāo)系，每個(gè)桿件固接一個(gè)動(dòng)坐標(biāo)系，根據(jù)表31各桿件間的關(guān)系，可以得到相應(yīng)的位姿變換矩陣 (記為 “n1Tn”)，見(jiàn)公式 (31) “n1Tn”表示連桿n相對(duì)于前一連桿n1的位置和姿態(tài)，其中，n=1~4. 連桿偏移d 150176。 0 （32）其中。 數(shù)值解不具備這些特點(diǎn)，它是人們尋求位姿逆解的通解而得到的方法，由于計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間往往不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的需要，在多重解的情況下，某些迭代算法不能保證求出所有解，而且非線性方程的數(shù)值解法本身還有待研究，因此這一方法目前只具有理論意義。 第四章 參 考 文 獻(xiàn)[1] 在本課題的研究過(guò)程中，同學(xué)也給予了有益的提示和幫助，作者在此表示感謝。 3．機(jī)器人步進(jìn)電機(jī)的控制由于機(jī)器人采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 即 150176。 l1 Si表示sin(θi)表31 DH 參數(shù)表相應(yīng)的連桿參數(shù)列于表 31。 SCARA機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)圖第三章軸承選為單列角接觸球軸承，軸承型號(hào)為 7301C.以上校核表明，絲杠和螺母的螺紋牙強(qiáng)度足夠。 N根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列，取絲杠公稱(chēng)直徑：d=10mm Z4=40各帶輪節(jié)徑：d1= mm ,d2= mm d3= mm d4= mm傳動(dòng)中心距：L1=103 mm結(jié)果整理如下: 兩極同步帶類(lèi)型均為為 XL型同步齒型帶Pb= mm,帶寬 bs=一級(jí)同步齒型帶齒數(shù): I輪轉(zhuǎn)速: n1=in4=10=25r/min設(shè)中心距: 第二自由度步進(jìn)電機(jī)的選擇:設(shè)小臂速度為ω2=150/s, 角速度從0到ω2 所需加速度時(shí)間△t=, 則同步帶應(yīng)輸出轉(zhuǎn)矩為: =　　同理可得小臂及腕部繞第二關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:　 在式(21)中，JG1≤m1 1 12，JG2m2122,JG3 m3l32故JG1,JG2,JG3,可忽略不計(jì),所繞第一關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:　隨著可關(guān)斷晶閘管 GTO，大功率晶閘管GTR和場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET等電力電子器件、脈沖調(diào)寬技術(shù)(PWM)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使交流伺服電機(jī)在調(diào)速性能方面可以與直流電機(jī)媲美。機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方案的對(duì)比分析及選擇:對(duì)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置的一般要求如下:，單位重量的輸出功率 (即功率/重量比)要高，效率也要高。方案一具有以下特點(diǎn) :，適合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，減速比大、體積小、重量輕、精度高、回差小、承載能力大、噪音小、效率高、定位安裝方便，由于使用標(biāo)準(zhǔn)件，價(jià)格也不高。重量輕是機(jī)器人研制的一個(gè)方向，在滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的條件下，零部件越輕越好，故材料要首選鋁質(zhì)輕質(zhì)材料，零件特別是具有定位功能的殼體定位板應(yīng)采用板筋結(jié)構(gòu)，各零件的空間分布要合理，減小傾覆力矩。家用電器及儀器儀表的組裝作業(yè):小型電器開(kāi)關(guān)、接觸器等電器產(chǎn)品的組裝作業(yè)。在軍事方面，機(jī)器人 己用于偵察、布雷、排除爆炸物、裝填彈藥等。產(chǎn)業(yè)部門(mén)應(yīng)用最多的當(dāng)推汽車(chē)工業(yè)和電子工業(yè)，在金屬加工、塑料成型、機(jī)械制造等行業(yè)也有普遍應(yīng)用，并逐漸向纖維加。多關(guān)節(jié)型。這就是閉環(huán)控制。 機(jī)器人的構(gòu)成及分類(lèi) 22 絲杠和螺母螺紋牙強(qiáng)度計(jì)算 13 緒論整個(gè)系統(tǒng)由機(jī)器手，機(jī)器臂，關(guān)節(jié)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。 SCARA robots, stepper motor, structure design, manipulator arm目 機(jī)器人的構(gòu)成 18 25 引言 總結(jié)與展望。(4)機(jī)座有時(shí)稱(chēng)為立柱，是工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中相對(duì)固定并承受響應(yīng)力的基礎(chǔ)部件。工作對(duì)象單一，動(dòng)作較少，結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。(3)第三代機(jī)器人 即智能機(jī)器人。PUMA機(jī)器人是一種典型的裝配機(jī)器人，有 6個(gè)自由度，關(guān)節(jié)式，直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，微機(jī)控制點(diǎn)位或連續(xù)軌跡，用VAL語(yǔ) 言示教編程，其手腕機(jī)構(gòu)具有順應(yīng)性，可克服裝配中的誤差。機(jī)器人對(duì)于改善勞動(dòng)條件、減少安全事故 ，減少人受危險(xiǎn)環(huán)境的傷害等方面都有顯著的效果。而研制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低 SCARA 機(jī)器人用于教學(xué)可以提高教育的現(xiàn)代化水平，用于實(shí)際生產(chǎn)可以大大提高工作效率，還可以用于科學(xué)研究工作，為開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的裝配機(jī)器人提供有利條件，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，我們有能力也有必要進(jìn)行這方面的研究　SCARA機(jī)器人的特點(diǎn)根據(jù)工作環(huán)境、工作特點(diǎn)等要求，本 SCARA機(jī)器人應(yīng)具備以下幾個(gè)特點(diǎn):，適于觀察。第二章方案一結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，各傳動(dòng)元件的定位比較容易實(shí)現(xiàn)。通常不需要反饋就能對(duì)位置和速度進(jìn)行控制?！CARA機(jī)器人兩個(gè)關(guān)節(jié)均選用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 (23)式中： l4 （24）設(shè)安全系數(shù)為2，同步帶減速比i=10，同步帶傳動(dòng)效率為:η=85% 。 = N m 絲杠基本參數(shù)選擇:螺紋牙形: 梯形螺紋，β=300螺　 距　: Pb節(jié)距, mm 160二級(jí)同步齒型帶齒數(shù):　Zp2=125　 頭數(shù):　 一 絲杠最大工作長(zhǎng)度，取120 mmi 9 mmM一絲杠傳遞扭矩, , M=T= N mG一切變模量,由于載荷不大，軸承選的較大，強(qiáng)度足夠 ，這里不再詳算。 πd4/4將數(shù)據(jù)代入得:ymax=　殼體設(shè)計(jì)機(jī)身部分采用鑄鋁材料，方形結(jié)構(gòu)，臂厚 56mm。由于機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)是由各桿件運(yùn)動(dòng)形成的，采用 DH法來(lái)描述和表達(dá)機(jī)械手各桿件相對(duì)于固定參考系的空間幾何學(xué)關(guān)系，從而把運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題同齊次變換矩陣聯(lián)系起來(lái)。 　公式(32)表示了SCARA機(jī)器人手臂變換矩陣0T4，它描述了末端連桿坐標(biāo)系 {4}相對(duì)于基坐標(biāo)系 {0}的位姿，是機(jī)械手運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)。 有利于編程實(shí)現(xiàn)。本文主要完成了如下工作 :1．進(jìn)行了機(jī)器人本體的設(shè)計(jì)　SCARA應(yīng)該具有外形美觀、體積小、重量輕、成本低、傳動(dòng)原理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，為此機(jī)器人設(shè)計(jì)成具有四自由度的結(jié)構(gòu)，由機(jī)身、大臂、小臂、腕部組成。 劉德滿(mǎn)、:東北大學(xué)出版社，1993　　　　[8] 昊廣玉、姜復(fù)興 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990[10] 孫迪生、:機(jī)械工業(yè)出版社，1998[11] :北京科學(xué)技術(shù)出版社，1993　　　[12] :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1994[13] 淮良貴、:高等教育出版社，1996[14] :黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1990[15] :冶金工業(yè)出版社，1994[16] :機(jī)械工業(yè)出版社，1991[17] 《工業(yè)機(jī)械手圖冊(cè)》編寫(xiě)組 :機(jī)械工業(yè)出版社，1978致 其余三個(gè)自由度均為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。如用幾何法，這種多值可以方便的由解圖直接判定。 (38) 圖32底板厚度 4mm,上壁厚 45mm。 大臂輸出軸設(shè)計(jì)，此軸的設(shè)計(jì)功率為P=，轉(zhuǎn)速w=150/s,n= 1560/360= r/min則：最小軸徑在兩臂連接處，有鍵槽，且承受一定彎矩，故取d=16mm，軸承部分軸徑選用φ17，其余按結(jié)構(gòu)確定。 δ1000=103/2=120mm變形量為:δ120=120δs/2= um由變形量可知，絲杠變形較小，剛度足夠。 λ=絲杠臨界壓縮載荷: 式中: φ=H/d2=螺紋牙工作高度: 帶長(zhǎng)　 Lp2= mm i= i1l2=由表 I,II,III,Ⅳ各帶輪的直徑:d1=,　　　　　d2=d3=,　　　　　d4=由[12]式 (15)可得帶長(zhǎng)計(jì)算公式:　 d=10mm,中　 徑: 步進(jìn)電機(jī)具有自鎖能力 (變磁阻式)和保持轉(zhuǎn)矩 (水磁式)的能力，這對(duì)于控制系統(tǒng)的定位是有利的，適于傳動(dòng)功率不大的關(guān)節(jié)或小型機(jī)器人 。外觀上，方案二顯得更好一些。 故機(jī)器人的