學士學位畢業(yè)論文：多關節(jié)機械臂機構設計技術研究(編輯修改稿)
2025-07-13 13:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 第一個主從式機械手是 1948 年〔驅動的機械裝置。主從式機械手 `般具有六個白由度 ,能使所夾持的物體保持任意位置和姿態(tài)。多數(shù)關節(jié)和人臂相似 ,都是轉動關竹 ,這使得機械臂能夠實現(xiàn)人臂的運動 ,并一且Ⅱ 具有較大的活動空間和靈活性。 Donald 在其博士論文中提出 :對于任何具有六個轉動關節(jié)并且三個相鄰關節(jié)軸線相交的串聯(lián)機械臂 ,其運動反解都能用閉合形式解出。這一理論對工業(yè)機器人的設計產(chǎn)生了巨大的影響 ,直到 1973 年辛辛那提米拉克龍公司開發(fā)出 T3機器人 ,所有的工業(yè)操作手都至少具有一 個移動關節(jié)。從此 ,多數(shù)工業(yè)機器人就成為具有六個自山度的操作手。這些機器人具有六個轉動關節(jié) ,并且它們末端的三個關節(jié)軸線垂直相交 ,這三個關節(jié)就形成了一個球形的腕部 ,因此 ,它們就能達到任意位姿?？偨Y起來 ,串聯(lián)機械臂一般具有以下的結構特點 : (1)具有類人的結構 ,是說它們具有 `肩” (第一個和第二個關節(jié) )、“肘” (第三個關節(jié) )、“腕 ,39。(最后三個關節(jié) )。所以 ,它們總共具有六個自由度 ,能夠將物體放置在任意一個位置。 (2)幾乎所有的商業(yè)機械臂只有轉動關節(jié)與移動關節(jié) ,轉動關節(jié)的制作成本較低 ,并且轉動關節(jié)能夠提供更加靈活的工作空間。 (3)串聯(lián)機械臂很笨重 ,它所承載的負荷與其自身重量之比為1/10。 在最近 20 年中 ,機械臂技術有了巨大的發(fā)展 ,機械臂已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)及人們生活的各個方面。機械臂從能完成一些簡單的抓取、放置、噴漆和焊接操作到能實現(xiàn)在印刷電路板上裝插集成電路芯片和在汽車工業(yè)中裝卸與傳送零件這樣復雜的操作。機械臂在危險環(huán)境、微型外科手術和微型機電裝置等領域的應用正成為機器人學研究的新領域 ,機器人的應用已成為衡量某些工廠自動化程度的標準。 Ⅱ 國內(nèi)現(xiàn)狀 在國外 ,瑞士鐘表匠德羅 斯父子于公元 1768 至 1772 年間設計制造出了三個類似真人的機器人 — 寫字偶人、繪圖偶人和彈琴偶人。捷克斯洛伐克作家 KarelCapek 于 1920 年在他的劇本“羅薩姆萬能機器人公司” (RUR)中 ,塑造了只會勞動不會思維的機器人形象 ,也正是在這個劇本中第一次出現(xiàn)“ Robota”一詞?！?RobO 七 a”也就是英語中 的“ Robot”和漢語中的“機器人”一詞?，F(xiàn)在 ,人們通常應用到的機器人與幻想中的機器人還是不完全一樣的?，F(xiàn)實中的機器人是“一種能夠進行編程并在自動控制下執(zhí)行某種操作和移動作業(yè)任務的機械裝置” [0]。如今 ,機器人在各個領域都得到了應用 ,如工業(yè)、航空航天業(yè)、服務業(yè)等。在這些領域中 ,工業(yè)無疑是機器人應用最早也是最成熟的領域。 195d 年 ,美國人喬治德沃爾設砂】 1 了第一臺電子程序可控的 _上 _業(yè)機器人 ,并于 1961 年發(fā)表了該項機器人專利。 1962 年 ,美國萬能自動化 (Unimation)公司的第一臺機器人 Unimate 在美國通用汽車公司 (GM)投入使用 ,這標志著第一代機器人的誕生。第一臺工業(yè)機器人問世后頭十年 ,即從二十世紀六十年代初期到七十年代初期 ,機器人技術的發(fā)展較為緩慢 ,許多研究單位和公司所作的努力均未獲得成功。 這一階段的主要成果有美國斯坦福國際研究所 (SRI)于 1968 年研制的移動式智能機器人夏凱 (Shakey)和辛辛那提米拉克龍(Cincinnati Milacron)公司于 1973 年制成的第一臺適于投放市 T3 等。二十世紀七十年代 ,許多大的日本企業(yè)開始生產(chǎn)工業(yè)機器人。后的幾Ⅱ 十年中 ,工業(yè)機器人的發(fā)展經(jīng)歷了山高潮到低谷 ,由低谷到復蘇的過程。在隨今天 ,機器人又展現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢。經(jīng)歷了幾十年發(fā)展的工業(yè)機器人現(xiàn)如今能高速而精確地完成更多更復雜的工作 ,如焊接、噴涂、裝配、拾取和傳遞等。一些高級的工業(yè)機器人能夠更加靈活 的決定怎樣完成一個任務。例如 ,一些工業(yè)機器人運用人工智能系統(tǒng)來決定怎樣工作。基于機器人發(fā)展對人類探索世界的重要意義 ,對機器人的深入研究和探討就成為人類的重要課題之一。目前機器人在工業(yè)發(fā)達國家得到了迅速發(fā)展 ,尤其是日本發(fā)展更為迅猛 ,擁有量占全世界機器人總數(shù)的 50%左右 ,一直保持“機器人王國”地位。除日本外 ,世界上還有許多工業(yè)發(fā)達國家 ,如美國、俄羅斯和西歐一些國家的機器人產(chǎn)業(yè)也發(fā)展得很快。盡管美國擁有的機器人在臺數(shù)上不如日本 ,但其技術水平較高 ,占有一定的優(yōu)勢。 經(jīng)過近十年的努力，我國在工業(yè)機器人應用公車的開發(fā)方 面已具有相當?shù)膶嵙Γ延幸恢Я私馄髽I(yè)需求，能開發(fā)出符合實際使用條件應用工程，成本低，服務及時，具備與國外公司的競爭能力，因此加強工業(yè)機器人應用工程的開發(fā)，并圍繞應用工程的需要進行工業(yè)機器人新產(chǎn)品的開發(fā)，使之具有一定的規(guī)?；a(chǎn)能力，這樣可以促進我國企業(yè)的技術進步和提高競爭力，同時工業(yè)機器人的應用也可以形成具有一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。 工業(yè)機器人在許多生產(chǎn)領域的
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