基于ug四自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-24 19:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，奠定了我國(guó)獨(dú)立自主發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。但是，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在總體技術(shù)上與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有很大差距，僅相當(dāng)于國(guó)外九十年代中期的水平。多數(shù)是單件小批生產(chǎn)，關(guān)鍵配套的單元部件和器件始終處于進(jìn)口狀態(tài)，工業(yè)機(jī)器人的性價(jià)比較低。我國(guó)整體裝備制造水平不高，制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成和實(shí)現(xiàn)規(guī)?；陌l(fā)展。盡管中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的需求在逐年增加，但要能為用戶提供高質(zhì)價(jià)廉的工業(yè)機(jī)器人商品，目前在我國(guó)尚有較長(zhǎng)的路程。這主要有以下幾個(gè)方面：首先為了促進(jìn)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須在以市場(chǎng)需求為主的前提下，國(guó)家在政策上鼓勵(lì)企業(yè)在技術(shù)投入和技術(shù)改造方面應(yīng)用國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人。同時(shí)轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的機(jī)制，建立以適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)所需的工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)基地。其次，在國(guó)家的科技發(fā)展規(guī)劃中，應(yīng)繼續(xù)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究開發(fā)和應(yīng)用關(guān)鍵、基礎(chǔ)部件的研究和產(chǎn)品化給予支持，形成產(chǎn)品和自動(dòng)化制造裝備同步協(xié)調(diào)發(fā)展的新局面。第三，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，加強(qiáng)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程的開發(fā)，使之與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相結(jié)合。經(jīng)過(guò)近十年的努力，我國(guó)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程的開發(fā)方面已具有相當(dāng)?shù)膶?shí)力，已有一支了解企業(yè)的需求，能開發(fā)出符合實(shí)際使用條件應(yīng)用工程，成本低，服務(wù)及時(shí)，具備與國(guó)外公司的競(jìng)爭(zhēng)能力，因此加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程的開發(fā)，并圍繞應(yīng)用工程的需要進(jìn)行工業(yè)機(jī)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(jìn)我國(guó)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和提高競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也可形成具有一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)[9]。21世紀(jì)是人類走向海洋，向海洋要資源的世紀(jì)，我們的系列水下機(jī)器人將在海洋資源勘探、海洋石油開采、沉船打撈等諸多領(lǐng)域發(fā)揮其不可替代的作用。臺(tái)灣問(wèn)題、臨海問(wèn)題一直是非常敏感的問(wèn)題，要想解決好這些問(wèn)題，必須有先進(jìn)的水上、水下裝備，發(fā)展先進(jìn)的水下機(jī)器人可以有效地提高我國(guó)的領(lǐng)海保衛(wèi)能力，增強(qiáng)我國(guó)的國(guó)防實(shí)力。我國(guó)機(jī)器人的研究與開發(fā)起步晚，始于20世紀(jì)70年代初，到現(xiàn)在已經(jīng)歷了30年的歷程。前10年處于研究單位自行開展研究工作狀態(tài)，發(fā)展比較緩慢。1985年后開始列入國(guó)家有關(guān)計(jì)劃，發(fā)展比較快。在機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面：諸如機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析與綜合研究，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制算法及機(jī)器人編程語(yǔ)言的研究，機(jī)器人內(nèi)外部傳感器的研究與開發(fā)，具有多傳感器控制系統(tǒng)的研究，離線編程技術(shù)、遙控機(jī)器人的控制技術(shù)等均取得長(zhǎng)足進(jìn)展，并在實(shí)際工作中得到應(yīng)用。我國(guó)機(jī)器人的發(fā)展特點(diǎn)（1）水下機(jī)器人技術(shù)走在世界前列。例如，自主研制成功1000米水下無(wú)纜機(jī)器人以后，又和俄羅斯合作成功研制了6000米水下無(wú)纜自治機(jī)器人且實(shí)現(xiàn)了工程化[10]。更值得一提是，95年和97年在夏威夷東南太平洋5800米水深處成功地進(jìn)行了兩次大洋探測(cè)試驗(yàn)，取得了海底錳結(jié)核分布資料，表明我國(guó)已成為世界上少數(shù)幾個(gè)具有深海探測(cè)能力的國(guó)家之一。（2）機(jī)器人化機(jī)器推動(dòng)我國(guó)工程機(jī)械的更新?lián)Q代。相繼完成了無(wú)人駕駛的振動(dòng)式壓路機(jī)、具有自動(dòng)化推平功能的推土機(jī)、可編程挖掘機(jī)、自動(dòng)鑿巖機(jī)，促進(jìn)了我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品升級(jí)換代。（3）特種機(jī)器人的發(fā)展蓬蓬勃勃。繼防核化偵察車、遙控移動(dòng)機(jī)器人及爬壁機(jī)器人以后，又開發(fā)出防暴機(jī)器人、自動(dòng)引導(dǎo)車、各種罐體爬壁清掃機(jī)器人、玻璃擦掃機(jī)器人等。90年代初，研制成功多自由度微操作機(jī)器人，并在生物與醫(yī)學(xué)工程取得成功應(yīng)用。在微小空間探測(cè)的小機(jī)器人研究也有了突破。（4）工業(yè)機(jī)器人系列產(chǎn)品和應(yīng)用工程成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的龍頭。研制出具有國(guó)際90年代水平的實(shí)用性轉(zhuǎn)配機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、電焊機(jī)器人及自動(dòng)引導(dǎo)引車等一系列產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)及其應(yīng)用工程[4]。我國(guó)機(jī)器人研究成果1980年——研制成功中國(guó)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)；1985年——中國(guó)第一臺(tái)水下機(jī)器人首航成功；1986年——中國(guó)第一臺(tái)水下機(jī)器人深海試驗(yàn)成功；1988年——中國(guó)第一臺(tái)水下機(jī)器人投入使用；1990年——水下機(jī)器人首次出口美國(guó)；1992年——國(guó)產(chǎn)AGV第一次應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線；1993年——中國(guó)唯一的機(jī)器人技術(shù)國(guó)家工程研究中心成立；1994年——中國(guó)第一臺(tái)五自由度高壓水切割機(jī)器人投入使用；1994年——中國(guó)第一臺(tái)1000米水下機(jī)器人海試成功；1995年——中國(guó)第一臺(tái)6000米水下機(jī)器人海試成功；1995年——中國(guó)首臺(tái)四自由度電焊機(jī)器人開發(fā)成功，第一條電焊機(jī)器人生產(chǎn)線投入使用；1995年——自主開發(fā)的機(jī)器人技術(shù)——AGV技術(shù)出口韓國(guó)；1997年——具有自主版權(quán)的高性能機(jī)器人控制器小批量生產(chǎn)；1997年——自主開發(fā)的國(guó)內(nèi)第一條機(jī)器人沖壓自動(dòng)化線用于一汽大眾生產(chǎn)線；1998年——國(guó)內(nèi)首臺(tái)激光加工機(jī)器人開發(fā)成功；1998年——國(guó)內(nèi)首臺(tái)澆注機(jī)器人用于生產(chǎn)；2000年——中國(guó)首臺(tái)類人型機(jī)器人研制成功[11]；2001年——我國(guó)第一次用機(jī)器人完成腦外科手術(shù)；2003年——我國(guó)第一臺(tái)管道無(wú)損探測(cè)機(jī)器人研制成功；2004年——我國(guó)首臺(tái)自走式兩棲機(jī)器人研制成功；2006年——我國(guó)首臺(tái)烹飪機(jī)器人在深圳誕生。 機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及人工智能、傳感技術(shù)和仿生材料技術(shù)水平的逐步提高，目前研究熱點(diǎn)主要落在了智能化、擬人化兩方面。（1）工業(yè)機(jī)器人性能追求高速度、高精度、高可靠性的三高境界；（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)趨向模塊化、可重構(gòu)化；（3）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)利用PC機(jī)的開放型控制器；（4）機(jī)器人中的多傳感器系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，便于進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性 [24]；（5）從仿真、預(yù)演發(fā)展到過(guò)程控制全程運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；（6）微型和微小機(jī)器人技術(shù)。納米機(jī)器人是最具誘惑的項(xiàng)目；（7）遙控機(jī)器人系統(tǒng)致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室走入實(shí)用化階段；（8）機(jī)器人化機(jī)械開始崛起。機(jī)器人化機(jī)械研究開發(fā)包括并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床（VMT）與機(jī)器人化加工中心（RMC）的開發(fā)研究，以及機(jī)器人化無(wú)人值守和具有自適應(yīng)能力的多機(jī)遙控操作的大型散料輸送設(shè)備的研究開發(fā)[1]。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容基于UG四自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的綜合性設(shè)計(jì)?，F(xiàn)今社會(huì)，機(jī)器人以成為各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的行業(yè)。機(jī)器人的設(shè)計(jì)主要是通過(guò)給定的條件運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)原理，計(jì)算其負(fù)載功率，選定動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式，確定出四自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式，確定各個(gè)部件的尺寸及對(duì)相應(yīng)的部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。在上述基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算機(jī)CAD技術(shù)繪制零件二維圖形，機(jī)器人總裝圖形。在運(yùn)用計(jì)算機(jī)UG三維軟件技術(shù)對(duì)四自由度機(jī)器人的所有零件進(jìn)行三維的
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