【正文】 18. 腕部回轉(zhuǎn)實現(xiàn)方式 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 23 圖 19. 最近工作范圍 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 24 最遠可到達距立柱 600mm 處，此時距地面為 410mm，如下圖： 機器人各個單關(guān)節(jié)的運動范圍如下表所示： 表 2. 機械手單關(guān)節(jié)運動范圍 關(guān)節(jié)名稱 工作范圍 手爪 抓取直徑 0~40mm 腕部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 360176。 腕部俯仰關(guān)節(jié) 195176。 腕部偏轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 200176。 肘關(guān)節(jié) 290176。 肩關(guān)節(jié) 130176。 腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 360176。 圖 20. 最遠工作范圍 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 25 4 部件裝配圖的確定 傳動元件的設(shè)計與選型 各關(guān)節(jié)傳動件的設(shè)計計算過程同上章中講到的手爪蝸輪的設(shè)計計算相似，這里就不在贅述了，經(jīng)過計算個關(guān)節(jié)的傳動比及詳細尺寸如下表： 表 3. 關(guān)節(jié)傳動件尺寸 關(guān)節(jié)名稱 小齒輪（小蝸輪） 大齒輪（大蝸輪） 模數(shù) /mm 傳動比 齒數(shù)（頭數(shù)） 分度圓直徑/mm 齒數(shù) 分度圓直徑/mm 手爪 1 8 50 25 1:50 腕部回轉(zhuǎn) 20 8 100 40 1:5 腕部俯仰 1 10 30 12 1:30 腕部偏轉(zhuǎn) 1 10 30 12 1:30 肘關(guān)節(jié) 1 12 30 24 1:30 肩部偏轉(zhuǎn) 1 16 32 32 1 1:32 腰部回轉(zhuǎn) 1 30 40 60 1:40 電機的設(shè)計計算及選型 經(jīng)過計算個關(guān)節(jié)電機型號及主要技術(shù)參數(shù)如下 : 表 4. 關(guān)節(jié)電機參數(shù)表 手爪 腕部回轉(zhuǎn) 腕部俯仰 腕部偏轉(zhuǎn) 肘關(guān)節(jié) 肩關(guān)節(jié) 腰部回轉(zhuǎn) 型號 JA12N20 JA12N20 JA12N20 JA12N20 JGA25370 JB37Y540 JB37Y3530 工作電壓 12 12 12 12 12 12 12 關(guān) 節(jié) 名 稱 電 機 參 數(shù) 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 26 (V) 空載轉(zhuǎn)速(r/min) 148 120 120 120 122 290 228 額定轉(zhuǎn)速(r/min) 118 96 96 96 98 232 182 額定力矩(kg mm) 2 2 2 4 14 堵轉(zhuǎn)力矩(kg mm) 9 16 16 16 9 13 39 質(zhì)量 (g) 10 10 10 10 88 250 185 水密性的處理 由于水下機械手特有的工作環(huán)境，密封設(shè)計對于整個水下機械手功率消耗、安全性等有重要影響。水下機械手各關(guān)節(jié)內(nèi)都裝有齒輪、傳感器、電機等部件，一旦密封處理不好，將會導(dǎo)致齒輪生銹，電源線短路，燒毀電機，甚至損壞系統(tǒng)等，造成無法估量的損失。所以水下機械手應(yīng)盡量減少密封配合，在必須進行密封的為止做好密 封處理。 水下機械手密封方式的選擇，一般需要綜合考慮密封件的工作狀態(tài)、壓力、溫度和介質(zhì)等因素。常用的動密封元件油封， O 型圈；靜密封元件有 O 型圈。 O 型圈是一種截面為圓形的膠圈，在安裝時有 20%~30%的變形量，當收到外界壓力時， O 型圈會偏向壓力低的一側(cè)，由于壓差的作用，零部件的接縫被完全密封。采用 O型圈的優(yōu)點有價格低廉、型號齊全、安裝方便、適用于壓力較小的水下靜密封和速度較低的動密封。由于本設(shè)計中各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)速都不高，且工作壓力都比較低，因此本設(shè)計選用 O型圈作為主要密封元件，其密封結(jié)構(gòu)示意圖如下： 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 27 單關(guān)節(jié)的傳動軸處通過 O 型密封圈密封；兩平面、法蘭面之間的密封可在裝配時涂抹 SL5051 液態(tài)密封膠；安裝螺釘時要先在螺紋孔上點螺紋膠來起到防松、防水的作用。 O 型圈 密封膠 圖 21. 單關(guān)節(jié)密封方案 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 28 結(jié) 論 隨著海洋開發(fā)進程的加快，作為海洋開發(fā)的載體的水下機械手將發(fā)揮著重要的作用，復(fù)雜水下環(huán)境工作的機械手有著重要意義和應(yīng)用價值。本論文的主要成果如下： 在分析研究國內(nèi)外水下機器人發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)水下機器人的工作環(huán)境，作業(yè)內(nèi)容等要求，提出了水下六自由機器人車載機械手的總體方案，部件結(jié)構(gòu)，密封方案等，完成了水下六自由度機械手的三維虛 擬裝配過程，以及二維圖紙的繪制。 由于時間有限本人希望以后能夠在水下機器人的動態(tài)阻抗，位置檢測，速度控制等方面做進一步研究。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 29 參 考 文 獻 [1]李一平 . 水下機器人 —— 過去、現(xiàn)在和未來 .自動化博覽 . 2021,3： 153155. [2]童大煥 . 日本核泄漏如何影響世界 . 中國遠洋航務(wù) . 2021,04. [3]徐玉如，龐永杰，甘永，孫玉山 . 智能水下機器人技術(shù)展望 . 智能系統(tǒng)學(xué)報 . 2021,01. [4]徐玉如，馬鵬超 . 水下機器人發(fā)展趨勢 . 自然雜志 . 2021,03: 125130. [5]森恩方，龐永杰，卞紅雨 . 水下機器人技術(shù) . 機器人技術(shù)與應(yīng)用 . 2021,03. [6] 徐文強 . 機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 [J]. 2021. [7] 姒柏昌 ,魯月琴 . 機電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程和趨勢 [J]中小企業(yè)管理與科技 (下旬刊 ),2021: 8586. [8] 李文鵬 . 機電一體化技術(shù)進展及發(fā)展趨勢研究 [J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)， 2021,(4): 286287. [9]蔣新松，豐錫盛，王棣棠 . 水下機器人 . 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 . 2021: 125131. [10]譚定忠，張立勛等 . 一種用于深海作業(yè)的智能機械手 . 傳感器技術(shù) . 1999， 18(1): 3435. [11]馬廈飛 . 主從式多功能水下機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計要點淺析 . 海洋技術(shù) . 1991. 10（ 4） : 6065. [12]沈陽市機床工業(yè)公司七二一大學(xué)編著 . 工業(yè)機械手 . 遼寧人民出版社 . 1979. [13]主編郭洪紅 . 工業(yè)機器人技術(shù)西安電子科技大學(xué)出版社 . 2021,3. [14] Thomas Lindsay Richard P Paul. Design Of A ToolSurrounding Compliant Instrumented Wrist. Technical Reports (CIS). April 1991. [15]Adam Paul Leeb. Anthro Arm The Design of a Seven Degree of Freedom Arm With Human Attributes. Banchelor of Sience at the Masschusetts of Tecehology. June,2021. [16]Development of tether mooring type underwater robots:Anchor diver Ⅰ andⅡ . Tokyo Institute of Technology Recieved23,March 2021,revised 28,April 2021. [17]孫杏初 . 關(guān)節(jié)型機器人主連桿（手臂）參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計 . 北京航空航天大學(xué)學(xué)報 . 1996， 22(4): 510512 頁 [18]陳登瑞 . 六自由度機械手本體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究 . 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 . 2021: 910. 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 30 致 謝 本文是在尊敬的 xxxx 老師 和 xxxx 老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。老師 們 嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的工程經(jīng)驗、淵博的學(xué)識、 和 敏銳的思維，使我在學(xué)習和工作中獲益非淺； xx 老師和 xxx 老師 在理論分析 、方案設(shè)計、工程圖繪制 及說明書組織等等許多方面所給予我的指導(dǎo)和幫助，令我終生難忘。我在學(xué)習和說明書工作中的點滴進步，無不凝聚著導(dǎo)師的心血，值此論文完成之際，謹向 老師 致以崇高的敬意和誠摯的感謝。同時，感謝在我畢業(yè)設(shè)計期間給予我許多支持和熱心幫助的各位同學(xué)及師兄 師姐 。