【正文】 構(gòu)。作為固定支撐的軸承，應能承受雙向軸向載荷，故內(nèi)外圈在軸向全要固定。其結(jié)構(gòu)參看本章開始的機身結(jié)構(gòu)圖63。本設(shè)計采用兩個雙向推力球軸承[20]的組合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以承受雙向軸向載荷。 本章小結(jié)本章對機械手的機身進行了設(shè)計，分別對機身的回轉(zhuǎn)機構(gòu)和升降機構(gòu)進行設(shè)計計算。同時，也計算了升降立柱不自鎖的條件(這是機身設(shè)計中不可缺少的部分)。最后，根據(jù)計算結(jié)果選用合適的軸承。第7章 搬運機器人運動學分析 機器人運動學基本概述。把關(guān)節(jié)坐標系固定在機器人的每個連桿上，可以用齊次坐標變換來描述這些坐標系之間的相對位置和方向。一個A矩陣是描述連桿機構(gòu)坐標系之間相對平移和旋轉(zhuǎn)的齊次變換。，變換后的坐標為由下式計算： () () ()式中：—坐標系的原點在坐標系OXYZ中的坐標；—坐標系的軸對坐標系OXYZ的3個方向余弦；—坐標系的軸對坐標系OXYZ的3個方向余弦；—坐標系的軸對坐標系OXYZ的3個方向余弦。X=T ()即：并且 [3] ()一個五自由度機器人有5個自由度（每個連桿為一自由度）。機器人最后一個構(gòu)件（手部）有2個自由度用來確定其位置，其余3個自由度用來確定其方向。用（）式的可以表示手部的位置和方向,這樣機器人在它的活動范圍內(nèi)可以任意定位和定向。 ()①連桿的幾何參數(shù)；②關(guān)節(jié)變量角:的起始線為的延長線，終止線為的平行線；③偏置量。圖71桿件的長度及扭角 搬運機器人運動方程的建立圖72搬運機器人參考坐標系（1） 設(shè)定機器人各個連桿的坐標系，如圖72所示；（2） 確定各連桿的關(guān)節(jié)參數(shù)和關(guān)節(jié)變量，見表71；表71A矩陣的參數(shù)連桿編號i關(guān)節(jié)變量190176。03000120176。012001030176。00 1040176。00 10590176。07001（3） 求兩連桿間的位姿矩陣：(4) 求機器人的運動方程： （）把表71中的數(shù)據(jù)代入（）式，最后求出所需的運動學方程。 搬運機器人的動作范圍為了表現(xiàn)手的位置，常將基準坐標系設(shè)定在機器人的基準軸或手臂的根部。通常，用以描述空間任一點的位置，可以采用直角坐標系、球坐標系或圓柱坐標系。本次設(shè)計中涉及的坐標系為圓柱坐標系，其手臂的運動由兩個直線移動和一個回轉(zhuǎn)運動所組成。其結(jié)構(gòu)簡圖見圖73[9]。圖73搬運機器人結(jié)構(gòu)簡圖本次設(shè)計的搬運機器人的運動形式可描述為：1）、臂：；2）、手部：張合夾持物體的運動；3）、腕部: 繞水平方向的回轉(zhuǎn)運動。相比之下，圓柱坐標式的機械手，本體占據(jù)的空間較小而動作范圍較大，同時具有直觀性強、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，常用于搬運和測量工件，將軸類零件插入縱向較深的孔中之類的作業(yè)。但受到升降結(jié)構(gòu)的限制，一般不能提升地面上或較低位置的物體，在垂直方向升降范圍有限。圓柱坐標式搬運機器人的動作范圍簡圖如圖74所示圖73搬運機器人動作范圍示意圖 本章小結(jié)本章主要內(nèi)容為搬運機器人的運動學分析，給出了建立機器人運動方程的詳細過程，得出本次設(shè)計的搬運機器人的運動學方程。最后，敘述了機器人的運動范圍的形式以及它們各自的特點，給出了本次設(shè)計搬運機器人的動作范圍。第8章 總 結(jié)我的畢業(yè)設(shè)計題目是“搬運機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析”，本課題要求根據(jù)參數(shù)要求，設(shè)計一種搬運機器人。 主要任務(wù)a)、了解搬運機器人的功能、結(jié)構(gòu)、用途以及發(fā)展狀況；b)、選擇并分析搬運機器人的整體設(shè)計方案；c)、根據(jù)設(shè)計參數(shù)和設(shè)計要求，進行機器人運動系統(tǒng)的設(shè)計計算；d)、進行機器人運動學和靜學分析計算，完成主要零部件強度校核驗算；e)、利用三維造型軟件對機器人進行整體造型和虛擬裝配；f)、繪制裝配圖及關(guān)鍵零件工作圖。 技術(shù)要求a)、根據(jù)任務(wù)要求，進行搬運機器人結(jié)構(gòu)與傳動系統(tǒng)總體方案設(shè)計，確定傳動及執(zhí)行系統(tǒng)的組成，繪制系統(tǒng)方案示意圖。b)、根據(jù)設(shè)計參數(shù)和設(shè)計要求，通過計算確定手部、腕部以及臂部的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。c)、建立執(zhí)行系統(tǒng)輸入、輸出之間的位移、速度和加速度關(guān)系，并編程進行數(shù)值計算，繪制一個工作周期內(nèi)各關(guān)節(jié)的位移、速度和加速度線圖。d)、利用三維造型軟件對機器人進行整體造型和虛擬裝配。e)、繪制裝配圖及關(guān)鍵零件工作圖。 設(shè)計步驟本課題主要對搬運機器人的機械部分展開討論，對原有的機械結(jié)構(gòu)提出了新的改進方法，并把現(xiàn)在的新技術(shù)應用到本課題中，從而使得搬運機器人更加適用于現(xiàn)在的工業(yè)工作環(huán)境。通過詳細了解搬運機器人在工業(yè)上的應用現(xiàn)狀，提出了具體的搬運機器人設(shè)計要求，并根據(jù)搬運機器人各部分的設(shè)計原則，進行了系統(tǒng)總體方案設(shè)計以及包括：機器人的手部、腕部、臂部、腰部在內(nèi)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。此搬運機器人的驅(qū)動源來自液壓系統(tǒng)，執(zhí)行元件包括：柱塞式液壓缸、擺動液壓缸、伸縮式液壓缸等。通過液壓缸的運動來實現(xiàn)搬運機器人的各關(guān)節(jié)運動，進而實現(xiàn)搬運機器人的實際作業(yè)。設(shè)計過程的具體步驟如下： 搜集資料根據(jù)任務(wù)書的主要任務(wù)和技術(shù)要求，分析在做畢業(yè)設(shè)計的過程中所用到的具體的理論知識，同時在劉老師的指點下，通過各種渠道開始準備工作通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館搜集相關(guān)學術(shù)論文、核心期刊、書籍等。通過三個星期的深入學習，搜集了一大堆與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的資料，在劉老師的指導下，摒棄了一些無關(guān)緊要的內(nèi)容，保留了有參考價值的資料作為備用。并把一些對課題有關(guān)的知識記在了工作日志上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于說明書的撰寫。在這一過程中我了解到了搬運機器人的機械結(jié)構(gòu)，并分析了不同的傳動方案之間的優(yōu)缺點為下一步總體方案的確定打下了基礎(chǔ)。最后，根據(jù)搜集的資料寫出了文獻綜述。 計算根據(jù)所給的原始數(shù)據(jù)大致想清楚了自己設(shè)計的搬運機器人的總體結(jié)構(gòu)，即確定了搬運機器人設(shè)計的總體方案，隨后進行了初步的設(shè)計計算。根據(jù)總體方案并結(jié)合原始數(shù)據(jù)對搬運機器人的各個部件展開了詳細的設(shè)計計算，具體設(shè)計計算過程包括：a)、傳動機構(gòu)的設(shè)計計算：考慮到機構(gòu)的可行性及操作的簡便性選擇的傳動機構(gòu)為液壓傳動（液壓傳動容易控制；壓力高，可獲得大的輸出力；可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制；維修方便）。b)、手部、腕部及臂部的設(shè)計計算：根據(jù)原始數(shù)據(jù)中夾持工件的重量200N，首先計算手部所需的夾持力，然后根據(jù)該夾持力計算所需的液壓缸直徑選取手部液壓缸。之后，根據(jù)手部的總重計算它的偏心力矩，選取腕部的回轉(zhuǎn)液壓缸。臂部分為水平方向的伸縮臂和豎直方向的伸縮臂；水平方向的伸縮臂選取伸縮式液壓缸作為其驅(qū)動的動力源，豎直方向的伸縮臂選擇雙作用單活塞液壓缸作為其驅(qū)動的動力源。c)、各關(guān)節(jié)運動規(guī)律的分析與推導：根據(jù)預定的運動軌跡設(shè)定各關(guān)節(jié)的運動尺寸,運用DH法列出機器人運動學的方程。最后，根據(jù)總體尺寸繪制出搬運機器人的運動軌跡路線圖。使用計算的數(shù)據(jù)繪制出搬運機器人大的整體裝配圖，并手繪出該裝配圖（A0圖）；8張CAD零件圖；三維實體造型圖（見圖81）。 設(shè)計感想在整個畢業(yè)設(shè)計的過程中我學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學問要一絲不茍，對于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。在工作中要學會與人合作的態(tài)度，認真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事半功倍。此次論文的完成既為大學四年劃上了一個完美的句號。腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，會對我未來的學習和工作有很大的幫助。也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。圖81三維實體造型致 謝感謝劉慶運老師在我大學的最后學習階段——畢業(yè)設(shè)計階段給我的指導，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導和無私的幫助。在最后階段，劉老師耐心的幫助我檢查圖紙繪制過程中出現(xiàn)的錯誤，以及論文在書寫的過程中應注意的一些問題，再次感謝劉老師的幫助。同時，感謝所有任課老師和所有同學在這四年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！ 46 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計說明書附 錄 一：主 要 符 號 表M 轉(zhuǎn)動缸的回轉(zhuǎn)力矩 偏重力臂 mm 偏重力矩 t 螺釘間距 mm 螺釘承受的拉力 N 工作載荷 N 預緊力 N 轉(zhuǎn)動缸起動角 度 轉(zhuǎn)動缸轉(zhuǎn)動角速度 G 總重力 N附 錄 二：圖紙另附圖冊附 錄 三：英文翻譯另裝訂成冊參 考 文 獻[1] [M]. 西安：西北工業(yè)大學出版社，2006.[2] [日]森?[M]. 北京：科學出版社，2002.[3] 謝存禧 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2008.[4] [M]. 武漢：華中科技大學出版社，2004.[5] [俄]IO?M?[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1993.[6] [M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2009.[7] [M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2005.[8] [M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1988.[9] 叢明 [J]（2325）.：大連理工大學，10012265（2008）10002304.[10] 李成偉 [J] (8184).：北京航空航天大學，10014551（2008）12008104.[11] 李長春 [J]（1921）.：濟南大學，2007.[12] 陸祥生 [M]. 北京：中國鐵道出版社，1983.[13] [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1986.[14] [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991.[15] [M]. 北京：高等教育出版社，2007.[16] [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2008.[17] 楊惠英 [M]. 北京：清華大學出版社，2002.[18] (第四版)[M]. 北京：高等教育出版社，2004.[19] 濮良貴 （第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.[20] (第五版) [M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002.