【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)是教學(xué)計劃中綜合性最強的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對。同時，對所學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走。向社會的實際操作應(yīng)用鑄就了一個良好的開端?；剞D(zhuǎn)力矩計算及其他相關(guān)計算；1）軸承校核：設(shè)計中所用的所有重要軸承都要經(jīng)過強度校核。低機器人的成本。繪制裝配圖及運動仿真。畢業(yè)設(shè)計（論文）正文；各零件的二維圖，各零件的三維模型及運動仿真。至少一篇引用的外文文獻及其譯文；附不少于10篇主要參考文獻的題錄及摘要。本文主要介紹了三自由度液壓傳動型工業(yè)運輸機器人的設(shè)計。運輸?shù)搅硪恢付ǖ奈恢?，并利用雙作用液壓缸使其復(fù)位。壞直接影響其使用性能和安全性能。計需要對液壓系統(tǒng)進行了簡要的闡述，并設(shè)計液壓舉升機構(gòu)及液壓系統(tǒng)。是一種配置靈活、設(shè)計制造比較容易而應(yīng)用廣泛的液壓執(zhí)行元件。的前期準備工作：設(shè)計的依據(jù)、設(shè)計的一般原則和設(shè)計步驟。

　　

【正文】 的應(yīng)用領(lǐng)域主要有弧焊、點焊、轉(zhuǎn)配、搬運、噴漆、檢測、碼垛。研磨拋光和激光加工等復(fù)雜工業(yè)。國際上工業(yè)機器人技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用越來越廣闊，其標(biāo)準化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強，正向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展。其發(fā)展重點領(lǐng)域有以下幾點： (1)仿生機器人與新型機構(gòu)。對安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 人的研究，國外側(cè)重于對人行走時的步態(tài)分析，通過對人腳形狀的分析，得出具有圓形截面的腳趾和腳后跟以及具有扁平截面的連接腳趾和腳后跟的中間部分具有最佳的動力學(xué)性能。 (2)機器 人的定位與環(huán)境地圖的創(chuàng)建。隨著工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍日趨廣泛。由室內(nèi)到室外，由結(jié)構(gòu)環(huán)境到非結(jié)構(gòu)的復(fù)雜環(huán)境，使機器人創(chuàng)建環(huán)境地圖的同時進行自主定位和導(dǎo)航成為當(dāng)今機器人研究領(lǐng)域的一大熱點問題。機器人的同時定位與建圖 (SLAM)可以描述為：在未知的環(huán)境中移動的機器人，根據(jù)傳感器獲得的環(huán)境信息，采用某些算法對信息進行處理，最后經(jīng)控制器進行自身位置估計與環(huán)境地圖的創(chuàng)建。機器人的定位可分為相對定位和絕對定位兩種。 (3)機器人 環(huán)境交互 . 隨著民用、應(yīng)急響應(yīng)、災(zāi)難控制、環(huán)境監(jiān) 測等場合對機器人的需求不斷增大，機 器人與環(huán)境的交互成為機器人領(lǐng)域的又一研究熱點。主要表現(xiàn)為機器人作用對象的識別，路徑規(guī)劃，最后實現(xiàn)自主導(dǎo)航完成任務(wù)。 在發(fā)達國家中國，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)高效率。目前，典型的成套裝備有：大型轎車殼體沖壓自動化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備、大型機器人車體焊裝自動化系統(tǒng)技術(shù)和成套裝備、電子電器等機器人柔性自動化裝配及檢測成套技術(shù)和裝備。這些機器人自動化成套裝備的使用，大大推動了其行 業(yè)的快速發(fā)展，提升了其行業(yè)的制造技術(shù)水平 。 機器人的發(fā)展正在為提高人類的生活質(zhì)量發(fā)揮著越來越重要的作用，已經(jīng)成為世界各國搶占的該科技至高點。其中，液壓傳動型工業(yè)機器人的研究比重呈逐年增加的趨勢。這 基于與氣壓傳動型和電傳動型相比，液壓傳動型工業(yè)機器人的優(yōu)點顯著，并且液壓傳動系統(tǒng)工業(yè)機器人適用于承載能力大、慣量大而運動速度較低的機器人的特點，這對于液壓傳動型工業(yè)機器人在我國的的應(yīng)用范圍廣闊，商業(yè)利益潛力大，發(fā)展前景十分誘人，科研價值高，成為各國在工業(yè)機器人領(lǐng)域發(fā)展的重要內(nèi)容。 國內(nèi)研究的綜述 我國對工業(yè)機器 人的研究始于 20世紀 70年代 ,通過 “””七五 ”的起步， “八五 ”、“ 九五 ”的 科技攻關(guān)，已經(jīng)基本掌握了工業(yè)機器人的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)和機器人軟件和編程等關(guān)鍵技術(shù)。形成了一批具有較強機器人科研實力的公司和院校，如中科院沈陽自動化研究所、沈陽新松機器人自動化有限公司、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北航等仿生機器人一直是我國機器人領(lǐng)域的研究熱點。對機器人魚的研究集中在它的驅(qū)動單元上，因機器魚有較高的液體推進性能，其推進方法可以是尾鰭或者胸鰭推進。尾鰭推進機器魚游動速度快，但靈活性較差，胸鰭推進 則使機器魚游動速度慢，但穩(wěn)定性高、機動性好。國防科技大學(xué)采用胸鰭推進驅(qū)動實現(xiàn)機器魚的設(shè)計；哈爾濱工業(yè)大學(xué)采用形狀記憶合金驅(qū)動對仿生魚進行了設(shè)計，但是，機器魚很難實現(xiàn)柔性的仿生運動。與其它輪式、履帶式、爬行式移動機器人相比，雙足機器人因能在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中能行走，因而具有更高的靈活性和適應(yīng)性。清華大學(xué)設(shè)計了動態(tài)步行雙足機器人 THBIPII，哈爾濱工程大學(xué)設(shè)計了雙足機器人 HEUBR_1，但仿生程度都還有待提高。我國對機器人 SLAM 研究取得了可喜的成果。具有代表性的是梁志偉等人采用基于分布式傳感器感知 的方法 ，周武等人采用遺傳快速 SLAM 算法，張文玲等人采用自適應(yīng) SLAM 算法同時進行自身定位與環(huán)境地規(guī)劃的改進，有效提高了機器人運動的安全性 。伍明和牛長鋒等人對目標(biāo)跟蹤方法進行了研究，余友志：液壓傳動型工業(yè)機器人 4 分別提出了基于擴展卡爾曼濾波和基于 SIFT 特征和粒子濾波的方法，都適用于未知環(huán)境中動態(tài)目標(biāo)的跟蹤問題。經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，我國工業(yè)機器人數(shù)量也達到了一定的規(guī)模，機器人的研究在一些方面也已經(jīng)達到了世界先進水平，但與發(fā)達國家相比仍然有很大差距。不難發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)實是：我國在工業(yè)機器人的研究方面采取的方法主要是借鑒外國的先進技術(shù)然 后再進行二次開發(fā)，這就造成了我國自身創(chuàng)新技術(shù)較少，制約了工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。 主要表現(xiàn)在：基礎(chǔ)零部件制造能力差；缺少自己的工業(yè)機器人品牌；認識還不夠到位，鼓勵工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的政策少。為打破國外對工業(yè)機器人的技術(shù)壟斷，我國必須從以下方面努力：以市場需求為導(dǎo)重點攻關(guān)一些具有核心競爭力的產(chǎn)品向，；國家應(yīng)對發(fā)展工業(yè)機器人專門立項，解決工業(yè)機器人中的具有核心競爭力的關(guān)鍵技術(shù)，加速我國機器人邁向產(chǎn)業(yè)化的步伐；國家應(yīng)該加大對工業(yè)機器人的宣傳力度，采取多種形式的優(yōu)惠政策鼓勵企業(yè)研發(fā)、采購、應(yīng)用、發(fā)展工業(yè)機器人，普 及工業(yè)機器人在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用；以企業(yè)為主體，以產(chǎn)學(xué)研為重要的發(fā)展模式，密切關(guān)注社會對工業(yè)機器人的實際需求，快速推進工業(yè)機器人的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售人才的建設(shè)。 工業(yè)機器人的研究趨勢 隨著工業(yè)機器人的應(yīng)用范圍的擴大，建筑、農(nóng)業(yè)、采礦、災(zāi)難救援等非制造業(yè)行業(yè)、國防軍事領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、日常生活領(lǐng)域等對機器人的需求越來越大。因此，適合應(yīng)用的更為智能的機器人技術(shù)必將成為未來的研究熱點。對機器人的研究趨勢如下： 1)機械電子結(jié)構(gòu)的標(biāo)準化、模塊化、微型化及具有可重構(gòu)性； 2)新型傳感器和多傳感器融合技術(shù)； 3)伺服驅(qū)動 技術(shù)的數(shù)字化、集成化及分散化； 4)新型智能技術(shù)，如虛擬技術(shù)； 5)控制技術(shù)的開放化、網(wǎng)絡(luò)化及 PC 化。 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 1 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 研究方案 的確定 機器人的傳動系統(tǒng)，按動力源分為液壓、氣動和電動三種基本類型。而液壓傳動型系統(tǒng)在機器人中的應(yīng)用很廣泛。目前雖然在中等負荷下的工業(yè)機器人中多采用電機驅(qū)動系統(tǒng)，但在簡易經(jīng)濟型、重型機器人和噴涂機器人中采用液壓系統(tǒng)的仍占很大比例。 液壓傳動與其它兩種傳動方式相比，其優(yōu)點是： (1)功率重量比大，即以較小的驅(qū)動器輸出較大的驅(qū)動力或力矩。 (2)液壓缸可 直接作為關(guān)節(jié)的一部分，故結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。 (3)由于油液的不可壓縮性，系統(tǒng)的固有頻率高，快速響應(yīng)好，可實現(xiàn)頻繁平穩(wěn)的變速和換向。 (4)液壓系統(tǒng)易于實現(xiàn)過載保護。由于采用油液作為工作介質(zhì)，系統(tǒng)可自行潤滑，使用壽命長。 基于與其它兩種傳動相比，液壓傳動的優(yōu)點顯著，并且液壓傳動系統(tǒng)適用于承載能力大、慣量大而運動速度較低的機器人的特點，這對于液壓傳動型工業(yè)機器人在我國的的應(yīng)用范圍廣闊，商業(yè)利益潛力大，發(fā)展前景十分誘人，科研價值高，故而，選擇液壓傳動型工業(yè)機器人作為我的研究課題。 液壓系統(tǒng)在機器人中所起的作用是通 過電 — 液轉(zhuǎn)換元件把控制信號功率放大后，對液壓動力機構(gòu)進行方向、位置和速度的控制，從而使機器人手臂按照給定的運動規(guī)律動作。 在這次研究設(shè)計過程中將著重處理以下問題： (1)通過對液壓傳動設(shè)計的原則與方法的分析，確定工作的重點在于確定機械傳動機構(gòu)以及選擇液壓缸與液壓馬達。 (2)機器人的 液壓系統(tǒng)是根據(jù)機器人自由度的多少以及運動要求，由一些基本回路組成的，如調(diào)速回路、壓力控制回路、方向控制回路。明確這些基本回路的作用合理的選擇液壓系統(tǒng)控制回路。 (3)針對此次液壓傳動型工業(yè)機器人設(shè)計的工作量大，工作難度大，時間緊， 任務(wù)重的特點，擬采用計算機輔助設(shè)計 AutoCAD、 UG 等相關(guān)專業(yè)軟件來完成零件圖的繪制與三維模型以及運動仿真建立。收集相關(guān)文獻、期刊論文來加以輔助設(shè)計；針對自身理論方面的不足，將更多地向指導(dǎo)老師請教學(xué)習(xí)。 通過自己的努力學(xué)習(xí)，認真研究，對此次畢業(yè)設(shè)計根據(jù)工作計劃按部就班的 進行。希望通過此次研究能在工業(yè)機器人在液壓傳動型方面的研究更加深入，具體，并對于研究的成果能夠更好的對我國的工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防事業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域具有指導(dǎo)意義，這對于把我從傳統(tǒng)的制造業(yè)大國變成制造業(yè)強國具有意義非凡的戰(zhàn)略意義。同時，為后來者在液壓傳 動型工業(yè)機器人的研究提供經(jīng)驗。此次工作過程中遇到難點，困難時，我將 虛心向同學(xué)老師請教，努力把畢業(yè)設(shè)計按時做完，做好，給自己交上一個完美的句號。 液壓缸的設(shè)計 液壓缸的設(shè)計計算：由于液壓執(zhí)行元件與主機結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系因此所需要的液壓缸和在結(jié)構(gòu)上千變?nèi)f化。盡管有一些標(biāo)準件可供選用，但有時還必須根據(jù)實際需要自行設(shè)計。 液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑 D、活塞桿直徑 d 和缸筒長度 L。 根據(jù)負載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工作面積再根據(jù)液壓缸的不同結(jié)構(gòu)形式計算出缸筒的內(nèi)徑?；钊麠U直徑是按受力情況決定的，可按表初步選取 。缸筒余友志：液壓傳動型工業(yè)機器人 6 長度的確定要考慮活塞最大行程、活塞厚度、導(dǎo)向和密封所需長度等因素。通常情況 L≤ (20~30)d。計算結(jié)果要圓整成國家標(biāo)準中的推薦值。主要尺寸初步確定后，還要按速度要求進行驗證。同時滿足力和速度的要求后才可以確定下來。 液壓概述 液壓技術(shù)的發(fā)展 液壓技術(shù)源 于古 老的水力學(xué)，它的發(fā)展是與流體力學(xué)的研究成果、 工 程材料、液壓介質(zhì)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展緊密聯(lián)系的。液壓技術(shù)的迅速發(fā)展是在 20 世紀中葉前后。目前 ，它 已成為比較成熟的基礎(chǔ)學(xué)科。 隨著近 50 年來的科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展， 液壓技術(shù)已成為包括傳動、 控制 和檢測在內(nèi)，對現(xiàn)代機械裝備的技術(shù)進步有重要影響的基礎(chǔ)技術(shù)和基礎(chǔ)學(xué)科 ； 隨 著近 20 年來的電子技術(shù)、計算機技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)不僅是一種傳動方式，更多地是作為一種控制手段，作為連接微電子技術(shù)和大功率控制對象之間的橋梁，成為現(xiàn)代控制工程中重要的、不可缺少的環(huán)節(jié)和手段。因而采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志，世界上各先進國家都對液壓技術(shù)的發(fā)展給予了高度重視。 當(dāng)前液壓技術(shù)向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、高可靠性、高集成化方向發(fā)展并取得重大進展，同時在完善比例控制、伺服控制 、數(shù)字控制和機電一體化方向也取得了許多重大成果。新材料和新介質(zhì)方向的研究也為液壓技術(shù)的發(fā)展和完善提供了新的動力。 液壓傳動 1) 液壓傳動概述 傳動的含義是能量 (動力 )形式的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制。液壓傳動是以密閉在管路中的受壓液體 (主要形式為液壓油 )為土作介質(zhì)，進行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞、分配和控制的技術(shù)，稱之液壓傳動或液壓技術(shù)。在這種傳動方式中，由于能量形式的轉(zhuǎn)換和動力傳遞是依靠密閉管中受壓液體容積變化完成的，又稱之容積式液壓傳動或靜壓傳動。 2) 液壓系統(tǒng)的組成部分及作用 由若干液壓元件和管路組成以完 成一定動作的整體稱液壓系統(tǒng)。如果液壓系統(tǒng)中含有伺服控制元件 (如伺服閥和伺服變量泵 )則稱液壓伺服 (控制 )系統(tǒng)。如果不使用或明確說明使用了伺服控制元件，則稱液壓傳動系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)功能不一、形式各異，無論是簡單的液壓千斤項，還是其他的復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，都包括如下部分 (見圖 21)。 (1) 動力元件 動力元件又稱液壓泵，其作用是利用密封的容積變化，將原動機 (如內(nèi)燃機，電動機 )的輸入機械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的壓力能 (即液壓能 )，是液壓系統(tǒng)的能源 (動力 )裝置。 圖 11 液壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及構(gòu)成元件示意圖 PQ PQ 輸出 機械能 輸入 機械能 動力元件 工作介質(zhì) 執(zhí)行機構(gòu) 儲存文件 控制元件 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 (2) 執(zhí)行元件 將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置稱為執(zhí)行元件。 它 是與液壓泵作用相反的能量轉(zhuǎn)換裝置，是液壓缸和液壓馬達的總稱。前者是將液壓能轉(zhuǎn)成往復(fù)直線運動的執(zhí)行元件，它輸出力和速度 ； 后者是將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件，它輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。擺動液壓馬達 (習(xí)慣稱擺動液壓缸 )不可連續(xù)回轉(zhuǎn)，只能往復(fù)擺動 (擺動角小于 0300 )。 (3) 控制元件 液壓系統(tǒng)中控制液體壓力、流量和流動方向的元 件， 總稱為控制元件，通常稱為液壓控制 閥，簡稱液壓閥，控制閥或閥。 (4) 輔助元件 輔助元件包括油箱、管道、管接頭、濾油器、蓄能器、加熱器、冷卻器等。它們雖然稱為輔助元件，但在液壓系統(tǒng)中是必不可少的。 它 們的功能是多方而的，各不相同。 (5) 工 作介質(zhì) 液壓系統(tǒng)中工作介質(zhì)為液體，通常是液壓油， 它 是能量的載體，也是液壓傳 動系統(tǒng)最 本質(zhì)的組成部分。液壓系統(tǒng)沒有工作介質(zhì)也就不能構(gòu)成液壓傳動系統(tǒng)，其重要性不言而喻。 液壓傳動型工業(yè)機器人液壓系統(tǒng) 概述 液壓缸概述 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動 (或擺動運動 )的液壓執(zhí)行元 件。它結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。用它來實現(xiàn)往復(fù)運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比液。 1―支撐板， 2―后缸蓋， 3―螺母， 4―彈簧墊片， 5―排氣閥， 6― O型圈， 7―活塞， 8― O型圈擋圈， 9―缸筒， 10―活塞桿， 11―套筒 圖 12 雙作用液壓缸 液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場合而定，其他裝置則必不