【正文】 電機輸出軸端進行適當?shù)募哟旨娱L。假設噴頭的尺寸為φ50200 的圓柱體，由已知條件知質(zhì)量為3 kg。同時電機軸要與噴槍夾末端的空心軸通過脹緊套連接在一起，因此電機輸出端的軸要進行適當?shù)募哟旨娱L。帶動整個腕部旋轉(zhuǎn)的減速電機3與安裝在回轉(zhuǎn)套外側(cè)的帶有法蘭盤的空心軸通過脹緊套連接在也一起，這個安裝面與電機2的安裝面垂直，減速電機3帶動整個腕部做回轉(zhuǎn)運動。第2章 六自由度弧焊機器人的總體設計 腕部設計 電機的選擇手腕部分的電機的安裝：帶動噴槍旋轉(zhuǎn)的減速電機1安裝在回轉(zhuǎn)套內(nèi)帶動噴槍夾做旋轉(zhuǎn)運動，從而使噴槍時刻正對被加工。在一些人力無法工作的領域里使用機器人，市場潛力大；(3) 走企業(yè)技術改造道路。因此，要注意三個問題：(1) 發(fā)展經(jīng)濟型機器人。但是，由于我國工業(yè)基礎比較薄弱，勞動力比較豐富低廉，給機器人的發(fā)展和應用帶來了一定的困難。在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。）(2) 提高生產(chǎn)率；(3) 改進產(chǎn)品質(zhì)量；(4) 增加制造過程的柔性；(5) 減少材料浪費；(6) 控制和加快庫存的周轉(zhuǎn)；(7) 降低生產(chǎn)成本；(8) 消除了危險和惡劣的勞動崗位。 應用機器人的優(yōu)點綜上所述，機器人的應用給人類帶來了許多好處，如：(1) 減少勞動力費用；（應用機器人代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。如，水下機器人、拋光機器人、打毛刺機器人、擦玻璃機器人、高壓線作業(yè)機器人、服裝裁剪機器人、制衣機器人、管道機器人等特種機器人以及掃雷機器人、作戰(zhàn)機器人、偵察機器人、哨兵機器人、排雷機器人、布雷機器人等軍用機器人都廣泛應用于各行各業(yè)。隨著科學與技術的發(fā)展，機器人的應用領域也不斷擴大。機器人還廣泛應用于電子電氣行業(yè)、金屬制品業(yè)(包括機械)、橡膠及塑料工業(yè)和食品工業(yè)等領域。2005年美洲地區(qū)汽車及汽車零部件制造業(yè)對機器人的需求占該地區(qū)所有行業(yè)對機器人需求的比例高達61%；同樣，亞洲地區(qū)的該比例也達到33%，位于各行業(yè)之首；雖然2005年由于德國、意大利和西班牙三國對汽車工業(yè)投資的趨緩直接導致歐洲地區(qū)汽車工業(yè)對機器人需求占所有行業(yè)對機器人需求的比例下降到了46%，但汽車工業(yè)仍然是歐洲地區(qū)使用機器人最普及的行業(yè)。在工業(yè)生產(chǎn)中，弧焊機器人、點焊機器人、分配機器人、裝配機器人、六自由度弧焊機器人及搬運機器人等機器人已被大量采用。 機器人的應用領域機器人的應用領域 自從20世紀60年代初人類創(chuàng)造了第一臺機器人以后，機器人就顯示出它極大的生命力，在短短40多年的時間中，機器人技術得到了迅速的發(fā)展，機器人已在工業(yè)發(fā)達國家的生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。3．第三代機器人 第三代機器人具有多種智能傳感器，能感知和領會外部環(huán)境信息，包括具有理解像人下達的語言指令這樣的能力。例如，機器人從運動著的傳送帶上送來的零件中抓取零件并送到加工設備上。2．第二代機器人 第二代機器人不僅具有內(nèi)部傳感器而且具有外部傳感器，能獲取外部環(huán)境信息。3．模塊化結(jié)構機器人 機器人模塊化的主要含義是機器人由一些可供選擇的標準化模塊拼裝而成的，并已系列化。哈爾濱工業(yè)大學機器人研究室設計了一種具有柔軟手腕的六自由度弧焊機器人，用于向任意空間曲面噴漆作業(yè)。柔軟臂使用若干驅(qū)動源整體控制的，控制凸面圓盤的相對滾動，手臂可產(chǎn)生向任何方向柔軟的彎曲。其坐標軸是指機械臂的三個自由度軸，并未包括手腕上的自由度。通常有兩種關節(jié)，即轉(zhuǎn)動關節(jié)和移動關節(jié)。但是，一般很少使用全稱，通常就以機械部分的基本結(jié)構來命名，也可直接使用廠家給出的機器人名稱。通常，承載能力不僅指負載，而且還包括了機器人末端操作器的質(zhì)量。承載能力不僅決定于負載的質(zhì)量，而且還與機器人運行的速度和加速度的大小和方向有關。但是，工作速度愈高就要花費更多的時間去升速或降速，或者對機器人的最大加速度率或最大減速度率的要求更高。4．最大工作速度 最大工作速度，有的廠家指機器人主要自由度上最大的穩(wěn)定速度，有的廠家指手臂末端最大的合成速度，通常都在技術參數(shù)中加以說明。3．工作范圍 工作范圍是指機器人手臂末端或手腕中心能到達的所有點的集合，也叫做工作區(qū)域。定位精度是指機器人手部實際到達位置與目標位置之間的差異。從運動學的觀點看，在完成某一特定作業(yè)時具有多于自由度的機器人，就叫作冗余自由度機器人，亦可簡稱冗余度機器人。在三維空間中描述一個物體的位置和姿態(tài)(簡稱位姿)需要六個自由度。盡管各廠商所提供的技術參數(shù)項目是不完全一樣的，機器人的結(jié)構、用途等有所不同，且用戶的要求也不同，但是，機器人的主要參數(shù)一般都應有：自由度、重復定位精度、工作范圍、最大工作速度、承載能力等。根據(jù)控制運動的形式可分為點為控制和軌跡控制。假如機器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。歸納起來為兩大類：指令給定裝置和信息顯示裝置。5．人機交互系統(tǒng) 人機交互系統(tǒng)是使操作人員參與機器人控制與機器人進行聯(lián)系的裝置。機器人與外部設備集成為一個功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。然而，對于一些特殊的信息，傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應性和智能化的水準。末端操作器是直接裝在手腕上的一個重要部件，它可以是二手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊具等作業(yè)工具。若機身具備行走機構便構成行走機器人；若機身不具備行走及腰轉(zhuǎn)機構，則構成單機器人臂（Single Robot Arm）。2．機械結(jié)構系統(tǒng) 機器人的機械結(jié)構系統(tǒng)由機身、手臂、末端操作器三大件組成。1．驅(qū)動系統(tǒng) 要使機器人運行起來需給各個關節(jié)即每個運動自由度安置傳動裝置，這就是驅(qū)動系統(tǒng)。三大部分是：機械部分、傳感部分、控制部分。仿人和仿生技術：這是機器人技術發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進行一些基礎研究。傳統(tǒng)機器人在設計是沒有考慮與人緊密共處，因此其所用材料多為金屬或硬性材料。微型和微小機器人技術：這是機器人研究的一個新的領域和重點發(fā)展方向。多智能體調(diào)控制技術：這是目前機器人研究領域中的一個嶄新領域。機器人遙控及監(jiān)控技術，機器人半自主和自主技術，多機器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡建立大范圍內(nèi)的機器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預先顯示進行遙控等。另一個問題就是傳感系統(tǒng)的實用化?！《鄠鞲邢到y(tǒng)：為進一步提高機器人的智能性和適應性，多種傳感器的使用是這個問題解決的關鍵。機器人控制器向著標準化和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，基于PC機網(wǎng)絡式的控制器已成為當今世界研究的熱點。向著模塊化、可重構的方向發(fā)展。 機器人發(fā)展趨勢 目前國際上各國都在加大機器人的研究力度，進行機器人共性技術的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。其特點采用自主控制方式，能完成偵查、作戰(zhàn)和后勤支援等任務，在戰(zhàn)場上具有、嗅和觸摸等能力，能夠自動跟蹤地形和選擇道路，并且具有自動搜索、識別和消滅敵方目標的功能。建筑機器人：如用于高層建筑的抹灰機器人、預制件安裝機器人、室內(nèi)裝修機器人、地面拋光機器人、用于擦玻璃的機器人等，并已經(jīng)應用于實際生活中。各種挖掘機器人以及自動化系統(tǒng)也正在研制當中。地下機器人：地下機器人主要有挖掘機器人和地下管道檢修機器人兩大類。美國NASA的空間機器人是一輛自主移動車，外型尺寸630~ 48mm，有6個車輪，它在火星探測上的成功應用，引起了全球范圍內(nèi)的廣泛關注。目前美、俄、加拿大等國已研制出各種空間機器人。主要有有纜水下機器人和無纜水下機器人兩大類。下面就幾個研究熱點做一簡單的介紹。先進機器人的發(fā)展也異常迅速。網(wǎng)絡通信功能：日本YASKAWA和德國KUKA公司的最新機器人控制器已實現(xiàn)了與Canbus、Profibus總線及一些網(wǎng)絡的聯(lián)接，使機器人由過去的獨立應用向網(wǎng)絡化應用邁進了一大步，也使機器人由過去的專用設備向標準化設備發(fā)展?？刂葡到y(tǒng)：控制系統(tǒng)的性能進一步提高，已由過去控制標準的6軸機器人發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制21軸甚至27軸，并且實現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。機器人操作機：通過有限元分析、模態(tài)分析及仿真設計等現(xiàn)代設計方法的運用，機器人操作機已實現(xiàn)了優(yōu)化設計。除了機器人的性能不斷提高之外，各種各樣的用于其他行業(yè)的機器人也有了巨大的進展。機器人發(fā)展是向著有知覺、有思維、能與人對話的方向發(fā)展的。近六十年來機器人的發(fā)展史，大致經(jīng)歷了三個重要的階段。1962年美國機械與鑄造公司也制造出機器人，稱為“沃爾薩特蘭”，意思是“萬能搬動”。此后英格伯格和德沃爾成立了尤尼梅遜公司，進而創(chuàng)辦了世界上第一家機器人制造工廠。手腕的末端裝有機械手。這種機器人外形類似于坦克炮塔，基座上安裝有一個大機械臂，大臂可繞軸在基座上轉(zhuǎn)動，大臂的末端又可以伸出一個小機械臂，它相對大臂可以做伸縮運動。英格伯格和德沃爾都是研究機器人的著名發(fā)明家，他們都認為汽車工業(yè)是最適于用機器人的行業(yè)，因為汽車制造行業(yè)是用重型機器進行工作的，而且生產(chǎn)過程比較固定。德沃爾于1946年發(fā)明了一種可以“重演”記錄的運動的機器。1959年美國的發(fā)明家英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺機器人，機器人第一次出現(xiàn)在人們的視野中。 人工智能系統(tǒng)它由兩部分組成，一部分是感覺系統(tǒng)，另一部分為決策－規(guī)劃智能系統(tǒng)。 驅(qū)動單元它是由驅(qū)動器、檢測單元等組成的部件，是用來為操作機各部件提供動力和運動的裝置。（4）機座 有時稱為立柱，是機器人機構中相對固定并承受相應的力的基礎部件。手臂有時包括肘關節(jié)和肩關節(jié)，即手臂與手臂間。有些專用機器人可以沒有手腕而直接將末端執(zhí)行器安裝在手臂的端部。通常由下列部分組成：（1）末端執(zhí)行器又稱手部 是機器人直接執(zhí)行工作的裝置，并可設置夾持器、工具、傳感器等，是機器人直接與工作對象接觸以完成作業(yè)的機構。機器人系統(tǒng)一般由操作機、驅(qū)動單元、控制裝置和為使機器人進行作業(yè)而要求的外部設備組成。能搬運材料、零件或操持工具，用以完成各種作業(yè)”。英國和日本機器人協(xié)會也采用了類似的定義。 機器人的概念機器人是一個在三維空間中具有較多自由度，并能實現(xiàn)較多擬人動作和功能的機器，而機器人則是在工業(yè)生產(chǎn)上應用的機器人。結(jié)合所學的本專業(yè)的機械基礎知識，針對六自由度弧焊機器人的特點及功能要求進行研究，在指導老師的幫助下進行對該機械產(chǎn)品的設計，這對我們是一種很好的鍛煉機會，而且也是對我們專業(yè)知識的檢驗。本次設計是對六自由度弧焊機器人的二維設計，該設計是機械設計研究所的一項科研項目。” 機器人技術的出現(xiàn)與發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)面貌發(fā)生根本性的變化，而且將對人類的社會生活產(chǎn)生深遠的影響?！蔽覈茖W家對機器人的定義是:“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”。這也是人類社會首次使用“機器人”這一概念。后來，羅薩姆公司使機器人具有了感情，在工廠和家務勞動中，機器人成了必不可少的成員?？ㄅ蹇税l(fā)表的科幻劇本《羅薩姆的萬能機器人》中塑造的形象。本設計從實際情況出發(fā)，對機器人的機構可行方案進行了充分論證，用Pro/Engineer 和AutoCAD 等軟件設計出了機器人本體結(jié)構。本文設計了一種關節(jié)式機器人，具有六個自由度，其中手腕關節(jié)具有三個自由度，其它的關節(jié)各具有一個自由度，各個關節(jié)采用電機驅(qū)動。機器人的特點是能在自動控制下通過編程完成目標操作或移動作業(yè)；機器人的構