【正文】 配方式 質(zhì)量Kg90BYG5033 0．6 60 7 1600 四相八拍 （1）傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一種慣性負(fù)載,在電機(jī)選用時(shí)必須加以考慮。初選電機(jī)為 BF 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)為：90BYG503，有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表： 表 35 BF 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)參數(shù)表電機(jī)型號(hào)相數(shù) 步距角（176。1—支座，2—步進(jìn)電機(jī)，3—諧波齒輪，4—轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)座5—支承工字梁，6—滾珠絲杠，7—導(dǎo)向柱，8—彈性膜片聯(lián)軸器圖 310 腰部和基座結(jié)構(gòu)圖1—支座，2—電機(jī)，3—軸承，4—帶傳動(dòng)，5—?dú)んw6—位置傳感器，7—柔輪，8—波發(fā)生器，9—?jiǎng)傒唸D 311 環(huán)形軸承的機(jī)器人機(jī)座步進(jìn)電機(jī)的選取工業(yè)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)采用了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，下面就給出各種驅(qū)動(dòng)方式的比較，以作為選取步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)方式的依據(jù)。由柔輪 7 輸出低速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與之固聯(lián)的機(jī)座回轉(zhuǎn)殼體 5 實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它由電動(dòng)機(jī) 2 直接驅(qū)動(dòng)一杯形柔輪諧波減速器。支撐梁采用槽鋼，以減輕重量和節(jié)省材料，它的結(jié)構(gòu)如圖 310。][)127(68. ??????Pa結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)安裝在支座上的步進(jìn)電機(jī)和諧波齒輪直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)座轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)安裝在頂部的步進(jìn)電機(jī)和聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手臂的上下移動(dòng)。LAC=0求得支反力為: R1=R2=以 A 點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，得剪力圖和彎矩圖如下：活塞桿[τ]=140MPa, [σ]=240MPa.則在 B 處橫截面上的剪應(yīng)力為：τ B= RB/A= 安全。LBC=0Σ MA=0 R2由靜力平衡方:Σ MB=0 R1 表 33 冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)液壓油技術(shù)規(guī)格活塞桿直徑 /mm 油口直徑速度比缸徑/mm 2通徑/mm 聯(lián)接螺紋63 28 36 10 活塞桿的強(qiáng)度校核末端執(zhí)行器的重量為：。圖 38 手臂結(jié)構(gòu)圖選用軸向腳架型液壓缸，活塞桿末端為外螺紋結(jié)構(gòu)，手臂與末端執(zhí)行器連同活塞桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)中手臂由滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，還設(shè)計(jì)有兩根導(dǎo)柱導(dǎo)向，以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動(dòng)，確保手臂隨機(jī)座一起轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）設(shè)法減小機(jī)械間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差，提高運(yùn)動(dòng)的精確性和運(yùn)動(dòng)剛度。 手臂的設(shè)計(jì)要求（1）手臂的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)提出的工作空間要求（2）根據(jù)手臂所受載荷和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理選擇手臂截面形狀和高強(qiáng)度輕質(zhì)材料。工件與彈簧片間的力：由上節(jié)可知 F=280N。手爪的強(qiáng)度校驗(yàn) 手爪的結(jié)構(gòu)形式如圖 37：圖 37 手爪結(jié)構(gòu)圖 這種結(jié)構(gòu)是在手爪外側(cè)用螺釘固定彈簧板兩端固定。查得 [12]： =～, 所以m? NPDF )1063(.4622 ??????由以上計(jì)算可知液壓缸能產(chǎn)生的推力 F= 大于夾緊工件所需的推力P=1200N。??? 取 P=1200(N)。所以 N≥G/2f=（N） 。圖 34 末端執(zhí)行器液壓油缸的選擇和夾緊力的校驗(yàn)（1）初選油缸型號(hào)考慮到所要夾持的是很小的薄壁零件，最大工作載荷很小，故初選液壓缸型號(hào)為YHG1C63/3645LF2HL1Q，它的主要技術(shù)參數(shù)如表 32。內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器采用四連桿機(jī)構(gòu)傳遞拉緊力，即當(dāng)液壓缸 1 工作時(shí)，推動(dòng)推桿 2向下運(yùn)動(dòng)，使兩鉗爪 3 向里收縮，從而帶動(dòng)手爪 4 夾緊工件。（5）根據(jù)應(yīng)用條件考慮通用性。（3）應(yīng)能保證工件在末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)準(zhǔn)確定位。（2）末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)有一定的開(kāi)閉范圍。手部抓持工件的迅速、準(zhǔn)確和牢靠程度都將直接影響到工業(yè)機(jī)械手的工作性能，它是工業(yè)機(jī)械手的關(guān)鍵部件之一。圖 33 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各動(dòng)作表 31 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各動(dòng)作機(jī)器人動(dòng)作 機(jī)器人工步機(jī)器人開(kāi)機(jī)，處于 A 位 工步一手臂上升 工步二，工步七，工步十三旋轉(zhuǎn)至 B 位 工步三手臂伸出 工步四, 工步十手臂下降 工步五，工步十一夾緊工件 工步六手臂收縮 工步八，工步十四旋轉(zhuǎn)至 C 位 工步九放松工件 工步十二實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的各工步是由工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)和各種檢測(cè)原件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這里尤其要強(qiáng)調(diào)的是機(jī)器人對(duì)工件的定位夾緊的準(zhǔn)確性，這是本次設(shè)計(jì)成敗之關(guān)鍵所在。它與直角坐標(biāo)型比較，在相同的工作條件下，機(jī)體占體積小，而運(yùn)動(dòng)范圍大。圖 32 工作空間圖機(jī)器人的工作空間和機(jī)械結(jié)構(gòu)類型（1）工作空間：工作空間是指機(jī)器人正常運(yùn)行時(shí)，手部參考點(diǎn)能在空間活動(dòng)的最大范圍，是機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)，工作空間圖如圖 32。圖 31 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度所謂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度是指確定一個(gè)機(jī)器人操作位置時(shí)所需要的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目，它是表示機(jī)器人動(dòng)作靈活程度的參數(shù)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 單片機(jī)控制腰部機(jī)構(gòu) 長(zhǎng) 680mm，伸縮運(yùn)動(dòng)，升降范圍 450mm，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 單片機(jī)控制手臂機(jī)構(gòu) 長(zhǎng) 826mm，伸縮運(yùn)動(dòng)，伸縮范圍 50mm，液壓缸驅(qū)動(dòng) 行程開(kāi)關(guān)控制末端執(zhí)行器 液壓缸驅(qū)動(dòng) 行程開(kāi)關(guān)控制3 三自由度圓柱坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)分析 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)概述工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，可從工業(yè)機(jī)器人的自由度，工作空間和機(jī)械結(jié)構(gòu)類型等三方面來(lái)討論。 本設(shè)計(jì)中的三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的有關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 21。/s。目前，國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的最大直線移動(dòng)速度為 1000mm/s 左右，一般為 200～400mm/s；回轉(zhuǎn)速度最大為 180186。通常所指的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)器人的最大運(yùn)動(dòng)速度。根據(jù)運(yùn)動(dòng)行程范圍和坐標(biāo)形式就可確定機(jī)器人的工作范圍。坐標(biāo)形式和自由度：說(shuō)明機(jī)器人機(jī)身、手部、腕部等共有的自由度數(shù)及它們組成的坐標(biāo)系特征。這項(xiàng)參數(shù)與機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，一般是指在正常速度下所抓取的重量。圖 23 機(jī)器人外形圖　工業(yè)機(jī)器人主要技術(shù)性能參數(shù)工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)是說(shuō)明其規(guī)格和性能的具體指標(biāo)。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開(kāi)的。 總體方案擬定在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中，抓取和移動(dòng)是最主要的功能。零件尺寸：圓柱 ￠80，高 100。 設(shè)計(jì)要求綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),搜集有關(guān)資料獨(dú)立完成三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)和驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì)工作?？刂葡到y(tǒng)：通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。圖 22 各部分關(guān)系圖驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)力的裝置。（3） 臂部：是支承腕部的部件，作用是承受工件的負(fù)荷，并把它傳遞到預(yù)定的位置。（1） 手部：又稱手爪或抓取機(jī)構(gòu)，它直接抓取工件或夾具。2 三自由度圓柱坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系概述圖 21 工業(yè)機(jī)器人的組成圖三自由度圓柱坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人主要由機(jī)械系統(tǒng)(執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))、控制檢測(cè)系統(tǒng)及智能系統(tǒng)組成。到另一條生產(chǎn)線上放下工件。 工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求及參數(shù)本次設(shè)計(jì)主要涉及以下方面內(nèi)容：包括 3 個(gè)自由度：機(jī)座回轉(zhuǎn)，腰部升降，臂部伸縮；機(jī)器人手的最大抓力 8 公斤；機(jī)座回轉(zhuǎn)度數(shù)達(dá)到 0~180176。工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)生活當(dāng)中必不可少，機(jī)器人來(lái)幫助人們?cè)谏a(chǎn)生活中，減 少人力勞動(dòng)，減少人力資源的應(yīng)用，同時(shí)提高工作的效率以及質(zhì)量。美國(guó)貝爾科爾公司已成功地將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝配在芯片上，其智能分析速度比普通計(jì)算機(jī)要快數(shù)千倍，能更好地完成識(shí)別語(yǔ)言和圖像處理等工作。當(dāng)前和今后的機(jī)器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、對(duì)環(huán)境的自主性強(qiáng)、具有多種感覺(jué)能力的方向發(fā)展。人類科技的進(jìn)步、文明的發(fā)展已經(jīng)和機(jī)器人產(chǎn)生了密切的關(guān)系。1995 年 9 月，6000m 水下機(jī)器人,在步行機(jī)器人、精密裝配機(jī)器人及多自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人研制等前沿領(lǐng)域內(nèi)逐步縮短與世界水平的差距。美國(guó)在機(jī)器人技術(shù)的綜合性水平上仍處于領(lǐng)先地位，日本生產(chǎn)的機(jī)器人數(shù)量和種類則居世界首位。主要用于加工自動(dòng)線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。最近聯(lián)合國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給工業(yè)機(jī)器人下的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過(guò)改變動(dòng)作程序，來(lái)完成各種工作，主要用于搬運(yùn)材料，傳遞工件。工業(yè)機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用水平，是一個(gè)國(guó)家科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征，正受到許多國(guó)家的廣泛重視。相信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，機(jī)器人將會(huì)越來(lái)越廣泛的滲入到我們生活的各個(gè)方面，而作為機(jī)器人的一個(gè)重要分支——工業(yè)機(jī)器人，將會(huì)更深一步的影響我們的生活機(jī)器人工程是近二十多年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的綜合學(xué)科。因此我國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)要認(rèn)識(shí)到以下幾點(diǎn)情況：第一，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑，政府要對(duì)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有更多的政策與經(jīng)濟(jì)支持，參考國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加大技術(shù)投入與改造；第二，在國(guó)家的科技發(fā)展計(jì)劃中，應(yīng)該繼續(xù)對(duì)智能機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用給予大力支持，形成產(chǎn)品和自動(dòng)化制造裝備同步協(xié)調(diào)的新局面；第三，部分國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)與國(guó)外相當(dāng)，企業(yè)采購(gòu)工業(yè)機(jī)器人時(shí)不要盲目進(jìn)口，應(yīng)該立足國(guó)產(chǎn)，經(jīng)綜合評(píng)估，然后作出安排。其發(fā)展趨勢(shì)是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。我國(guó)機(jī)器人技術(shù)主題發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)我國(guó)這一戰(zhàn)略目標(biāo)是：根據(jù) 2l 世紀(jì)初我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)先進(jìn)制造及自動(dòng)化技術(shù)的需求，瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿高技術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近幾年國(guó)內(nèi)廠家所生產(chǎn)的哦工業(yè)機(jī)器人有超過(guò)一半是提供給汽車行業(yè)。在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人的最初應(yīng)用是在汽車和工程機(jī)械行業(yè)，主要用于汽車及工程機(jī)械的噴涂及焊接。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人 50%以上用在汽車領(lǐng)域。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)市場(chǎng)上工業(yè)機(jī)器人總共擁有量盡萬(wàn)臺(tái)，占全球總量的 %，其中完全國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人(行業(yè)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機(jī)器人企業(yè))行業(yè)集中度占 30%左右，其余都是從日本、美國(guó)、瑞典、德國(guó)、意大利等 20 多個(gè)國(guó)家引進(jìn)的。近幾年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人及含工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線相關(guān)的產(chǎn)品的年銷售額已突破 10 億元。 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的起步我國(guó)工業(yè)機(jī)器人是從二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始起步，經(jīng)過(guò)二十多年的努力，已經(jīng)形成了一些具有競(jìng)爭(zhēng)力的工業(yè)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)。并且能跟蹤工作對(duì)象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)