【正文】 器人很重要的一部分。有鑒于此 ,噴涂機(jī)器人在涂裝領(lǐng)域越來(lái)越受到重視 ,尤其是在汽車制造業(yè)中 ,如圖 1 一 l所 示機(jī)器人噴涂汽車車 第一章 緒論 3 身的情景。 噴涂機(jī)器人最顯著的特點(diǎn)就是不受噴涂車間有害氣體環(huán)境的影響 ,可以重復(fù)進(jìn)行相同的操作動(dòng)作而不厭其煩 ,因此噴涂質(zhì)量比較穩(wěn)定 。但由于噴涂機(jī)只能完成一些簡(jiǎn)單的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) ,而被涂工件表面的多樣性及復(fù)雜性使得噴涂機(jī)的使用受到一定的限制。 傳統(tǒng)的表面噴涂 (漆 )技術(shù)都是以手工方式進(jìn)行產(chǎn)品表面的噴涂 (漆 )作業(yè) ,在此過(guò)程中產(chǎn)生的大量的有害物質(zhì)及氣體 ,如 :苯、醛類、胺類等造成環(huán)境污染 ,影響到操作工人的身體健康及勞動(dòng)情緒 ,因此噴涂質(zhì)量受工人的技術(shù)水平和情緒等因素影響較大 ,制約了生產(chǎn)能力。對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè) (如機(jī)床、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、起重機(jī)械、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械等 )、電機(jī)電器行業(yè) (如電機(jī)、變壓器、電控柜等 )、儀器儀表行業(yè)、家電行業(yè)、以及交通運(yùn)輸行業(yè)等 ,用戶對(duì)其產(chǎn)品外觀質(zhì)量的要求都很高 ,而表面涂裝技術(shù)是達(dá)到這一要求的重要環(huán)節(jié)。采用噴涂機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn) 了噴涂生產(chǎn)作業(yè)的自動(dòng)化 ,避免了工人始終處于有毒環(huán)境中而造成燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 急性或慢性中毒 ,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性 ,同時(shí)能減少涂料和能量的消耗 ,提高生產(chǎn)效率。在農(nóng)業(yè)方面 ,機(jī)器人在國(guó)外農(nóng)場(chǎng)應(yīng)用也比較廣泛 ,如果蔬采摘機(jī)器人、植保機(jī)器人、噴 (霧 )藥機(jī)器人和高壓靜電滅蝗機(jī)器人等是農(nóng)業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的廣大科研工作者研究的熱點(diǎn)。 自從 1962 年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái) ,經(jīng)過(guò)五十多年的發(fā)展 ,機(jī)器人己在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。 機(jī)器人是用于完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)器人技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息 和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù) ,是當(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。噴漆機(jī)器人的整體動(dòng)態(tài)性能也因此提高。驅(qū)動(dòng)小臂運(yùn)動(dòng)的電機(jī)安裝在腰部回轉(zhuǎn)盤的上面，通過(guò)帶動(dòng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)間接驅(qū)動(dòng)小臂實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)，這樣避免了把 液壓缸 直接安裝在大臂和小臂的連接處，從而減小了小臂自身的重 量，同時(shí)減小了驅(qū)動(dòng)大臂和腰關(guān)節(jié)的 液壓缸 所需要的功率與力矩，這種鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)還使小臂實(shí)現(xiàn)自身的重力平衡從而減小了靜力矩。 本文設(shè)計(jì)了一種關(guān)節(jié)式噴漆機(jī)器人，具有六個(gè)自由度，其中手腕關(guān)節(jié)具有三個(gè)自由度，其它的關(guān)節(jié)各具有一個(gè)自由度，各個(gè)關(guān)節(jié)采用 液壓驅(qū)動(dòng)。摘要 Ⅰ 摘 要 由于 目前使用的油漆大多含有苯，笨是一種極易揮發(fā)，并且能致癌的化學(xué)物質(zhì)。 在沒(méi)有任何防護(hù)的情況下進(jìn)行噴漆作業(yè)對(duì)工人的危害極大的，因此各種各樣的噴漆機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。 本文設(shè)計(jì)的噴漆機(jī)器人采用了類似于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。噴漆機(jī)器人的主體采用了鋁合金材料，減輕了自身的重量。 關(guān)鍵詞 ：噴漆機(jī)器人；關(guān)節(jié)式；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) Abstract Nowadays most paint contains benzene． The benzene is very volatile，toxic and carcinogenic． It does harm to the workers heavily when the protection is absent． So different kinds of painting robots appeared and developed greatly． A joint type painting robot was designed in this paper． It had six degrees of freedom． The wrist had three degrees of freedom and the other joints had three degrees of freedom． The painting robot’s joints were driven by hydraulic pressure ． Parallelogram structure was used in the robot． The hydraulic cylinder which was installed on the waist turning table droved the forearm indirectly through the parallelogram structure． The structure avoided installing the hydraulic cylinder directly on the joint to reduce the forearm’s weight． So the burden of the hydraulic cylinder which drive the upper arm and the waist were reduced． Also this structure made the forearm realize balance itself and reduce the static torque． Aluminum alloy was used greatly in the robot， so the weight of the robot was reduced． Also the dynamic performance was improved． Keywords： painting robot； joint； structure design 目錄 2 目 錄 摘 要 .......................................................................................................... I ABSTRACT ....................................................................................................II 目 錄 .............................................................................................................. I 第一章 緒論 ............................................................................................... 1 課題研究的背景及意義 ............................... 1 噴涂機(jī)器人的特點(diǎn)及其發(fā)展現(xiàn)狀 ........................ 2 課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及研究的主要成果 .................... 4 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 ................................. 4 國(guó)外研究現(xiàn)狀 ................................. 5 本文研究主要內(nèi)容以及背景和意義 ..................... 7 第 2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................. 9 確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ....................................... 9 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ..................................... 9 確定驅(qū)動(dòng)件和自由度 .......................... 10 噴漆機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)參數(shù) .............................. 11 各個(gè)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)形式和平衡方式 ...................... 11 小臂 ......................................... 12 大臂 ......................................... 13 小臂的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) .............................. 17 大臂的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ............................. 18 腰部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) .............................. 19 本章小結(jié) .......................................... 19 第 3章 噴漆機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................... 19 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 噴漆機(jī)器人數(shù)學(xué)模型的建立與 分析 .................... 20 腕部設(shè)計(jì) .......................................... 23 電機(jī)的選擇 .................................. 23 小臂的設(shè)計(jì) ........................................ 25 小臂設(shè)計(jì)的總體要求 .......................... 25 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .......................... 26 液壓缸的選擇與設(shè)計(jì) .......................... 27 大臂的設(shè)計(jì) ........................................ 30 大臂設(shè)計(jì)的總 體要求 .......................... 30 腰關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì) ...................................... 33 傳感器的選擇 ...................................... 34 本章小結(jié) .......................................... 34 第 4章 軸、螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)與校核 ............................................................... 36 大軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 ............................ 36 大軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................ 36 大軸 1的強(qiáng)度校核 ............................ 37 大軸 2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................ 40 大軸 2的強(qiáng)度校核 ............................ 41 小軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 ............................ 42 小軸 1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................ 42 小軸 1的強(qiáng)度校核 ............................ 43 小軸 2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 ............................ 45 回轉(zhuǎn)底盤與腰部主軸連接螺釘?shù)男：? .................. 45 本章小結(jié) .......................................... 46 目錄 2 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................... 48 附錄一 開(kāi)題報(bào)告 附錄二 文獻(xiàn)綜述 附錄三 外文文獻(xiàn) 第一章 緒論 1 第一章 緒論 課題研究的背景及意義 機(jī)器人是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的機(jī)械電子裝置 ,既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力 ,又有機(jī)器持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力 ,從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物。機(jī)器人應(yīng)用情況 ,是一個(gè)國(guó)家自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人的廣泛應(yīng)用 ,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量 ,而且對(duì)保障人身安全 ,改善勞動(dòng)環(huán)境 ,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 ,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 ,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本 ,有著十分重要的意義。如在毛坯制造 (沖壓、壓鑄、鍛造等 )、機(jī)械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、裝配、檢測(cè)及倉(cāng)庫(kù)堆垛等作業(yè)中 ,機(jī)器人已逐步取代了人工作業(yè)。 用于表面涂覆工作的機(jī)器人稱為噴涂 (或噴漆 )機(jī)器人 ,它是機(jī)器人技術(shù)與表面噴涂工藝相結(jié)合的產(chǎn)物 ,是機(jī)器人產(chǎn)品中的一個(gè)特殊品種 ,主要用于工業(yè)領(lǐng)域的表面涂裝作業(yè) ,靜電噴霧技術(shù)同時(shí)也廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中噴藥殺蟲和除草等植保作業(yè)。 大部分機(jī)電類產(chǎn)品在其制造過(guò)程中