【正文】 究，例如對(duì)機(jī)器人魚的研究，國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等各大院校和科研院所都對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，投入了大量的時(shí)間，取得了重大的成就【4】。2005年，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)美洲地區(qū)汽車行業(yè)所需求的工業(yè)機(jī)器人占其他所有行業(yè)所需工業(yè)機(jī)器人總數(shù)的五分之三【47】。如今機(jī)器人在很多方面被人們應(yīng)用?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，為了加快我國在機(jī)器人研究方面的發(fā)展，特別是七五計(jì)劃，863計(jì)劃，在國家的重點(diǎn)技術(shù)支持下，我國的機(jī)器人在機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)，機(jī)器人的單元技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)，機(jī)器人控制裝置的研制，取得了重大發(fā)展，加速我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展【2】。我國于19世紀(jì)70年代年開始研制工業(yè)機(jī)器人，當(dāng)時(shí)在許多科研單位和院校建立了研發(fā)中心，開始了機(jī)構(gòu)學(xué)，計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用技術(shù)的研究，在應(yīng)用方面，二汽建立的東風(fēng)汽車駕駛室的噴漆生產(chǎn)線，已經(jīng)成為國產(chǎn)機(jī)器人運(yùn)行的一個(gè)窗口，并建立了點(diǎn)焊機(jī)器人工作站，成功研制了Z裝備機(jī)器人的樣機(jī)模型。目前世界上著名的制造工業(yè)機(jī)器人公司主要有、等，這些公司成為當(dāng)?shù)氐闹е援a(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)快速發(fā)展。從上個(gè)世紀(jì)90年代中期開始，相比世界上其他國家和地區(qū)，歐洲和北美對(duì)機(jī)器人技術(shù)的研究進(jìn)入了迅速發(fā)展時(shí)期。日本雖然比美國研究機(jī)器人的時(shí)間晚，但是發(fā)展很快，日本被稱為“機(jī)器人王國”，其工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界上其他的國家，位于世界第一。進(jìn)入21世紀(jì)以來國際機(jī)器人處于比較穩(wěn)定的發(fā)展階段。1960年到1970年是機(jī)器人技術(shù)的緩慢發(fā)展階段，許多科研院校和個(gè)人都對(duì)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行了研究，投入了大量的人力，物力，材料但都沒有取得突破性進(jìn)展，但還是取得了一些成果，主要成果是斯坦福研制的移動(dòng)式機(jī)器人。機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)形成了一門新學(xué)科—機(jī)器人學(xué)，以微電子技術(shù)為主導(dǎo)涉及了工程力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、機(jī)械電子工程學(xué)、自動(dòng)控制理論、人工智能和生物學(xué)等多門學(xué)科為一體，是一門綜合技術(shù)學(xué)科。特別是在醫(yī)療，服務(wù)、外空、國防等人類極限以外的領(lǐng)域，發(fā)揮著無可替代的作用。 reverse solutions and the speed Jacobian matrix in ADAMS, and pared the simulation results with the analytical results to verify the correctness of the resolution of kinematic.3) Used secondclass Lagrangian method to create the robot model, and deduced the robot dynamics equation. According to piling dynamics solver program by Mat lab software , The author simulated the inverse problem of dynamics and provided the basis for the control and trajectory planning in the future.4) The paper analyzed the static state of the key ponents (waist, arm, wrist) of the assembly processing robot in a variety of operating conditions, obtained the stress and displacement contours, and then modified stiffness weak parts in the design。 calculate the kinematic equations and the positive amp。Title：SCHEME DESIDN、KINEMATICS、DYNAMICSANALYS amp。 SIMULATION OF FIVE DEGREE ASSEMBLY PROCESSING ROBOTMajor：Mechanical and Electronic EngineeringName：jian Guo Signature: Supervisor：Prof. Yumei HUANG Signature: AbstractThis paper studied and designed a fiveDOF assembly processing robot, and carries on the kinematics and dynamics analysis, simulation. At last static analysis and modal analysis for the key parts of the robot by FEM, pared the analytical results .The main work was as follows:1) On the basis of actual situation and similar structure, Designed the kinematics and Structural programs for the fiveDof assembly processing robot, and used 3D software to devise the structure of main part of the second proposal, at last, framed the dimensional model.2) Complied the assembly processing robot analytical soft and kinematics analytical。 reverse solutions, and used the Monte Carlo method to calculate the workspace of the robot , and used the vector product method to construct the speed Jacobian matrix of the robot. At last , according to virtual prototyping technology, simulated the positive amp。 And did the modal analysis to the key parts which affected the robot performance, got the first six bands of the spectrum and vibration. The results provided the basis for avoiding working in the resonance and improving the structure of the robot, and established the foundation for transient analysis, spectrum analysis and harmonic response analysis.The paper studied the fiveDof assembly processing robots and established the foundation for the research of the series of robots in the future.Key words：Assembly Robots；Scheme design； Kinematic Analysis；Dynamic Analysis；Lagrange Method；Finite element method；Modal analysis目 錄摘 要 IAbstract 11緒論 1 1 1 4 4 52 五自由度裝配加工機(jī)器人的設(shè)計(jì) 7 7 7 8 9 11 12 13 14 1轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 15 16 18 19 213五自由度裝配加工機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿真 23 23 23 23 25 27 27. DenavtHartenberg(DH)表示法 28 29 29 32 333. 5雅可比矩陣的推算和速度分析 38 414五自由度裝配加工機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析 43 43 44 45 46 48 505五自由度裝配加工機(jī)器人關(guān)鍵部件的有限元分析 51（FEM） 51 51 52 手腕的載荷計(jì)算及有限元分析 52 小臂的載荷計(jì)算及有限元分析 54 55 基座的載荷計(jì)算及有限元分析 56 五自由度裝配加工機(jī)器人關(guān)鍵部位的模態(tài)分析 57 616總結(jié)與展望 63致 謝 65參考文獻(xiàn) 671緒論機(jī)器人是機(jī)器進(jìn)化和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，機(jī)器人從問世到現(xiàn)在經(jīng)過50多年的發(fā)展，在國民經(jīng)濟(jì)，科學(xué)研究以至整個(gè)社會(huì)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越顯著的作用，成為人們生活學(xué)習(xí)中的好幫手，近十年來各種用途的機(jī)器人得到了更廣泛的應(yīng)用，如焊接、噴漆、搬運(yùn)等用于制造車間的工業(yè)機(jī)器人。正是因?yàn)槿绱?，世界上許多國家投入巨資發(fā)展機(jī)器人技術(shù)。現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)的研究開始于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)，自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展提供了有利的條件【1】。到了80年代末期，對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)器人生產(chǎn)量供過于求，結(jié)果導(dǎo)致國際機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)不景氣，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了緩慢發(fā)展的時(shí)期。世界上第一臺(tái)機(jī)器人誕生于美國，美國研究機(jī)器人的時(shí)間比日本還早，現(xiàn)在已經(jīng)成為世界上工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研究的強(qiáng)國之一，在技術(shù)上遙遙領(lǐng)先。到了20世紀(jì)80年代日本的機(jī)器人技術(shù)得到了迅速發(fā)展，處于鼎盛時(shí)期，機(jī)器人逐漸應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)部門，工業(yè)機(jī)器人有了巨大的發(fā)展，機(jī)器人制造業(yè)成為發(fā)展最快的和最好的經(jīng)濟(jì)部門之一，帶動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。到了21世紀(jì)，國外機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，被工業(yè)界廣泛采用，有的已經(jīng)成為機(jī)器人設(shè)計(jì)方面的參照標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。目前，機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)廣泛使用于汽車、電子、物流、倉儲(chǔ)行業(yè)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。相對(duì)于世界上其他國家服務(wù)型機(jī)器人，我國的服務(wù)型機(jī)器人發(fā)展比較慢，落后于其他國家服務(wù)型機(jī)器人研究技術(shù)。我國的機(jī)器人技術(shù)和國外相比起步比較晚，技術(shù)相對(duì)比較落后，目前主要研究用于生產(chǎn)線上工業(yè)機(jī)器人、為完成某項(xiàng)特定任務(wù)而專門開發(fā)的特種機(jī)器人、帶有自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的智能機(jī)器人，并在這些方面取得了顯著成就，為以后各種用途機(jī)器人的研究奠定了基礎(chǔ)。尤其是在汽車制造、機(jī)械制造、集成電路、數(shù)字加工等主要依靠人工操作的大規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)、一些對(duì)人類具有很大危害性的行業(yè)、質(zhì)量和要求比較高的行業(yè)，逐漸取代了人工操作，提高了效率，降低成本，工業(yè)機(jī)器人在越來越多的行業(yè)發(fā)揮著巨大的作用，得到了廣泛的應(yīng)用【3】。當(dāng)時(shí)在亞洲汽車行業(yè)零部件加工需求的機(jī)器人占其他所有行業(yè)所需機(jī)器人的三分之一，居于各行業(yè)之首。清華和哈爾濱工程大學(xué)分別設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)步行機(jī)器人和雙足機(jī)器人【5】。近幾年的我國的機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)出現(xiàn)，逐漸成為機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線的主要方式，國內(nèi)制造裝配業(yè)正在由傳統(tǒng)的向機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型。如果想占領(lǐng)國內(nèi)市場，就必須采取相應(yīng)的措施，發(fā)展科學(xué)技術(shù)，努力提高機(jī)器人的質(zhì)量，提高機(jī)器人的穩(wěn)定性、可靠性及降低成本以適應(yīng)現(xiàn)代競爭的社會(huì)。經(jīng)過多年的發(fā)展，裝配機(jī)器人的發(fā)展也有了很大的進(jìn)步，用于裝配的機(jī)器人占機(jī)器人總數(shù)的三分之一，并且這一趨勢將不斷擴(kuò)大，專門設(shè)計(jì)的裝配加工機(jī)器人更具有效率。近幾年來，我國已經(jīng)研制出各種各樣的裝配機(jī)器人，如小型電器機(jī)器人自動(dòng)裝配線，精密機(jī)芯機(jī)器人，開發(fā)了具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)模塊化直角坐標(biāo)系裝配機(jī)器人、CAD平臺(tái)、開發(fā)了3個(gè)系列的直線運(yùn)動(dòng)單元以及由此組成的直角坐標(biāo)裝配機(jī)器人，“賢科”裝配機(jī)器人是國際上比較精密的裝配機(jī)器人【54】。日本研究開發(fā)的平面關(guān)節(jié)（SCARA）裝配機(jī)器人，屬于精密型裝配機(jī)器人，具有定位精度高，柔性好、工作空間大等優(yōu)點(diǎn)，是目前比較常見的裝配機(jī)器人，廣泛用于電子、機(jī)械等相關(guān)的自動(dòng)裝配、搬運(yùn)、調(diào)試，可以滿足柔性自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。垂直多關(guān)節(jié)裝配機(jī)器人，一般具有6個(gè)自由度，可以達(dá)到空間任意位置，面向的對(duì)象是空間任意位置和姿態(tài)的作業(yè)。如直接裝配機(jī)器人，即不經(jīng)過減速裝置，采用高扭矩低速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；裝配機(jī)器人結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)小，朝著機(jī)電一體化發(fā)展；智能裝配機(jī)器人，例如自主移動(dòng)裝配機(jī)器人；并聯(lián)機(jī)器人；協(xié)作裝配機(jī)器人，多個(gè)機(jī)器人之間的協(xié)作，完成一系列任務(wù)，對(duì)于重型或精密裝配非常重要【55】。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：，人們對(duì)機(jī)器人的綜合性能指標(biāo)的要求也越來越高，特別在某些超精密領(lǐng)域或重要領(lǐng)域，人們對(duì)工業(yè)機(jī)器人的柔性和控制精度和互換性提出了更高的要求，特別是性價(jià)比方面，于是開始研究可重構(gòu)機(jī)器人，成為歷史的必然，成為時(shí)代的需要，結(jié)構(gòu)的模塊化包括驅(qū)動(dòng)部件、傳感器、控制器等。結(jié)構(gòu)化的模塊也提高了互換性，提高了利用率，符合現(xiàn)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。各種傳感器對(duì)于機(jī)器人來說具有重要作用，利用傳感器可以對(duì)外界環(huán)境做出正確的響應(yīng)來傳遞相關(guān)信息，來保證機(jī)器人不會(huì)誤操作，產(chǎn)生無法預(yù)測的后果，如果想讓機(jī)器人進(jìn)行快速和正確的操作，這就要求機(jī)器人快速正確的處理各種信息。4．微型化和靈活性發(fā)展。5．虛擬機(jī)器人技術(shù)。6．仿人和仿生技術(shù)。7．產(chǎn)業(yè)化，只有被人們認(rèn)可，被社會(huì)采用，才能被社會(huì)扶持，才有深遠(yuǎn)的發(fā)展?jié)摿?，才能給社會(huì)帶來客觀的經(jīng)濟(jì)效益。工業(yè)機(jī)器人具有大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本等優(yōu)點(diǎn)【7】，所以工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛并發(fā)揮無可替代的作用，從汽車工業(yè)逐漸向其他行業(yè)滲透，機(jī)器人的種類也從簡單的操作手逐漸發(fā)展成各式各樣的機(jī)器人，機(jī)器