【正文】 動化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)器人技術(shù)綜合了計算機(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)器人的整體動態(tài)性能也因此提高。驅(qū)動小臂運(yùn)動的電機(jī)安裝在腰部回轉(zhuǎn)盤的上面，通過帶動鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)間接驅(qū)動小臂實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動，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，同時減小了驅(qū)動大臂和腰關(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)計了一種關(guān)節(jié)式噴漆機(jī)器人，具有六個自由度，其中手腕關(guān)節(jié)具有三個自由度，其它的關(guān)節(jié)各具有一個自由度，各個關(guān)節(jié)采用液壓驅(qū)動。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計摘　　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)。在沒有任何防護(hù)的情況下進(jìn)行噴漆作業(yè)對工人的危害極大的，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)計燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)論文2燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計AbstractNowadays 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 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄摘　　 要 ..........................................................................................................IABSTRACT....................................................................................................II目 錄 ...........................................................................................................III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 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀及研究的主要成果 ....................4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 .................................4 國外研究現(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 .................................................................................9 確定驅(qū)動系統(tǒng) ........................................9 驅(qū)動系統(tǒng) .....................................9 確定驅(qū)動件和自由度 ..........................10 噴漆機(jī)器人的運(yùn)動參數(shù) ...............................11 各個關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)形式和平衡方式 .......................11 小臂 ..........................................12 大臂 ..........................................13 小臂的傳動機(jī)構(gòu) ..............................16 大臂的傳動機(jī)構(gòu) .............................17 腰部的傳動機(jī)構(gòu) ..............................18 本章小結(jié) ...........................................18第 3 章 噴漆機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................19目錄2 噴漆機(jī)器人數(shù)學(xué)模型的建立與分析 .....................19 腕部設(shè)計 ...........................................22 電機(jī)的選擇 ..................................22 小臂的設(shè)計 .........................................24 小臂設(shè)計的總體要求 ..........................24　 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ..........................25　 液壓缸的選擇與設(shè)計 ..........................26　 大臂的設(shè)計 ........................................29　 大臂設(shè)計的總體要求 ..........................29　 腰關(guān)節(jié)的設(shè)計 ......................................32 傳感器的選擇 .......................................33　 本章小結(jié) ..........................................33第 4 章 　 軸、螺釘?shù)脑O(shè)計與校核 ...............................................................35　 大軸 1 的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 ............................35　 大軸 1 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................35 大軸 1 的強(qiáng)度校核 ............................36　 大軸 2 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................39　 大軸 2 的強(qiáng)度校核 ............................40　 小軸 1 的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 ............................41 小軸 1 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................41 小軸 1 的強(qiáng)度校核 ............................42　 小軸 2 的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 ............................44　 回轉(zhuǎn)底盤與腰部主軸連接螺釘?shù)男：?..................45　 本章小結(jié) ..........................................45燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計參考文獻(xiàn) .......................................................................................................47附錄一 開題報告附錄二 文獻(xiàn)綜述附錄三 外文文獻(xiàn) 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計0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和機(jī)器特長的一種擬人的機(jī)械電子裝置,既有人對環(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)工作時間長、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力,從某種意義上說它也是機(jī)器進(jìn)化過程的產(chǎn)物。機(jī)器人應(yīng)用情況,是一個國家自動化水平的重要標(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,而且對保障人身安全,改善勞動環(huán)境,減輕勞動強(qiáng)度,提高勞動生產(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、檢測及倉庫堆垛等作業(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)。 噴涂機(jī)器人的特點(diǎn)及其發(fā)展現(xiàn)狀大部分機(jī)電類產(chǎn)品在其制造過程中,都涉及到表面涂裝作業(yè)。對于某些機(jī)電產(chǎn)品如家電、輕工、汽車、摩托車等來講,產(chǎn)品的外觀質(zhì)量甚至影響到該產(chǎn)品在市場上的競爭力,因此對表面涂裝技術(shù)提出了更高要求。自動噴涂機(jī)的出現(xiàn)則克服了這一缺點(diǎn)。隨著機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,機(jī)器人也被用來進(jìn)行涂裝作業(yè),進(jìn)而產(chǎn)生了一個新的機(jī)器人品種 —噴涂機(jī)器人。其次機(jī)器人的操作動作是程序控制的,對于同樣的零件控制程序是固定不變的,因此可以得到均勻的表面涂層:機(jī)器人的操作動作控制程序是可以重新編制的,不同的程序針對不同的工件,所以可以適應(yīng)多種噴涂對象在同一條噴涂線上進(jìn)行噴漆。 圖 1 一 1 機(jī)器人噴涂汽車車身 噴涂機(jī)器人與其它品種的工業(yè)機(jī)器人比較其主要不同之處在于噴涂機(jī)器人用于在封閉的噴涂室內(nèi)噴涂工件內(nèi)外表面,由于噴涂室內(nèi)的漆霧是易燃易爆的,如果機(jī)器人的某個部件產(chǎn)生火花或溫度過高,就會引燃噴涂室內(nèi)的易燃物質(zhì),引起噴涂室內(nèi)的大火。其次,由于噴涂在工件表面的油漆是勃性流體介質(zhì),需要干燥后才能固化,在噴涂過程中,機(jī)器人不得接觸己噴涂的工件表面,否則將破壞表面噴漆質(zhì)量,因此第一章 緒論3噴槍輸漆管路等都不得在機(jī)器人手臂外部懸掛,而是從手臂中穿過,這在一定程度上影響機(jī)器人的關(guān)節(jié)角轉(zhuǎn)動范圍。 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀及研究的主要成果 噴涂機(jī)器人是可以進(jìn)行自動噴涂或噴漆的一種新型工業(yè)機(jī)器人，1969 年由挪威一家公司發(fā)明。多采用 5 或 6 自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動，其腕部一般有 2～3 個自由度，可靈活運(yùn)動。噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動，具有動作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來實(shí)現(xiàn)示教。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷完善，噴涂精度得到顯著提高。航天航空部的 703 所、625 所使用熱噴涂機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)，用來噴涂一些重要而特殊航空部件。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國的一些企業(yè)積極與高校開展噴涂機(jī)器人的項(xiàng)目合作，進(jìn)一步推動我國噴涂機(jī)器人技術(shù)的成熟，普及與應(yīng)用。噴漆機(jī)器人在國外早已廣泛應(yīng)用于汽車等產(chǎn)品的涂裝生產(chǎn)線,國外機(jī)器人己取得的進(jìn)展主要表現(xiàn)在如下幾個方面:燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計41)操作機(jī)器人:通過有限元分析、模態(tài)分析及仿真設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法的運(yùn)用,操作機(jī)器