【正文】 造和性能體現(xiàn)了人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，特別是體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性以及機(jī)器的作業(yè)準(zhǔn)確性和在各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力。摘 要機(jī)器人是一種集機(jī)械、電子、傳感技術(shù)、控制技術(shù)等多種現(xiàn)代技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。進(jìn)入80年代，隨著自動(dòng)化生產(chǎn)流水線以及柔性生產(chǎn)系統(tǒng)（FMS）和柔性自動(dòng)化（FA）在工業(yè)生產(chǎn)中的大量應(yīng)用，機(jī)器人發(fā)揮著越來越重要的作用。綜觀機(jī)器人發(fā)展的歷史和高新技術(shù)的發(fā)展趨勢，可以斷言，機(jī)器人必將成為現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展中不可缺少的必備工具。本設(shè)計(jì)主要介紹關(guān)于機(jī)器人的一些基本常識(shí)和原理，包括機(jī)器人的組成、分類和主要技術(shù)性能參數(shù)并參考通用型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行六自由度弧焊機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞: 六自由度；弧焊機(jī)器人；控制系統(tǒng)vABSTRACTThe robot is the mechanicalelectrical production which is posed of the technique of mechanical、electrical、sensor、control. Coming the 80 age, with the application of the automatic manufacture pipelining、flexible manufacture system and flexible automation, the robot will exert the profound influence on this. A characteristic of the robot is its ability to plete object manipulation or moving task through programming under the autocontrol. The constitution and performance of the robot embody each quality of the man and robot, especially the man’s intelligence and applicability as well as the veracity of the robot’s task and the ability of pleting task under each environment.A joint type 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 motors．This scheme introduced some basic information and theory of the robots. It is included that the position of the robot, the group of the robot, and the main capability of technology. It consulted the structure of the mon robot to design the structure and puter control system of six degrees of freedom robot. After demonstrating the feasibility of robot mechanics, the article have designed the robot’s entity structure with Pro/engineer and AutoCAD and otherwise software from the matter of fact.KEYWORDS：Six degrees of freedom；Arc welding robot；Control system 目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒 論 1 機(jī)器人的定義及特點(diǎn) 1 機(jī)器人基本組成及技術(shù)參數(shù) 1 機(jī)器人的基本組成 1 機(jī)器人技術(shù)參數(shù) 2 機(jī)器人的分類及應(yīng)用 3 機(jī)器人的分類 3 機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域及優(yōu)點(diǎn) 4第2章 機(jī)器人的總體設(shè)計(jì) 6 基本參數(shù)的確定 6 機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 手臂配置形式 7 位置檢測裝置的選擇 7 驅(qū)動(dòng)與控制方式選擇 7第3章 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)簡圖 8第4章 操作機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 9 操作機(jī)結(jié)構(gòu)方案的對(duì)比分析及選擇 9 電機(jī)的選擇 9 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì) 10 選擇材料及精度等級(jí) 10 確定主要參數(shù) 10 強(qiáng)度校核 12 潤滑 13 齒輪設(shè)計(jì) 13 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 14 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 16 軸及軸承設(shè)計(jì) 18 蝸桿軸及蝸輪軸設(shè)計(jì) 18 蝸桿軸及蝸輪軸校核 19 蝸桿軸校核 19 齒輪軸設(shè)計(jì)與校核 26 設(shè)計(jì) 26 蝸輪軸校核 26 軸承設(shè)計(jì)與校核 29 蝸桿軸軸承 29 蝸輪軸軸承 32 齒輪軸軸承 32 鍵設(shè)計(jì) 32 聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 33第5章 操作機(jī)提升機(jī)構(gòu) 34 傳動(dòng)方案的分析與選擇 34 綜述 34 螺旋傳動(dòng) 34 電機(jī)選擇 34 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 35 選材 35 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 35 壓桿穩(wěn)定性核算 36 剛度的驗(yàn)算 36 聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 37第6章 手臂伸縮機(jī)構(gòu) 38 傳動(dòng)方案的分析與選擇 38 綜述 38 螺旋傳動(dòng) 38 電機(jī)選擇 38 螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 38 選材 38 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39 壓桿穩(wěn)定性核算 40 剛度的驗(yàn)算 40 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 41第7章 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 44結(jié) 論 45致 謝 46參考文獻(xiàn) 47第1章 緒論“機(jī)器人”(Robot)是1920年捷克作家卡雷爾劇中，羅薩姆公司把機(jī)器人作為人類生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品推向市場，讓它去充當(dāng)勞動(dòng)力，以呆板的方式從事繁重的勞動(dòng)。在劇本中，卡佩克把捷克語“ Robota ”(農(nóng)奴)寫成了“Robot(機(jī)器人)。1987年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了定義:“機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。宋健教授1999年7月5日在國際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)第14屆大會(huì)報(bào)告中所指出的：“機(jī)器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是本世紀(jì)自動(dòng)控制最有說服力的成就，是當(dāng)代最高意義上的自動(dòng)化。科學(xué)的進(jìn)步與技術(shù)的創(chuàng)新，為機(jī)器人的研究與應(yīng)用開辟了廣闊的思路與空間。我所做的設(shè)計(jì)是在老師及其他同學(xué)的幫助下，同過運(yùn)用CAD軟件來完成。我們可以找到自己的缺點(diǎn)和不足，并充實(shí)自己的知識(shí)。美國機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)提出的機(jī)器人定義為：“機(jī)器人是一種可重復(fù)編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)”。我國的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1264390將機(jī)器人定義為：“機(jī)器人是一種能自動(dòng)定位控制、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的操作機(jī)。而將操作機(jī)定義為：“具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體或進(jìn)行其它操作的機(jī)械裝置”。 操作機(jī)操作機(jī)是機(jī)器人完成作業(yè)的實(shí)體，它具有和人手臂相似的動(dòng)作功能。（2）手腕 是支承和調(diào)整末端執(zhí)行器姿態(tài)的部件，主要用來確定和改變末端執(zhí)行器的方位和擴(kuò)大手臂的動(dòng)作范圍，一般有2～3個(gè)回轉(zhuǎn)自由度以調(diào)整末端執(zhí)行器的姿態(tài)。（3）手臂 它由機(jī)器人的動(dòng)力關(guān)節(jié)和連接桿件等構(gòu)成，是用于支承和調(diào)整手腕和末端執(zhí)行器位置的部件。手臂與機(jī)座間用關(guān)節(jié)連接，因而擴(kuò)大了末端執(zhí)行器姿態(tài)的變化范圍和運(yùn)動(dòng)范圍?？煞止潭ㄊ胶鸵苿?dòng)式兩類。 控制裝置它是由人對(duì)機(jī)器人的啟動(dòng)、停機(jī)及示教進(jìn)行操作的一種裝置，它指揮機(jī)器人按規(guī)定的要求動(dòng)作。 機(jī)器人的研究發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)器人有50至60年的發(fā)展歷史。英格伯格在大學(xué)時(shí)攻讀的伺服電機(jī)理論，伺服電機(jī)理論是一種研究機(jī)構(gòu)如何能更好地跟蹤控制信號(hào)的理論。德沃爾又于1954年獲得可編程機(jī)械手專利，這種機(jī)械手臂能夠按程序進(jìn)行工作，同時(shí)也可以根據(jù)不同的工作需要以及工作對(duì)象編制不同的控制程序，因此在實(shí)際工作中具有很好通用性和靈活性。英格伯格和德沃爾又于1959年聯(lián)手制造出第一臺(tái)機(jī)器人。小臂的末端裝有一個(gè)手腕，可繞小臂的軸線旋轉(zhuǎn)。這臺(tái)機(jī)器人成為世界上第一臺(tái)真正可以用于實(shí)際工作的機(jī)器人。他們因此被稱為機(jī)器人之父。這兩家公司制造的機(jī)器人成為了世界上最早的而且至今仍在使用的機(jī)器人。第一階段為簡單個(gè)體類機(jī)器人， 第二階段為群體勞動(dòng)類機(jī)器人，第三階段為類似人類的智能機(jī)器人。到了二十世紀(jì)九十年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也有了質(zhì)的飛躍。機(jī)器人的發(fā)展非常迅速，下面對(duì)幾個(gè)重要的研究的方向做簡單的介紹。并聯(lián)機(jī)器人：主體采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測量及加工，這是機(jī)器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。傳感系統(tǒng)：激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器在機(jī)器人系統(tǒng)中已得到成功應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提高了機(jī)器人的作業(yè)性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，使機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。近年來，人類的活動(dòng)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)器人應(yīng)用也從制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域發(fā)展。水下機(jī)器人：目前主要用于海洋石油開采、海底勘查、落水人員救撈、管道鋪以及電纜的鋪設(shè)和維護(hù)?？臻g機(jī)器人：空間機(jī)器人技術(shù)一直是機(jī)器人的重要研究領(lǐng)域。如美國NASA的空間機(jī)器人等。核工業(yè)用機(jī)器人：國外的研究方向主要集中在機(jī)構(gòu)靈巧、動(dòng)作準(zhǔn)確可靠、響應(yīng)速度快、重量輕、剛度和強(qiáng)度良好、裝有便于裝卸與維修的高性能伺服機(jī)械手以及能半自主和自主移動(dòng)到任意位置。目前日、美、德等發(fā)達(dá)國家已研制出了用于石油、天然氣輸送管道檢修的地下機(jī)器人。醫(yī)用機(jī)器人：主要用于醫(yī)療外科手術(shù)的規(guī)劃與仿真、機(jī)器人輔助外科手術(shù)、最小損傷外科、臨場感外科手術(shù)等。軍用機(jī)器人：近年來，英、美、法、德等國已研究出的二代軍用智能機(jī)器人。可以預(yù)見，在21世紀(jì)各種先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。研究內(nèi)容主要有以下10個(gè)方面：機(jī)器人的操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步增強(qiáng)負(fù)載/自重比。機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開放式和模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加清楚明朗，語言、圖形編程界面還正在研制當(dāng)中。對(duì)于編程技術(shù)，除了進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。其研究熱點(diǎn)在于研制出有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)也越來越小，二者正朝著一體化的方向發(fā)展。虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙感操作和人機(jī)交互。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。過去該領(lǐng)域的研究幾乎是空白的，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會(huì)引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對(duì)社會(huì)進(jìn)步和人