6自由度多關節(jié)工業(yè)機器人圖紙++

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湖南科技大學 畢業(yè)設計 論文 題目 六自由度工業(yè)機器人 結構設計 作者 學院 機電工程學院 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 學號 指導教師 二 一六年五月二十日 湖南科技大學 畢業(yè)設計 論文 任務書 機電工程學院院機械設計制造及其自動化系 教研室 系 教研室 主任 簽名 年月日 學生姓名 學號 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 1 設計 論文 題目及專題 六自由度工業(yè)機器人結構設計 2 學生設計 論文 時間 自 2015 年 3 月 1 日開始至 2015 年 5 月 29 日止 3 設計 論文 所用資源和參考資料 工業(yè)機器人 機器人學 機器人運動學基礎 Solidworks2013 從入門 到精通 4 設計 論文 應完成的主要內容 1 介紹工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及前景 2 工業(yè)機器人工作空間計算和簡單的運動學分析 3 工業(yè)機器人結構設計及關鍵零部件計算 4 對關鍵零部件進行強度校核 5 提交設計 論文 形式 設計說明與圖紙或論文等 及要求 1 相關的計算 設計框圖及仿真圖 2 論文不少于 35 頁 3 說明書中必須有與設計 論文 內容或專業(yè)相關的不少于 1500 字的外文資料翻 譯 6 發(fā)題時間 2015 年 3 月 1 日 指導教師 學生 湖南科技大學 畢業(yè)設計 論文 指導人評語 主要對學生畢業(yè)設計 論文 的工作態(tài)度 研究內容與方法 工作量 文獻應用 創(chuàng)新性 實用 性 科學性 文本 圖紙 規(guī)范程度 存在的不足等進行綜合評價 指導人 簽名 年月日 指導人評定成績 湖南科技大學 畢業(yè)設計 論文 評閱人評語 主要對學生畢業(yè)設計 論文 的文本格式 圖紙規(guī)范程度 工作量 研究內容與方法 實用性與科學性 結論和存在的不足等進行綜合評價 評閱人 簽名 年月日 評閱人評定成績 湖南科技大學 畢業(yè)設計 論文 答辯記錄 日期 學生 學號 班級 題目 提交畢業(yè)設計 論文 答辯委員會下列材料 1 設計 論文 說明書 共 頁 2 設計 論文 圖紙 共 頁 3 指導人 評閱人評語 共 頁 畢業(yè)設計 論文 答辯委員會評語 主要對學生畢業(yè)設計 論文 的研究思路 設計 論文 質量 文本圖紙規(guī)范程度和對設計 論文 的介紹 回答問題情況等進行綜合評價 答辯委員會主任 簽名 委員 簽名 簽名 簽名 簽名 答辯成績 總評成績 摘要 六自由度工業(yè)機器人是一種高精度的自動化機械 具有高度的靈活性以及平穩(wěn)性 所以在設計中我們應當注意其結構工藝的合理性 在材料選擇上應當使其具有高強度 和輕便的特性 本論文主要對搬運工業(yè)機器人的驅動方式及各軸的傳動方案進行了設 計 并對驅動運動的電動機進行了選型 在對其工作空間分析的基礎上 對關鍵的零 部件進行了受力分析及強度校核 根據(jù)其基本結構參數(shù) 利用Solidworks2013軟件進 行了三維圖形的繪制 并用CAD繪制了裝配圖及部分關鍵零件圖 關鍵詞 工業(yè)機器人 結構設計 傳動方案設計 受力分析 強度校核 Abstract Sixdegreeoffreedomindustrialrobotisakindofautomaticmachinewithhighaccuracy withhig hdegreeofflexibilityandstability Sointhedesignweshouldpayattentiontotherationalityofthestruc tureandtechnology inthechoiceofmaterialsshouldbesothatithashighstrengthandlightweight this papermainlyforthehandlingofindustrialrobottotaldrivewayandtheaxisofthetransmissionscheme design andthedrivemotorselection inworkspaceanalysisbasedonthekinematicscalculation ofke ypartswerestressanalysisandstrengthcheck accordingtothebasicstructureparametersusingsoftw areSolidworks2013of3Dgraphicsrendering andmappingwithCADassemblydrawingandpartofth ekeypartsofthemap KeyWords Industrialrobots Structuraldesign Transmissiondesign Forceanalysis Intensity verification i 目錄 第一章緒論 1 1 1 工業(yè)機器人概述 1 1 2 課題研究背景及意義 1 1 3 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2 1 3 1 國內研究現(xiàn)狀 3 1 3 2 國外發(fā)展趨勢 4 1 4 工業(yè)機器人相關技術 5 1 5 本文主要內容 5 第二章總體方案與傳動機構設計 6 2 1 總體方案設計與分析 6 2 1 1 方案要求 6 2 1 2 機構選型 7 2 1 3 驅動方式選擇 8 2 2 傳動方案的初步設計 9 2 2 1 腕關節(jié)傳動機構設計 10 2 2 2 小臂傳動機構 10 2 2 3 大臂傳動機構 11 2 2 4 腰身傳動機構 12 2 3 機器人部分技術參數(shù) 10 第三章工作空間分析及計算 12 3 1 工作空間 12 3 2 工作空間與機器人結構尺寸的相關性 12 3 3 分析 14 ii 第四章結構設計 15 4 1 傳動方案的設計 15 4 2 手腕傳動 15 4 3 腰部 16 4 3 1 腕部的設計要求 16 4 3 2 腕部結構 16 4 4 手臂 17 4 4 1 手臂作用概述 17 4 4 2 電機選擇 17 4 5 傳動結構設計計算 20 4 5 1 腰部設計 20 4 5 2 大臂設計 21 4 5 3 小臂設計 22 第五章關鍵零部件的校核 24 5 1 腕部中心軸的結構設計與校核 24 5 1 1 腕部中心軸的結構設計 25 5 1 2 腕部中心軸的強度校核 25 5 2 連桿傳動軸的結構設計與校核 28 5 2 1 連桿傳動軸的結構設計 28 5 2 2 連桿傳動軸的強度校核 29 5 3 手腕齒輪連接軸的結構設計與校核 28 5 4 手腕齒輪連接軸 2 的結構設計與校核 29 5 5 回轉底盤與腰部主軸連接螺釘?shù)男：?29 5 6 部分三維圖形的繪制 30 第六章總結 35 參考文獻 36 致謝 37 1 第一章 緒論 1 1 工業(yè)機器人概述 工業(yè)機器人是一種高精度的自動化生產(chǎn)裝備 它的設計涉及到了多門學科知識 包括了氣動 液壓 電路 PLC 以及材料力學 理論力學等等 它最早出現(xiàn)于 20 世紀 人們通常廣義的把機器人認為是能模仿人類動作的機器 相較于人具有大腦 手足 和眼睛等功能器官 隨著機器人的發(fā)展 它也擁有了類似 的能力 甚至在功能上遠超人類 工業(yè)機器人顧名思義 是用于輔助生產(chǎn)的機器人 早在 20 世紀 20 年代就出現(xiàn)了 一種能夠在生產(chǎn)線上 代替人搬送裝卸工件的機械手 而在 40 年代則直接出現(xiàn)了可以 由工人操作的機器人 60 年代則出現(xiàn)了可以自動的多操作的機械手 工業(yè)機器人發(fā)展迅速 功能越來越多 甚至出現(xiàn)了具有智能的機器人 目前 世 界上把機械手 機器人等也一并稱為工業(yè)機器人 我國將其定義為 一種能自動控制 可重復編程 多功能 多自由度的機器人 并能搬運材料工件或者其他工具 用以實 現(xiàn)多種作業(yè) 1 2 課題研究背景及其意義 工業(yè)機器人是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化 裝置 它是在機械化 自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置 近年來 隨著電 子技術特別是電子計算機的廣泛應用 機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術領域內迅速 發(fā)展起來的一門新興技術 它更加促進了機械手的發(fā)展 使得機械手能更好地實現(xiàn)與 機械化和自動化的有機結合 它能代替人類完成危險 重復枯燥的工作 減輕人類勞 動強度 提高勞動生產(chǎn)力 機械手越來越廣泛的得到了應用 在機械行業(yè)中它可用于 零部件組裝 加工工件的搬運 裝卸 特別是在自動化數(shù)控機床 組合機床上使用更 普遍 目前 機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 中一個重要組 成部分 把機床設備和機械手共同構成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元 它適應于 中 小批量生產(chǎn) 可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置 結構緊湊 而且適應性很強 當工 件變更時 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變 有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種 提高產(chǎn) 品質量 更好地適應市場競爭的需要 而目前我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的 水平和國外比還有一定的距離 應用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低 機械手的研究和開發(fā)直接 影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高 從經(jīng)濟上 技術上考慮都是十分必要的 因此 進行機械手的研究設計是非常有意義的 制造業(yè)屬于勞動密集型的行業(yè) 除了繁重的體力工作外 幾乎每個工序都存在著 對人體有害的污染源和潛在的工傷事故 熱加工工序燙灼傷的危險 大量易燃易爆燃料 2 及消耗材料時時刻刻威脅著操作手的安全 鋁液除氣除渣產(chǎn)生的有毒煙塵 機加工冷卻 液的有害蒸汽 以及涂裝工序液體漆 粉漆 前處理藥液等等都會嚴重影響工人的健 康 無處不在的轟鳴及刺耳的噪音會使你情緒壞到極點 針對原有生產(chǎn)線存在的勞動強度高 生產(chǎn)效率低 粗加工加工尺寸不穩(wěn)定等問題 通過工業(yè)機器人及新的數(shù)控加工設備 不僅有效降低了工人的勞動強度 提高生產(chǎn)效 率將近一倍 取得了良好的經(jīng)濟效益 工業(yè)機器人由機器人 機械本體 控制器 伺服驅動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成 是一種仿人操作 自動控制 可重復編程 能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化 自動化生產(chǎn)設備 特別適合于多品種 變批量的柔性生產(chǎn) 它對穩(wěn)定 提高產(chǎn)品質量 提高生產(chǎn)效率 改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用 機器人應 用情況 是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志 生產(chǎn)中應用機械手可以提高生產(chǎn)的 自動化水平 可以減輕勞動強度 保證產(chǎn)品質量 實現(xiàn)安全生產(chǎn) 尤其在高溫 高壓 低溫 低壓 粉塵 易爆 有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中 它代替人進行正常的 工作 意義更為重大 因此 在機械加工 沖壓 鑄 鍛 焊接 熱處理 電鍍 噴 漆 裝配以及輕工業(yè) 交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用 在工業(yè)領域廣泛應用著工業(yè)機器人 工業(yè)機器人一般指在工廠車間環(huán)境中 配合 自動化生產(chǎn)的需要 代替人來完成材料或零件的搬運 加工 裝配等操作的一種機器 人 工業(yè)機器人的定義為 一種自動定位控制 可重復編程的 多功能的 多自由 度的機器人 能搬運材料 零件或操持工具 用以完成各種作業(yè) 機器人定義為 具有和人的手臂相似的動作功能 可在空間抓放物體或進行其它操作的機械裝置 一個典型的機器人系統(tǒng)由本體 關節(jié)伺服驅動系統(tǒng) 計算機控制系統(tǒng) 傳感系統(tǒng) 通訊接口等幾部分組成 機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動 而是綜合了人的特長和機器特長的 一種擬人的電子機械裝置 既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力 又有機器 可長時間持續(xù)工作 精確度高 抗惡劣環(huán)境的能力 從某種意義上說它也是機器的進 化過程產(chǎn)物 它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設備 也是先進制造技術領 域不可缺少的自動化設備 生產(chǎn)線改造設計是一個實際應用課題 通過本設計可以使學生在實際課題設計中 對生產(chǎn)加工 機械系統(tǒng)設計 機械手及其控制等知識得到切實的鍛煉 1 3 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 3 1 國內研究現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn) 1 發(fā)展現(xiàn)狀 1 市場需求快速增長 但嚴重依賴國外進口 3 我國工業(yè)機器人市場已呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢 從 2010 年開始我國工業(yè)機器人需 求量激增 但目前我國新增工業(yè)機器人中超過 70 依賴國外進口 2 產(chǎn)業(yè)化初步取得進展 但程度較低 近年來 在需求快速擴張及國家自主創(chuàng)新政策作用下 國內一大批企業(yè)或自主研 制或與科研院所合作 進入工業(yè)機器人研制和生產(chǎn)行列 我國工業(yè)機器人進入了初步 產(chǎn)業(yè)化階段 一些產(chǎn)品已開始產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應用 但由于在精度 速度等方面不如進口 的同類產(chǎn)品 因此這些產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化應用程度較低 缺乏品牌認知度 市場份額小 3 掌握了一些先進技術 但整體技術水平仍然較低 我國目前已基本掌握了機器人機器人的設計制造技術 控制系統(tǒng)硬件和軟件設計 技術 運動學和軌跡規(guī)劃技術 生產(chǎn)了部分機器人關鍵元器件 開發(fā)出噴漆 弧焊 電焊 裝配 搬運等機器人 一些產(chǎn)品的技術水平已達到國際先進水平 但在總體技 術上還有很大差距 僅相當于國外 90 年代中期的水平 2 面臨挑戰(zhàn) 1 外資品牌占國內市場絕對份額 瑞典的 ABB 日本的 FANUC 發(fā)那科 日本的 YASKAWA 安川電機 德國的 KUKA 庫卡 等知名企業(yè)產(chǎn)品在中國市場的占有率達到近 90 僅 FANUC 一家 就在我 國占有 23 的市場份額 2 關鍵核心部件受制于人 3 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有待規(guī)范 伴隨我國工業(yè)機器人需求的迅猛增長 實力良莠不齊的企業(yè)紛紛進入工業(yè)機器人生 產(chǎn)市場 勢必造成質低價廉的惡性競爭 雖然我國有近百家從事工業(yè)機器人研究生產(chǎn) 的高校院所和企業(yè) 但現(xiàn)行的體制造成研究形式上過于獨立封閉 內容上較為分散 難以形成合力 造成重復研究與時間 經(jīng)費的浪費 多數(shù)企業(yè)熱衷于大而全 一些關 鍵部件研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)紛紛轉入整機的生產(chǎn) 難以形成研發(fā) 生產(chǎn) 制造 銷售 集 成 服務等有序 細化的產(chǎn)業(yè)鏈 因此 工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有待規(guī)范 4 研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面的激勵政策尚需完善 盡管 十一五 及 十二五 期間 國家有多個項目涉及機器人領域 但行業(yè)仍 未建立起有效的公共技術平臺以加強關鍵共性技術和核心功能部件的研究與突破 產(chǎn) 業(yè)化進程也難以推進 研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面的激勵政策尚需細化完善 圖 1 1 為沈陽自 動化研究所研制的雪豹 10 排爆機器人 1 3 2 國外發(fā)展趨勢 1 市場需求呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢 4 受技術快速發(fā)展 勞動力資源不斷稀缺 生產(chǎn)效率要求近一步提高等因素影響 全球工業(yè)機器人將迎來更為廣闊的發(fā)展空間和更高的發(fā)展速度 在區(qū)域分布上 隨著 亞洲地區(qū)制造業(yè)的發(fā)展 各項產(chǎn)業(yè)對于工業(yè)機器人的需求量增加 使得工業(yè)機器人市 場需求逐漸由歐美地區(qū)轉移到亞洲地區(qū) 2 技術日益智能化 模塊化和系統(tǒng)化 從近幾年世界推出的機器人產(chǎn)品來看 新一代工業(yè)機器人正在向智能化 模塊化 和系統(tǒng)化方向發(fā)展 3 西方工業(yè)化發(fā)達國家紛紛進行戰(zhàn)略部署 美國 推行 再工業(yè)化 戰(zhàn)略 大力發(fā)展工業(yè)機器人 希望重振制造業(yè) 日本 日本可以稱得上是 機器人大國 2004 年 5 月發(fā)布的 新產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略 明確了機器人產(chǎn)業(yè)等 7 個產(chǎn)業(yè)領域為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè) 近兩年又開始重新審視機器人產(chǎn) 業(yè)政策 韓國 2009 年公布 智能機器人基本計劃 2012 年 10 月發(fā)布了 機器人未來戰(zhàn)略 展望 2022 將政策焦點放在了擴大韓國機器人產(chǎn)業(yè)并支持國內機器人企業(yè)進軍海外 市場方面 歐盟 歐盟 2011 年 8 月通過了一份發(fā)展制造業(yè)計劃 提出新工業(yè)革命概念 以機 器人和信息技術為支撐 實現(xiàn)制造模式的變革 圖 1 2 為德國 KUKA 防爆機器人 圖 1 1 雪豹 10 排爆機器人圖 1 2 德國 KUKA 防爆機器人 1 4 工業(yè)機器人相關技術 工業(yè)機器人按坐標系統(tǒng)可分為以下五種 5 1 圓柱坐標型這 種 機 器 人 只 有 一 個 轉 動 關 節(jié) 其 余 都 是 移 動 關 節(jié) 它 的 空 間 定 位 較 為 直 觀 但 其 移 動 副 不 易 防 護 手 臂 伸 縮 的 時 候 可 能 與 其 他 物 體 相 碰 撞 2 直角坐標型只 具 有 移 動 關 節(jié) 其 運 動 部 分 看 起 來 是 由 三 個 相 互 垂 直 的 直 線 組 成 其 工 作 空 間 圖 形 為 矩 形 控 制 算 法 簡 單 沒 有 耦 合 占 地 面 積 大 工 作 空 間 較 小 結 構 剛 度 高 操 作 類 似 于 數(shù) 控 機 床 3 球坐標型這是有 兩 個 轉 動 關 節(jié) 其 余 為 移 動 關 節(jié) 的 機 器 人 有 著 占 地 面 積 大 工 作 空 間 大 具有結構緊湊 工作空間范圍大的特點 但結構復雜 4 關節(jié)型具 有 三 個 轉 動 關 節(jié) 的 機 器 人 其 動 作 靈 活 工 作 空 間 大 結 構 緊 湊 占 地 面 積 也 小 但 是 其 運 動 學 復 雜 計 算 困 難 計 算 量 大 5 SCARA 型平 行 的 肩 關 節(jié) 和 肘 關 節(jié) 關 節(jié) 軸 線 共 面 垂 直 平 面 剛 度 好 水 平 面 柔 順 性 好 結 構 輕 便 響 應 快 適 用 于 平 面 定 位 垂 直 裝 配 作 業(yè) 1 5 本文主要內容 1 通過閱讀學習工業(yè)機器人的相關書籍和論文 確定了工業(yè)機器人使用方式 完成工作方案的初步設計 2 設計了腰部 大小臂和腕部的傳動方案 并總結出其總體設計方案 3 運用數(shù)學知識 作圖計算其工作空間 根據(jù) D H 對其進行運動學分析 計算 主要結構尺寸要素 4 設計各軸結構樣式 進行三維建模 并利用 Solidworks 軟件 選擇其驅動 電機類型 5 對關鍵的零部件進行校核 6 第二章總體方案與傳動機構設計 7 第三章工作空間分析及計算 3 1 工作空間 該機器人的結構參數(shù)應該根據(jù)一定的工作空間要求來確定 工作空間是指機器人 手臂末端或手腕中心所能達到的所有點的集合 也叫做工作區(qū)域 描述工作空間的手 腕參考點可以選在手部中心 手腕中心或手指指尖 參考點不同 工作空間的大小 形狀也不同 工作空間是機器人的一個重要性能指標 是機器人機構設計要研究的基 本問題之一 當給定機器人結構尺寸時 要研究如何確定其工作空間 而當給定工作 空間時 則要研究機器人應具有什么樣結構 本文所討論的搬運機器人主要用于裝配 線末端產(chǎn)品的搬運 本文將用一種根據(jù)工件尺寸確定機器人位置機構參數(shù)的簡便方法 確定該搬運機器人的主要結構參數(shù) 包括大小臂的長度尺寸及其極限擺角 3 2 工作空間與機器人結構尺寸的相關性 工作空間的形狀取決于機器人的結構型式 直角坐標型機器人的工作空間為長方 體 圓柱坐標型機器人的工作空間為中空的圓柱體 球坐標型機器人的工作空間為球 體的一部分 關節(jié)型機器人的工作空間比較復雜 一般為多個空間曲面拼合的回轉體 的一部分 直角坐標型機器人工作空間的大小取決于沿 X Y Z 三個方向機器人行程的大小 圓 柱坐標型機器人工作空間的大小取決于立柱的尺寸和水平臂沿立柱的上下行程 還取 決于水平臂尺寸及水平伸縮行程 球坐標型機器人工作空間的大小取決于工作臂的尺 寸 工作臂繞垂直軸轉動的角度及繞水平軸俯仰的角度 關節(jié)型機器人工作空間的大 小取決于大小臂的尺寸 大小臂關節(jié)轉角的角度以及大臂繞垂直軸轉動的角度 圖 3 1 位置簡化模型 8 L1 大臂的長度 根據(jù)總體方案設定條件確定為 665mm L2 小臂的長度 根據(jù)總體方案設定條件確定為 630mm 1 大臂旋轉偏離立柱 0 位的角度 順時針為正 本文定為 90 130 2 小臂旋轉偏離 0 位的角度 順時針為正 本文定為 65 65 如圖 3 1 所示 手端部的運動軌跡簡易描述 以 AD BC CD DA 四弧段在 XOZ 面 組成機器人工作空間截面 AB 弧段和 CD 弧段的圓心為大臂的起始點 即坐標原點 E 點為 AD 弧段的圓心 F 點為 BC 弧段的圓心 各個點的坐標分別為 A 點 大臂負極限值 1min 小臂達到負極限值 2min XA L1sin 1min L2cos 1min 2min 665 sin 65 630 cos 155 1173 67 ZA L1cos 1min L2sin 1min 2min 665 cos 65 630 sin 155 547 29 B 點 大臂到達正極限值 1max 小臂達到負極限值 2min XB L1sin 1max L2cos 1min 2min 665 sin65 630 cos 155 31 72 ZB L1cos 1max L2sin 1min 2min 665 cos65 630 sin 155 547 29 C 點 大臂到達正極限值 1max 小臂達到正極限值 2max XC L1sin 1max L2cos 1max 2max 665 sin65 630 cos 155 5 84 ZC L1cos 1max L2sin 1max 2max 665 cos65 630 sin195 117 98 D 點 大臂負極限指 1min 小臂達到正極限值 2max XD L1sin 1min L2cos 1min 2max 665 sin 65 630 cos65 336 45 ZD L1cos 1min L2sin 1min 2max 665 cos 65 630 sin65 852 02 E 點 XE L1sin 1min 665 sin 65 602 29 ZE L1cos 1min 665 cos 65 281 04 F 點 XF L1sin 1max 665 sin65 602 69 ZF L1cos 1max 665 cos65 281 04 可得坐標 A 1173 67 547 29 B 31 72 547 29 C 5 84 117 98 D 336 45 852 02 E 602 69 281 04 F 602 69 281 04 由此可以作出機器人大臂 小臂組成的截面 XZ 面 工作空間 同機器人的安裝機座 X Y Z 坐標 的高度疊加 后 可以繪制出機器人的截面 XZ 面 工作空間 如圖 3 2 9 圖 3 2 機器人工作空間 3 3 分析 經(jīng)過上面的計算和分析可證明小臂的末端可達的覆蓋范圍大于作圖空間 由于論 證時的前提條件是把搬運機器人的最大覆蓋范圍一分為二 所以滿足一半覆蓋范圍時 必然能夠達到搬運機器人搬運工件的范圍 所以搬運機器人足可滿足要求的最大覆蓋 范圍 證明方案正確 小臂和大臂的長度和俯仰角度確定的合適 10 第四章結構設計 4 1 傳動方案的確定 根據(jù)第二章的總體分析可知 搬運機器人前三個軸的傳動機構并不復雜 第一個 用的是蝸輪蝸桿傳動 第二軸和第三軸則是用擺線針輪行星齒輪傳動 四五六軸皆為 手腕部分 都是采用遠距離傳動 將電機裝在小臂關節(jié)處 通過同軸套筒接到手腕關 節(jié)處 減輕手腕重量 蝸輪蝸桿的優(yōu)點在于傳動比較大 結構也緊湊 蝸輪蝸桿傳動比 5 i 70 常用 15 i 50 擺線針輪行星齒輪傳動 11 i 87 圓錐齒輪傳動效率高 一般可達 98 兩齒輪軸線組成直角的錐齒輪副應用最廣泛 由機械設計手冊可得 其傳動比范 圍為 2 3 4 2 手腕傳動 手腕是機器人小臂與末端執(zhí)行器之間的聯(lián)接部件 其功能是利用自身的活動使末 端執(zhí)行器能夠達到確定的工作空間姿態(tài) 因此手腕可以稱為機器人的姿態(tài)機構 是機 器人中極為重要也是結構最為復雜的部件 手腕的靈活度直接決定了機器人能夠完成 任務的種類和復雜程度 對機器人手腕結構的研究有著重要意義 4 2 1 腕部的設計要求 由前文可知 本課題所設計的是一個三自由度的機器人手腕 由法蘭固定在機器 人小臂上 分別用三個直流伺服電機對其進行驅動 手腕主要分三部分 一部分是通 過法蘭和小臂固結在一起 可實現(xiàn)腕部的回轉運動 一部分是圍繞軸的擺動 另外一 部分就是手爪的回轉運動 4 2 2 腕部電機的選擇 由于腕部具有三個自由度 故對應每個自由度都有一個電機 電機 1 帶動手爪轉 動 電機 2 則帶動手腕左右擺動 電機 3 帶動整個手腕繞小手臂中心軸線轉動 由前文的總體方案設計可知 工件為 30X30X30cm 的立方體 重為 5kg 工件的轉動慣量為 J 0 00075kg m2 已知它的轉動速度為 w 330 s 取啟動時間為 0 1s 轉動角加速度 3300 s2 11 由此計算力矩得 T J 0 043N m 功率 P Tw 2 48 所以定做的電機額定電壓 220V 輸出功率至少 3W 輸出轉矩至少為 1N m 轉 速為 1400r min 減速箱的減速比為 23 電機輸出軸端進行適當?shù)募哟旨娱L 4 3 腰部 4 3 1 底座及腰部設計要求 工業(yè)機器人底座的設計主要考慮機器人的承重 散熱 節(jié)省材料及合理裝配等 由于底座基本上承擔了工業(yè)機器人的所有重量 因此在材料的選取上要選取強度高 抗震性強 耐疲勞的材料 本文中選用 ZG200 作為底座材料 又考慮到底座為鑄件 為避免鑄造過程中出現(xiàn)縮松 縮孔等鑄造缺陷 因此可將底座設計成內部中空的結構 這樣既節(jié)省了材料 又降低了制造成本 腰部承受了較大的轉矩 在進行校核的時候 要特別注意其抗彎抗扭的能力 因 為回轉臺同樣為鑄件 因此其材料選用 ZG200 400 外形設計為薄壁結構 以減少其 自身的重量 4 3 2 電機選擇 小手臂轉動慣量 J3 J0 mp2 0 80 9 5X 15Xcos15 2 23 43kg m2 大手臂轉動慣量 J2 a 2 b2 c2 d2 mp 2 0 2 2 0 12 0 122 0 062 44 8X0 35 2 5 742kg m2 兩電動機的轉動慣量 J 電 J 電 1 J 電 2 340 22 8 50 42 2 72kg m2 減速箱的轉動慣量 J 減 150X0 452 30 375kg m2 腰部本身的轉動慣量 J1 mp2 2500 252 40kg m2 所以 總的轉動慣量為 J 總 23 4 5 742 20 2 72 28 125 40 30 375 150 392kg m2 而轉動角加速度為 7 854 s2 輸出軸的轉矩為 12 M J 總 150 392 7 854 1181 179N m 轉換到電機上的轉矩為 M 電 17 71N m 根據(jù)要求 M 電 M 額 選 P 3KW n 1000r min 的 MGMA 型伺服電機 額 定轉矩為 28 4N m 4 4 手臂 4 4 1 手臂作用概述 手臂部件是機械手的主要握持部件 它的作用是支撐腕部和手部 包括工件或工 具 并帶動它們作空間運動 臂部運動的目的 把手部送到空間運動范圍內任意一 點 如果改變手部的姿態(tài) 方位 則用腕部的自由度加以實現(xiàn) 手臂的各種運動通 常用驅動機構和各種傳動機構來實現(xiàn) 從臂部的受力情況分析 它在工作中即直接承 受腕部 手部 和工件的靜 動載荷 而且自身運動較多 因此 它的結構 工作范 圍 靈活性等直接影響到機械手的工作性能 4 4 2 電機選擇 由上可知 自大手臂往后的各軸 其重量都算在大手臂的負荷上 所以 大手臂 的轉動慣量也不小 必須仔細計算往后的零部件的轉動慣量再來選擇電動機 大手臂的轉動慣量 J2 a 2 b2 c2 d2 mp 2 0 2 2 0 12 0 122 0 062 44 8 0 352 5 742kg m2 電動機轉動慣量 J 電 2 8 5 0 42 1 366kg m2 擺線減速器轉動慣量 J 減 150 0 452 30 375kg m2 大手臂總慣量 J 總 5 742 1 366 30 375 40 602kg m2 所以電動機的轉矩為 M 電 14 17N m 根據(jù)要求 M 電 M 額 選 P 2 5kw n 1000r min 的 GY2 5 型電機 小手臂的轉動慣量 J3 34 0 22 1 36kg m2 13 電動機轉動慣量 J 電 3 100 0 52 25kg m2 擺線減速器轉動慣量 J 減 3 150 0 452 30 375kg m2 所以小手臂總的轉動慣量為 J 總 23 43 1 36 25 30 375 80 165kg m2 對應在電動機上 M 電 9 45N m 根據(jù)要求 M 電 M 額 選 P 2 2KW Y H 系列電機 轉速 n 800r min 4 5 傳動結構設計計算 機器人傳動方案已經(jīng)確定為直流力矩電機傳動 電動機功率為 P 3KW 轉速為 1000r min 4 5 1 大臂設計 因為伺服電機是經(jīng)過了調速的 所以輸出端的速度很低 因此低速級選用直齒圓 柱齒輪傳動 小齒輪材料選用了 40Cr 調質處理 硬度 241 286HBS 大齒輪材料 ZG35CrMo 調制處理 硬度 190 240HBS 精度 8 級 取小齒輪齒數(shù) Z1 20 則 Z2 i Z 1 5 20 100 大齒輪齒數(shù) Z2 100 根據(jù)齒面接觸疲勞強度 1 T 9 55 10 9 55 10 3 75 0 99 378180N mm16 1 Pn 6 2 初選載荷系數(shù)為 1 4tK 3 查表取齒寬系數(shù)為 1d 4 查表取彈性系數(shù)為 ZE 188 9 12aMP 5 查表取節(jié)點區(qū)域系數(shù)為 2 5H 6 根據(jù)齒輪的硬度查表取小齒輪的接觸疲勞強度極限為 1150MPa 大齒lim1H 輪的接觸疲勞強度極限為 1120MPa lim2 7 取工作壽命為 15 年 每年工作 250 天 2 班制 小齒輪的應力循環(huán)次數(shù) N1 60n1jLh 60 75 15 250 16 2 7 810 大齒輪的應力循環(huán)次數(shù) N2 N1 5 5 7 70 14 確定傳動尺寸 1 初算小齒輪分度圓直徑 d1t 代入 H 中較小值 d1t 29 04mm 2 按 K 值對 進行修正1t 由圓周速度 v 4 46m s 查表取動載荷系數(shù)為 1 20v 查表取齒間載荷分布系數(shù)為 1 2K 查表取齒向載荷分布系數(shù)為 1 07 查表取使用系數(shù)為 1 00A 所以載荷系數(shù) K 1 54v 按 K 值對 進行修正1td 58 68mm31 546 8 4 確定模數(shù) m 以及主要尺寸 m 2 93mm 取整 m 3mm 1 dZ 中心距 a m 2 180mm12 301 2 分度圓直徑 60mm 300mmdZ 齒寬 b 60mm 取小齒輪齒寬 70mm 大齒輪齒寬 65mm1 d 1b2b 齒頂高 3mm 齒根高 3 75mmah2a fh2f acm 確定各個參數(shù)數(shù)值 1 查表取彎曲疲勞壽命系數(shù) 0 95 0 981NY2N 2 查表取齒形系數(shù)和應力校正系數(shù) 3 查表取齒寬系數(shù)為 1d 4 查表取彈性系數(shù)為 ZE 188 9 12aMP 5 查表取節(jié)點區(qū)域系數(shù)為 2 5H 6 根據(jù)齒輪的硬度查表取小齒輪的接觸疲勞強度極限為 1150MPa 大齒lim1H 輪的接觸疲勞強度極限為 1120MPa lim2 7 取工作壽命為 15 年 每年工作 250 天 2 班制 56 81060n 3t t 15 小齒輪的應力循環(huán)次數(shù) N1 60n1jLh 60 75 15 250 16 2 7 810 大齒輪的應力循環(huán)次數(shù) N2 N1 5 5 7 70 4 5 2 小臂設計 1 四桿機構設計計算 搬運機器人的小臂的俯仰動作是通過鉸鏈四桿機構來完成的 安裝在驅動力臂上 的直流伺服電機通過鉸鏈四桿機構驅動小臂實現(xiàn)俯仰運動 采用鉸鏈四桿機構的目的 是把直流伺服電機放到驅動力臂上 減輕小臂的重量 也降低了大臂驅動裝置的負載 減少運動過程中產(chǎn)生的動載荷與沖擊 提高整個搬運機器人的響應速度 這個鉸鏈四桿機構共有三種設計方案 分別是雙曲柄機構 雙搖桿機構 曲柄搖 對于雙曲柄機構來說機架為最短邊 又因為大臂為機架而且長度為 665mm 如果采用 雙曲柄機構 其它桿的桿長太長 而且上一章確定小臂的長度為 630mm 因此雙曲柄 機構不符合要求 對于雙搖桿機構來說機架為最短邊的對邊 既大臂與最短桿相對 如果采用雙搖桿機構 會導致其他兩桿的長度過長 在一定方向上占有的空間太大 而且小臂的俯仰角度不好確定 勢必會增加設計難度 綜合以上分析 在這里采用曲 柄搖桿機構具體如圖 4 1 所示 ab 邊代表大臂 長度為 1000mm ad 邊代表底桿 長度 為 400mm dc 邊代表后桿 長度為 1000mm bc 邊代表小臂長兩個連接點間的部分 長度為 200mm ab 邊為機架 ad 邊為搖桿 bc 邊為曲柄 這種結構首先滿足了 bc 邊 長度小于小臂長度這一條件 而且所占的空間小 底桿和后桿的質量比其他兩種方案 要小 圖 4 1 四桿機構示意圖 2 齒輪的設計與校核計算 電磁式直流伺服電機經(jīng)調速后要通過一個齒輪組來傳遞動力 再通過齒輪帶動鉸 鏈四桿機構運動 從而實現(xiàn)小臂的俯仰運動 16 選定材料 熱處理方式 精度等級及齒數(shù) 因為電磁式直流伺服電機是經(jīng)過調速的 所以輸出端的速度較低 因此低速級選 用直齒圓柱齒輪傳動 選擇小齒輪材料 40Cr 調質處理 硬度 241 286HBS 大齒輪材料 ZG35CrMo 調制 處理 硬度 190 240HBS 精度 8 級 取小齒輪齒數(shù) 24 則 5 24 120 大齒輪齒數(shù) Z2 120 1Z21iZ 按齒面接觸疲勞強度設計 確定各個參數(shù)數(shù)值 1 T 9 55 10 9 55 10 0 4 0 75 16 1 Pn 6 0 99 5 04 10 N mm4 2 初選載荷系數(shù)為 1 4tK 3 查表取齒寬系數(shù)為 1d 4 查表取彈性系數(shù)為 ZE 188 9 5 查表取節(jié)點區(qū)域系數(shù)為 2 5H 6 根據(jù)齒輪的硬度查表取小齒輪的接觸疲勞強度極限為 1150MPa 大齒lim1H 輪的接觸疲勞強度極限為 1120MPa lim2 7 取工作壽命為 15 年 每年工作 250 天 2 班制 小齒輪的應力循環(huán)次數(shù) N1 60n1jLh 60 75 15 250 16 2 7 810 大齒輪的應力循環(huán)次數(shù) N2 N1 5 5 7 710 8 查表取接觸疲勞壽命系數(shù)為 1 08 1 19NZ2N 9 取安全系數(shù)為 1HS 1242MPa 1H lim1 NZ 1332 8MPa2li2S 確定傳動尺寸 1 初算小齒輪分度圓直徑 代入 中較小的值1td H 29 04mm 24312 508 95154td 2 按 K 值對 進行修正1td 17 由圓周速度 2 28m s 查表取動載荷系數(shù)為 1 075vK 查表取齒間載荷分布系數(shù)為 1 2 查表取齒向載荷分布系數(shù)為 1 07 查表取使用系數(shù)為 1 00A 所以載荷系數(shù) K 1 38vK 按 K 值對 進行修正1td 29 04 28 9mm13ttk 3 814 4 確定模數(shù) m 以及主要尺寸 m 1 2mm 為了防止輪齒太小引起的意外折斷 m 一般不小于 1 5 2mm 故1 dZ m 3mm 中心距 a m 2 216mm12 34120 分度圓直徑 72mm 360mmddZ 齒寬 b 72mm 取小齒輪齒寬 80mm 大齒輪齒寬 75mm1 1b2b 齒頂高 3mm 齒根高 3 75mmah2a fh2f acm 3 按齒根彎曲疲勞強度校核 tFFSKYbm 確定各個參數(shù)數(shù)值 1 查表取彎曲疲勞壽命系數(shù) 0 95 0 981NY2N 2 查表取齒形系數(shù)和應力校正系數(shù) 2 65 1 581FY1S 2 16 1 8122 3 查表取彎曲疲勞極限 710MPa 710MPalim1F lim2F 4 取彎曲疲勞系數(shù) 1 25S 可得 539 6MPa 1F lim1 NFY 556 64MPa2li2 29 04156016dn 18 5 驗算齒根彎曲疲勞強度 58 48MPa1F 1 tFSKYbm 112 FSKTYbmd 1F 54 61MPa221S 2F 彎曲疲勞強度足夠了 第五章關鍵零部件的校核 19 5 1 腕部中心軸的結構設計與校核 圖 5 1 腕部中心軸 5 1 1 確定腕部中心軸的材料以及各段直徑和長度 腕部中心軸的材料為 40Cr 調制處理 由于密封箱的壁厚為 45mm 孔徑為 150mm 因為外部還要裝端蓋 這段軸頸上 還要裝配軸承 所以 ab 段的長度為 20mm 直徑為 85mm 裝配的軸承為角接觸球軸承 型號是 7217C 固定軸承的軸肩高度為 3 5mm bc 段為過渡段 長度為 35mm 直徑 92mm 固定齒輪的軸肩高度為 6 5mm 由 于大齒輪的齒寬為 65mm 軸頭的長度應該小于輪轂的長度 所以 de 段的長度為 300mm 直徑為 90mm ef 段要安裝用于齒輪的軸向固定和軸承的軸向固定的軸套 考慮到另一半的密封 箱的壁厚和孔徑以及大齒輪輪轂比軸頭多出的長度 這段軸頸的長度為 60mm 直徑為 85mm 裝配的軸承為角接觸球軸承 型號是 7217C fg 段為過渡段 長度為 45mm 直徑為 80mm gh 段與手腕相連 大臂在此處的厚度為 39mm 孔徑為 90mm 因此這段軸的長度 為 60mm 直徑為 60mm 脹緊套選用 Z2 型脹緊套 5 1 2 腕部中心軸的強度校核 1 計算齒輪的受力 大齒輪和小齒輪的受力大小相等 方向相反 故在這里只計算小齒輪的受力 轉矩 T1 9 55 10611 Pn 9 55 106 3 75 0 99 378180N mm 圓周力 tF 112 Td 12606N 徑向力 rF tantF 4588 2N 2 計算支撐反力 水平面受力圖如圖 5 2 a 所示 1HF rF 2HFrF 138 52 2HF 68 52 138 52 故 1HF 1518 46N 2HF 3069 73N 垂直面受力圖如圖 5 2 b 所示 1VF 2VF F tF1VF 138 52 68 52 tF 68 51 F 97 72 0 故 1VF 4312 14N 2VF 7893 04N 3 畫軸彎矩圖 20 水平面彎矩圖見圖 5 2 c HM 圖 垂直面彎矩圖見圖 5 2 d VM 圖 合成彎矩圖見 圖 5 2 e 圖 合成彎矩 M 22VHMM 4 畫轉矩圖 軸受轉矩 T T1 轉矩圖見圖 5 2 f 1T 圖 21 圖 5 2 轉矩圖 5 按彎扭合成應力進行強度校核 de 段的中間截面為危險截面 取 a 0 6 當量轉矩 T 0 6 378180 226908N mm22 eMTW 10 37MPa 查表知 1b 70MPa 所以 e 1b 因此大軸 1 的強度滿足要求 故安全 5 2 腕部中心軸 2 的結構設計與校核 5 2 1 腕部中心軸 2 的結構設計 腕部中心軸 2 的材料為 40Cr 調制處理 由于密封箱的壁厚為 45mm 孔徑為 150mm 因為外部還要裝端蓋 這段軸頸上 22 還要裝配軸承 所以 gh 段的長度為 41mm 直徑為 85mm 裝配的軸承為角接觸球軸承 型號是 7217C 固定軸承的軸肩高度為 3 5mm fg 段為過渡段 長度為 80mm 直徑 92mm 固定齒輪的軸肩高度為 6 5mm 由 于大齒輪的齒寬為 75mm 軸頭的長度應該小于輪轂的長度 所以 de 段的長度為 60mm 直徑為 90mm 為了齒輪的周向定位 這段軸上還要開有鍵槽 來安裝平鍵 根 據(jù)這段軸的直徑和長度 鍵槽的寬度為 25mm 長度為 50mm 鍵槽的鍵槽深為 7mm cd 段要安裝用于齒輪的軸向固定和軸承的軸向固定的軸套 考慮到另一半的密封 箱的壁厚和孔徑以及大齒輪的輪轂比軸頭多出的長度 這段軸頸的長度為 45mm 直徑 為 85mm 裝配的軸承為角接觸球軸承 型號是 7217C bc 段為過渡段 長度為 40 6mm 直徑為 80mm ab 段與鉸鏈四桿機構的底桿相連 并且穿過大臂末端的通孔 大臂在此處的厚度 為 39mm 孔徑為 95mm 底桿的厚度為 40mm 孔徑為 90mm 這段軸與底桿的連接方 式是脹緊聯(lián)結 通過脹緊套使大軸 2 與底桿連接在一起 根據(jù)以上條件這段軸的長度 為 104 4mm 直徑為 60mm 脹緊套選用 Z2 型脹緊套 5 2 2 腕部中心軸 2 的強度校核 腕部中心軸是帶動手腕實現(xiàn)俯仰運動的軸 腕部中心軸 2 是帶動手腕旋轉運動的 軸 從第三章可知腕部中心軸受到的轉矩是 378180N mm 而且同時承受大臂和小臂 的總重量 腕部中心軸 2 受到的轉矩是 50400N mm 但是只承受底桿的重量 兩根軸 的主體機構和材料以及熱處理方式一樣 腕部中心軸 2 的受力比腕部中心軸的受力小 得多 當腕部中心軸滿足強度條件時 腕部中心軸 2 必然滿足強度條件 5 3 手腕齒輪連接軸的結構設計與校核 圖 5 3 手腕齒輪連接軸 5 3 1 手腕齒輪連接軸的結構設計 1 確定手腕齒輪連接軸的材料以及各段直徑和長度 該軸的材料為 40Cr 調制處理 23 ab 段的主要用處是與電機相連 電機輸出端的軸徑是 24mm 再根據(jù)凸緣軸器的 寬度 ab 段的長度為 35mm 直徑為 24mm 這一段由于和聯(lián)軸器連接 所以開有鍵槽 具體尺寸和電機輸出端的一樣 bc 段是過渡段 長度為 40mm 直徑為 28mm 由于密封箱的壁厚為 45mm 孔徑為 62mm 因為外部還要裝端蓋 這段軸頸上還 要裝配軸承 所以 cd 段的長度為 25mm 直徑為 30mm 裝配的軸承為角接觸球軸承 型號是 7206C 固定軸承的軸肩高度為 4mm 由于小齒輪的齒寬為 70mm 軸頭的長度應該小于輪轂的長度 為了齒輪的周向定 位 這段軸上還要開有鍵槽 來安裝平鍵 根據(jù)這段軸的直徑和長度 鍵槽的寬度為 12mm 長度為 56mm 鍵槽的鍵槽深為 5mm 5 3 2 手腕齒輪連接軸的強度校核 1 計算齒輪的受力 轉矩 T 9 55 10 9 55 10 3 75 0 99 378180N mm6 1 Pn 6 圓周力 12606NtF12 d 徑向力 4588 2Nrat 2 計算支撐反力 水平面受力圖如圖 5 5 a 所示 1HFr2 153 67 153 r 故 1397 32N 3190 88N1H2HF 垂直面受力圖如圖 4 5 b 所示 1VF2t 67 153 67t 故 3839 10N 8766 90N1V2VF 3 畫軸彎矩圖 水平面彎矩圖見圖 5 2 c 圖 垂直面彎矩圖見圖 5 2 d 圖 合成彎矩圖HMVM 見圖 4 5 e 圖 合成彎矩 M 2V 4 畫軸轉矩圖 軸受轉矩 T T 轉矩圖見圖 5 2 f 圖 1 1T 24 a b c d e f 圖 5 4 手腕齒輪連接軸的受力分析 25 5 按彎扭合成應力進行強度校核 fg 段的中間截面為危險截面 取 0 6 當量轉矩 0 6 378180 226908N mmT 60 28MPa 查表知 70MPa 所以 因此小 22 eMW 1b e 1b 軸 1 的強度滿足要求 故安全 5 4 手腕齒輪連接軸 2 的結構設計與校核 手腕齒輪連接軸 2 的結構與手腕齒輪連接軸一樣 但驅動元件的輸出轉矩較小 上面校核的手腕齒輪連接軸的強度滿足要求 故手腕齒輪連接軸 2 的強度必然滿足要 求 5 5 驅動臂座與腰部主軸連接螺釘?shù)男：?腰部回轉所需轉矩 T 421 63N m 選取的螺釘材料為 Q235 直徑為 12mm 固定用的螺栓數(shù)目為 6 取可靠系數(shù) C 1 1 結合面摩擦系數(shù) f 0 16 r i 65mm 預緊力 F0 CT f r i 421 63 103 1 1 0 16 6 65 7432 58N 查表取材料屈服極限 S 240MPa 查表取安全系數(shù) S 1 5 故需用應力 S S 160MPa 由此螺釘?shù)闹睆?d 1 3F 0 4dF 8 77mm 所以預選取的螺釘滿足強度要求 5 6 部分三維圖 圖 5 5 腕部中心軸 26 圖 5 6 腕部中心軸 2 圖 5 7 手腕齒輪連接軸 27 圖 5 8 手腕齒輪連接軸 2 28 第六章總結 本設計對自動裝配線末端工件的搬運問題 設計了一個六自由度搬運工業(yè)機器人 在設計過程中 搜集資料 向導師請教 與同學討論 為完成設計奠定了基礎 所完成的任務有 1 根據(jù)設計要求完成了六自由度工業(yè)機器人的總體設計和結構設計 首先 確 定了總體的設計方案 選擇了合適的傳動方式 驅動方式 設計了機器人的腰部 大 臂 小臂和腕部的具體結構 并且對機器人的傳動結構進行設計 機器人為六自由度 關節(jié)型機器人 有回轉關節(jié) 也有擺動關節(jié) 在關節(jié)處安裝減速器和電動機 使用了 齒輪傳動機構和直流力矩電機來實現(xiàn)各個自由度 從而實現(xiàn)空間任意位置的運動 2 用 SolidWorks 繪制出機器人的部分零件 更為直觀的了解機器人結構 方 便了設計計算 由于本人能力和時間有限 沒有做更深入的研究 可以從以下幾方面進一步開展 工作 1 進一步優(yōu)化結構設計 將電動機與減速器合二為一 采用減速電機 簡化結 構 減輕機器人重量 2 可以做運動仿真 運用 Matlab 軟件和 Adams 軟件對機器人系統(tǒng)進行運動學 仿真 3 用 Ansys 軟件進行有限元分析 29 參考文獻 1 張鐵 謝存禧 機器人學 M 廣州 華南理工大學出版社 2005 2 肖銀玲 機械制圖 M 北京 高等教育出版社 2007 3 潘存云 機械原理 M 長沙 中南大學出版社 2012 4 喬蘭東 機械手 理論與應用 M 中國鐵道出版社 1985 5 郭宇光 機器人發(fā)展的歷史 現(xiàn)狀 趨勢 M 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1989 6 李月景 工業(yè)機械手設計基礎 M 天津 天津人民出版社 1980 7 日 藤森洋三 機構設計實例構思圖冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1985 8 高志 黃純穎 機械創(chuàng)新設計 M 北京 高等教育出版社 2010 9 王三民 機械設計計算手冊 J 北京 化學工業(yè)出版社 2012 10 高為國 機械工程材料 M 長沙 中南大學出版社 2012 11 熊臘森 彭振國 陳一堅 曹東杰 IR761 125 型點焊機器人在平頭駕駛室總裝生產(chǎn)線上的應用 J 電焊機 1998 5 11 13 36 12 楊宜明 章云 林漢榮 柯燕嬌 MR 2 型微機器人的研究 J 高技術通訊 1995 4 13 14 13 湯祥州 謝存禧 于江 SMA 微型機器人的結構設計與分析 J 機械科學與技術 1997 16 6 992 996 14 徐錦康 群濤 劉啟芬 XZ I 型弧焊機器人 J 機械工業(yè)自動化 1994 16 3 24 27 15 關慧貞 馮辛安 機械制造裝備設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2014 30 致謝 在本設計的開題論證 課題研究 論文撰寫整個過程中 得到了胡小平老師的耐 心指導 使得本設計得以順利完成 其中無不飽含著老師的汗水和心血 胡老師敏銳 的學術思想 嚴謹踏實的治學態(tài)度 淵博的學識 精益求精的工作作風 誨人不倦的 育人精神 將永遠銘記在學生心中 使學生終生受益 他在本設計的構思 框架和理 論運用等方面 給予了我們深入的指導和幫助 使得設計得以順利完成 在此謹向尊 敬的胡老師表示衷心的感謝和崇高的敬意 這次畢業(yè)設計 使我們的理論知識與實際相結合 鞏固和深化了我們的專業(yè)理論 知識 在設計的過程中我不斷探索 不斷學習 并自學了許多相關的內容 請教了專 業(yè)老師 在圖書館以及網(wǎng)絡查閱了大量的相關資料 豐富了我的專業(yè)知識 通過此次設計 一方面讓我認識到自己的不足 發(fā)現(xiàn)了學習中的錯誤之處 另一 方面又積累豐富的知識 吸取別人好的方法和經(jīng)驗 增強對復雜問題的解決能力 摸 索出一套解決綜合問題的方法 為自己以后的工作和學習打下堅實的基礎 再一方面 也加強了我和老師的交流 認識到知識的淵博度 這次畢業(yè)設計 大大的提高了我們 的自主學習和認真思考的能力 增強了我們對學術態(tài)度嚴謹性的認識 我相信在以后 的學習和工作過程中 我們一定會牢記老師的教誨 努力提升自己的能力 以適應工 作和社會激烈的競爭 再次感謝所有支持和幫助過我的老師 同學們