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（答辩稿）关节型机器人腕部结构设计（CAD图纸+DOC论文）

关节型机器人腕部结构设计摘要，工作空间图形为圆柱型。它与直角坐标型比较，在相同的工作空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大。直角坐标型直角坐标型工业机器人，其运动部分由三个相互垂直的直线移动组成，其工作空间图形为长方体。它在各个轴向的移动距离，可在各坐标轴上直接读出，直观性强，易于位置和姿态的编程计算，定位精度高结构简单，但机体所占空间体积大灵活性较差。球坐标型又称极坐标型，它由两个转动和个直线移动所组成，即个回转，个俯仰和个伸缩运动组成，其工作空间图形为个球形，它可以作上下俯仰运动并能够抓取地面上或较低位置的工件，具有结构紧凑工作空间范围大的特点，但结构复杂。关节型关节型又称回转坐标型，这种机器人的手臂与人体上肢类似，其前三个关节都是回转关节，这种机器人般由立柱和大小臂组成，立柱与大臂间形成肩关节，大臂和小臂间形成肘关节，可使大臂作回转运动和使大臂作俯仰摆动，小臂作俯仰摆动。其特点使工作空间范围大，动作灵活，通用性强能抓取靠进机座的物体。平面关节型采用两个回转关节和个移动关节两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间的轨迹图形，它的纵截面为矩形的同转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体横截面的大小形状。在水平方向有柔顺性，在垂直方向有较大的刚性。它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配。对以上五种方案进行比较方案不能够完全实现本课题所要求的动作方案二体积大，灵活性差方案三结构复杂方案五无法实现本课题的动作。结合本课题综合考虑决定采用方案四关节型机器人。此方案所占空间少，工作空间范围大，动作灵活，工艺操作精度高。.工作空间的确定根据关节型机器人的结构确定工作空间。工作空间是指机器人正常工作运行时，手腕参考点能在空间活动的最大范围，是机器人的主要技术参数。此机器人的工作空间为。图机器人的机座坐标系.手腕结构的确定手腕是联接手臂和末端执行器的部件，处于机器人操作机的最末端，其功能是在手臂和腰部实现了末端执行器在作业空间的三个坐标位置的基础上，再由手腕来实现末端执行器在作业空间的三个姿态坐标，即实现三个自由度。图传动原理图考虑到结构，电机将成三角形布置，具体结构见图。.基本参数的确定空间结构和手腕结构的确定，那么手腕回转手腕摆动和手腕旋转三个姿态的自由度也得到了实现。表机器人的主要规格参数动作范围手腕回转手腕摆动手腕旋转额定载荷最大速度手腕详细设计说明.机器人驱动方案的分析和选择通常的机器人驱动方式有以下四种.步进电机可直接实现数字控制，控制结构简单，控制性能好，而且成本低廉通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制。但是由于采用开环控制，没有误差校正能力，运动精度较差，负载和冲击震动过大时会造成“失步”现象。.直流伺服电机直流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动力矩，相对功率大及快速关节型机器人腕部结构设计摘要关节,机器人,腕部,结构设计,优秀,优良,工业,机械手,设计图纸前言.机器人的概念机器人是个在三维空间中具有较多自由度，并能实现较多拟人动作和功能的机器，而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。美国机器人工业协会提出的工业机器人定义为“机器人是种可重复编程和多功能的，用来搬运材料零件工具的操作机”。英国和日本机器人协会也采用了类似的定义。我国的国家标准将工业机器人定义为“机器人是种能自动定位控制可重复编程的多功能的多自由度的操作机。能搬运材料零件或操持工具，用以完成各种作业”。而将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。机器人系统般由操作机驱动单元控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。操作机操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能。通常由下列部分组成.末端执行器又称手部，是机器人直接执行工作的装置，并可设置夹持器工具传感器等，是工业机器人直接与工作对象接触以完成作业的机构。.手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，般有个回转自由度以调整末端执行器的姿态。有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。.手臂它由机器人的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。手臂有时包括肘关节和肩关节，即手臂与手臂间。手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。.机座有时称为立柱，是工业机器人机构中相对固定并承受相应的力的基础部件。可分固定式和移动式两类。驱动单元它是由驱动器检测单元等组成的部件，是用来为操作机各部件提供动力和运动的装置。控制装置它是由人对机器人的启动停机及示教进行操作的种装置，它指挥机器人按规定的要求动作。人工智能系统它由两部分组成，部分是感觉系统，另部分为决策规划智能系统。.题目来源本题设计的是关节型机器人腕部结构，主要是整体方案设计和手腕的结构设计及其零件设计。此课题来源于生产实际。对于目前手工电弧焊接效率低，操作环境差，而且对操作员技术熟练程度要求高，因此采用机器人技术，实现焊接生产操作的柔性自动化，提高产品质量与劳动生产率实现生产过程自动化改善劳动条件。.技术要求根据设计要达到以下要求.工作可靠，结构简单.装卸方便，便于维修调整.尽量使用通用件，以便降低制造成本。.本题要解决的主要问题及设计总体思路本题要解决的问题有以下三个.手腕处于手臂末端，需减轻手臂的载荷，力求手腕部件的结构紧凑，减少重量和体积.提高手腕动作的精确性.三个自由度的实现。针对上述问题有了以下设计思路.腕部机构的驱动装置采用分离传动，将个驱动器安置在小臂的后端。.提高传动的刚度，尽量减少机