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（答辩稿）并联六自由度微动机器人机构设计（CAD图纸+DOC论文）

并联六自由度微动机器人机构设计摘要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，如图所示。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，即实现六个自由度如图所示。图传动原理图考虑到结构，电机将成三角形布置。.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主要技术参数如表所示。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第章手腕的结构设计与计算.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，相对功率大及快速响应等特点，并且控制技术成熟。其安装维修方便，成本低。交流伺服电机交流伺服电机结构简单，运行可靠，使用维修方便，与步进电机相比价格要贵些。随着可关断晶闸管，大功率晶闸管和场效应管等电力电子器件脉冲调宽技术和计算机控制技术的发展，使交流伺服电机在调速性能方面可以与直流电机媲美。采用位位三环位置速度电流全数字控制，增量式码盘的反馈可达到很高的精度。三倍过载输出扭矩可以实现很大的启动功率，提供很高的响应速度。液压伺服马达液压伺服马达具有较大的功率体积比，运动比较平稳，定位精度较高，负载能力也比较大，能够抓住重负载而不产生滑动，从体积重量及要求的驱动功率这几项关键技术考虑，不失为个合适的选择方案。但是，其费用较高，其液压系统经常出现漏油现象。为避免本系统也出现同类问题，在可能的前提下，本系统将尽量避免使用并联六自由度微动机器人机构设计摘要并联,自由度,微动,机器人,机构,设计,毕业设计,全套,图纸摘要为了提高生产效率和焊接质量，满足特定的工作要求，本题设计用于焊接的关节型机器人的手腕和末端执行器。根据机器人的工作要求进行了机器人的总体设计。确定机器人的外形时，拟定了手腕的传动路径，选用直流电动机，合理布置了电机轴和齿轮，设计了齿轮和轴的结构，并进行了强度校核计算。传动中采用了软轴波纹管联轴器和行星齿轮机构，实现了摆腕转腕和提腕的六个自由度的要求。设计中大多采用了标准件和常用件，降低了设计和制造成本。关键词自由度焊接手腕摘要第章前言.机器人的概念操作机驱动单元控制装置人工智能系统.题目来源.技术要求.本设计要解决的主要问题及设计总体思路第章国内外研究现状及发展状况.研究现状工业机器人先进机器人.发展趋势第章总体方案设计.机械结构类型的确定圆柱坐标型直角坐标型球坐标型关节型平面关节型.工作空间的确定.手腕结构的确定.基本参数的确定第章手腕的结构设计与计算.机器人驱动方案的分析和选择.手腕电机的选择提腕电机的选择摆腕和转腕电机的选择.传动比的确定提腕总传动比的确定转腕和摆腕传动比的确定.传动比的分配.齿轮的设计提腕部分齿轮设计转腕部分齿轮设计摆腕部分齿轮设计.轴的设计和校核输出轴的设计范围，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。.本设计要解决的主要问题及设计总体思路本设计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