（优秀毕业全套设计）并联六自由度微动机器人机构设计（整套下载）㊣精品文档值得下载

（优秀毕业全套设计）并联六自由度微动机器人机构设计（整套下载）

知与学习方法，建模和规划群体行为控制等方面进行研究。微型和微小机器人技术这是机器人研究的个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白，因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的场革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响，微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构运动方式控制方法传感技术通信技术以及行走技术等方面。我国对此进行了深入的研究。徐卫平和张玉茹对六自由度微动机构进行了位移分析并为其结构设计提供了计算依据。还有刘辛军高峰和汪劲松研究了微动机器人机构的设计方法，建立了并联六自由度微动机器人的空间模型，并分析了该微动机器人的空间模型，并分析了该微动机器人的机构尺寸与各向同性刚度等性能指标的关系得到了系列性能图谱，从各图谱中可以看出各项性能指标在空间模型设计参数空间中的分布规律，这有助于设计者根据性能指标来设计该微动机器人的机构尺寸，是探讨微动机器人机构设计的有效分析工具。第章总体方案设计.机械结构类型的确定为实现总体机构在空间的位置提供的个自由度，可以有不同的运动组合，根据本课题可以将其设计成以下五种方案圆柱坐标型这种运动形式是通过个转动，两个移动，共三个自由度组成的运动系统，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，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该种驱动方式。本次设计的机器人将采用直流伺服电动机。因为它具有体积小转矩大输出力矩和电流成比例伺服性能好反应快速功率重量比大，稳定性好等优点。.手腕电机的选择提腕电机的选择手腕的最大负荷重量，初估腕部的重量，最大运动速度功率取安全系数为.，.考虑到传动损失和摩擦，最终的电机功率。选择型并励直流电动机，技术参数如表所示。摆腕和转腕电机的选择根据设计要求取相同型号的电机，选择型并励直流电动机型号为。表型并励直流电动机技术参数型号额定电压额定转矩额定转速参考功率重量传动比的确定提腕总传动比的确定先根据下式求角速度再求实际转速角速度运动速度，机械接口到转动轴的距离，转速，。最后求得总传动比.取整转腕和摆腕传动比的确定用同样的方法，可求得转腕总传动比摆腕总传动比.传动比的分配传动比分配时要充分考虑到各级传动的合理性，以及齿轮的结构尺寸，要做到结构合理。.提腕传动比分配提腕总的传动比，该传动为两级传动，第极传动为圆柱齿轮传动，传动比，第二极传动为圆锥齿轮传动，传动比。.转腕传动比分配转腕总的传动比，该传动为两级传动，第极传动为圆锥齿轮传动，传动比，第二极传动为圆锥齿轮传动，传动比。.摆腕传动比分配摆腕总的传动比，该传动为两级传动，第极传动为圆柱齿轮传动，传动比，第二极传动为圆锥齿轮传动，传动比。.齿轮的设计按照上述传动比配对各齿轮进行设计。提腕部分齿轮设计.第极圆柱齿轮传动.齿轮设计齿轮采用号钢，锻造毛坯，正火处理后齿面硬度，齿轮精度等级为极。取。设计准则按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。按齿面接触疲劳强度设计齿面接触疲劳强度条件的设计表达式其中。选择材料的接触疲劳极根应力为选择材料的接触疲劳极根应力为应力循环次数由下列公式计算可得则接触疲劳寿命系数,弯曲疲劳寿命系数接触疲劳安全系数，弯曲疲劳安全系数，又，试选。求许用接触应力和许用弯曲应力将有关值代入得则动载荷系数使用系数动载荷分布不均匀系数齿间载荷分配系数，则修正取标准模数。计算公称尺寸取校核齿根弯曲疲劳强度复合齿形系数，取校核两齿轮的弯曲强度所以齿轮完全达到要求。表齿轮的几何尺寸名称符号公式分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿距齿厚齿槽宽中心距顶隙由于小齿轮分度圆直径较小，考虑到结构，小齿轮将做成齿轮轴。.第二极圆锥齿轮传动齿轮采用号钢，调质处理后齿面硬度，齿轮精度等级为极。取。设计准则按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。按齿面接触疲劳强度设计齿面接触疲劳强度的设计表达式其中选择材料的接触疲劳极根应力为选择材料的接触疲劳极根应力为应力循环次数由下式计算可得则接触疲劳寿命系数,弯曲疲劳寿命系数接触疲劳安全系数，弯曲疲劳安全系数,又，试选。求许用接触应力和许用弯曲应力将有关值代入得则动载荷系数使用系数齿向载荷分布不均匀系数齿间载荷分配系数取，则修正表齿轮的几何尺寸名称符号公式分度圆直径齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径齿顶角齿根角分度圆锥角顶锥角根锥角锥距齿宽取标准模数。计算基本尺寸校核齿根弯曲疲劳强度复合齿形系数，取校核两齿轮的弯曲强度所以齿轮完全达到要求。由于小齿轮的分度圆直径较小，所以作成齿轮轴。转腕部分齿轮设计第极圆锥齿轮传动齿轮采用号钢，调质处理后齿面硬度，齿轮精度等级为极。取。经计算齿轮满足要求第二极圆锥齿轮传动齿轮采用号钢，调质处理后齿面硬度，齿轮精度等级为极。取。