大显了身手。本课题正是在这种背景下提出来的，这是项具有重要意义的课题。本文主要完成了如下工作进行了机器人总体设计及腰关节的详细设计关节型机器人应该具有外形简单传动原理简单等特点，为此机器人设计成具有六自由度的结构，由机身大臂小臂腕部组成。六个自由度均为旋转关节。关节型机器人六个关节均选直流电机驱动。第个关节采用二级齿轮传动，这种传动方式具有精度高定位安装方便等优点其他五个关节都采用了锥齿轮与直齿轮的传动结构，充分利用了大臂和小臂的空间，结构紧凑。对机器人位姿问题进行了详细分析运用方法建立了杆件坐标系，完成了机器人的运动学分析，包括正运动学方程的推导和逆运动学解的求取。参考文献汪恺机械设计标准应用手册机械工业出版社成大先机械设计手册化学工业出版社徐灏机械设计手册北京机械工业出版社徐锦康机械设计机械工业出版社殷际英,何广平关节型机器人。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。额定负载目前,国内外使用的工业机器人中,其负载能力的范围很大,最小的额定负载在以下,最大可达。负载大小的确定主要是考虑沿机器人各运动方向作用于机械接口处的力和扭矩。其中应包括机器人末端执行器的重量抓取工件或作业对象的重量和在规定速度和加速度条件下，产生的惯性力矩。本课题的任务要求是保证手腕部能承受的最大载荷是。工作范围工业机器人的工作范围是根据工业机器人作业过程中的操作范围和运动的轨迹来确定的,用工作空间来表示的。工作空间的形状和尺寸则影响机器人的机械结构坐标型式自由度数和操作机各手臂关节轴线间的长度和各关节轴转角的大小及变动范围的选择。图运动范围图操作机的驱动系统设计关节型机器人本体驱动系统包括驱动器和传动机构，它们常和执行机构联成体，驱动臂杆和载荷完成指定的运动。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，式与式的平方和为式中已经消去,且式与式具有相同形式,因而可由三角代换求解出为式中的正负号对应的两种可能解。求为求解，在矩阵方程式两边左乘逆变换，即有或上式等号右边的变换由式给出。令矩阵方程式两边的元素，和，分别对应相等，可得联立求解得和，即和表达式的分母相等，且为正，于是根据和解的四种可能组合，由式可以得到相应的四种可能值，于是可得到的四种可能解其中，求因为式的左边均为已知，令两边元素，和，分别对应相等，则只要≠，亦即≠或，便可求出来。将上二式两边同除以但当时，有，这时即与轴重合，与的转动效果相同，所以这时可任取，再算出相应的。求根据求出的，可进步解出，将式两端左乘逆变换,，即得,北京化学工业出版社周伯英工业机器人设计北京机械工业出版社陈秀宁,施高义机械设计课程设计浙江大学出版社王宗荣工程图学机械工业出版社费仁元,张慧慧机器人设计和分析北京工业大学出版社龚振邦机器人机械设计北京电子工业出版社吴相宪,王正为,黄玉堂实用机械设计手册中国矿业大学出版社庞启淮小功率电动机应用技术手册机械工业出版社马香峰工业机器人的操作机设计冶金工业出版社附录序号图名图号纸张总体尺寸图腰关节装配图电机联接板基座轴承支承板基座底板中间轴小齿轮大齿轮主轴立柱因式，，和均已解出，则逆变换,为,此外，方程式的右边,，也可由式给出。令式两边矩阵中的元素，和，分别对应相等，可得由此可得的封闭解求将改写为,令矩阵方程两边元素，和，分别对应相等，可得从而可以求出的封闭解综上所述，再考虑到等于，或不等于的两种情况，自由度关节型机器人对于同手部位姿可能存在种关节转角组合。至此，已求出了全部的关节变量，即求得位姿矩阵的逆解。可以看出，只有,,三式中有，和,故它们确定了手部坐标系原点的空间位置。,,三式中有，和,所以它们确定了手部坐标系的姿态方位。由此可以得出当关节机器人后关节轴线交于点时，前后个关节具有不同的功用。前关节连同它的杆件，称作位置机构后关节连同它的杆件，称作姿态机构。结论我国机器人的研究和应用起步较晚，但是随着国内外机器人的快速发展社会需求的增大和技术的进步，焊接机器人得到了迅速的发展，多品种少批量生产方式和为提高产品质量及生产效率的生产工艺需求，是推动装焊接机器人发展的直接动力。关节型机器人在轻型较简单且要求机器人价格较低的焊接作业中大功定机械加工余量线般是先进行齿坯的加工，再进行齿面加工。齿坯加工包括各圆柱表面及端面的加工。按照先基准及先粗后精的原则，该零件加工工艺路线如表所示。加工表面尺寸精度粗糙度加工方法右端外圆表面粗车半精车外圆表面粗车半精车内圆表面粗镗半精镗粗磨精磨又断面粗车半精车齿面粗滚精滚键槽以内圆端面为基准，铣孔钻其余未标精度要求表面车槽倒角车工序设计选择加工设备与工艺装备根据不同的工序选择机床刀具检验量具，如表所示。序号工种工序内容定位基准设备下料模锻件热正火车粗车外圆及台阶面与端面粗镗孔外圆端面卧式车床车粗车外圆及其端面粗车孔外圆端面卧式车床车光右端面半镗车孔外圆端面卧式车床车半精车外圆及台阶面倒角外圆端面卧式车床车光左端面，半精车外圆车油槽倒角半精镗孔外圆端面卧式车床磨磨内孔外圆端面磨床滚粗精滚至尺寸内圆端面滚齿机铣键槽内圆端面卧式铣床车镗卡槽，倒角外圆卧式车床钻钻孔内圆端面钻床检检验确定工序尺寸确定圆柱面的工序尺寸。圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量毛坯余量，应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的根据锻件质量零件表面粗糙度形状复杂系数查金属机械加工工艺人员手册中锻件内外表面加工余量表，查得单边余量在厚度方向为，水平方向为。锻件中心两孔的单面余量按手册中锻件内孔直径的单面机械加工余量表，可查得为。确定毛坯尺寸根据查得的加工余量适当选择稍大点即可，只有孔，因为表面粗糙度要求达到，考虑磨削孔前的余量要大，可确定精镗孔单面余量为。其他槽孔随所在平面锻造成实体。具体加工余量的选择大小如表所示。确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量材质系数形状复杂系数从手册中查锻件的长度宽度高度厚度公差表可得。具体如表所示。零件尺寸单面加工余量锻件尺寸偏差孔深绘制毛坯图根据确定的毛坯尺寸和加工余量，可绘制毛坯零件合图，外圆角半径为，内圆角半径为内外模锻斜度分别为。如图所示。选择加工方法，制定工艺路线定位基准的选择本零件是带圆盘状齿轮，孔是其设计基准亦是装配基准和测量基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循基准重合的原则，即精基准选的孔及其端面。由于离合器齿轮所有表面都要加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选外圆及其端面为粗基准。但因为外圆上有分模面，表面不平整，有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。零件表面加工方法的选择该零件的主要加工表面有外圆内孔端面齿面槽及孔，其加工方法选择如表所示。制订工艺路线齿轮的加工工艺路要求分析选择依据和对加工精度的影响，同时确定各工件的定位夹紧方式。安排各表面加工顺序，拟订工艺路线选择加工设备机床和工艺装备确定工序余量工序尺寸及公差表面的工序余量可用查表法确定。确定各工序的切削用量在机床刀具加工余量确定的基础上，各工序的切削用量可采用查表法确定。绘制各工序的工序简图对绘制工序简图的要求工序简图中工件的位置应是工件在本工序加工中的装夹大显了身手。本课题正是在这种背景下提出来的，这是项具有重要意义的课题。本文主要完成了如下工作进行了机器人总体设计及腰关节的详细设计关节型机器人应该具有外形简单传动原理简单等特点，为此机器人设计成具有六自由度的结构，由机身大臂小臂腕部组成。六个自由度均为旋转关节。关节型机器人六个关节均选直流电机驱动。第个关节采用二级齿轮传动，这种传动方式具有精度高定位安装方便等优点其他五个关节都采用了锥齿轮与直齿轮的传动结构，充分利用了大臂和小臂的空间，结构紧凑。对机器人位姿问题进行了详细分析运用方法建立了杆件坐标系，完成了机器人的运动学分析，包括正运动学方程的推导和逆运动学解的求取。参考文献汪恺机械设计标准应用手册机械工业出版社成大先机械设计手册化学工业出版社徐灏机械设计手册北京机械工业出版社徐锦康机械设计机械工业出版社殷际英,何广平关节型机器人。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。额定负载目前,国内外使用的工业机器人中,其负载能力的范围很大,最小的额定负载在以下,最大可达。负载大小的确定主要是考虑沿机器人各运动方向作用于机械接口处的力和扭矩。其中应包括机器人末端执行器的重量抓取工件或作业对象的重量和在规定速度和加速度条件下，产生的惯性力矩。本课题的任务要求是保证手腕部能承受的最大载荷是。工作范围工业机器人的工作范围是根据工业机器人作业过程中的操作范围和运动的轨迹来确定的,用工作空间来表示的。工作空间的形状和尺寸则影响机器人的机械结构坐标型式自由度数和操作机各手臂关节轴线间的长度和各关节轴转角的大小及变动范围的选择。图运动范围图操作机的驱动系统设计关节型机器人本体驱动系统包括驱动器和传动机构，它们常和执行机构联成体，驱动臂杆和载荷完成指定的运动。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