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径为拨叉尺寸及形状三爪拨叉长度为,如图图拨叉尺寸及形状六机械系统运动分析执行构件槽轮运动分析槽轮的间歇时间是，槽轮的间歇时间是槽轮槽轮执行构件皮带轮运动分析执行机构曲柄滑块机构运动分析曲柄滑块知识所限，求不出来图实现执行构件，运动的运动功能系统图同理，为了使用统原动机驱动执行构件，应该在图所示的运动功能系统图中加运动分支功能单元，其运动分支驱动执行构件，该运动分支功能单元如图所示。且执行构件与执行构件的运动平面相互垂直，因此，该运动功能单元如图所示。图圆锥齿轮运动功能图驱动执行构件工作的执行机构应该具有的运动功能如图所示。运动功能单元把个连续的单向传动转换为间歇的往复运动。图间歇运动运动功能图根据上述分析，可以画出整个系统的运动功能系统图，如图所示。,,图棒料输送线布料装置方案的运动功能系统图四系统运动方案拟定根据图所示的运动功能系统图，选择适当的机构替代运动功能系统图中的各个运动功能单元，便可拟定出机械系统运动方案。图中的运动功能单元是原动机。根据分度冲压机的工作要求，可以选择电动机作为原动机，如图所示。图电动机替代运动功能单元图中的运动功能单元是过载保护功能单元，可以选择带齿轮和齿轮配合周期与齿轮和齿轮配合周期相等，且工作齿工作槽轮机构设计确定槽轮槽数在拨盘圆销数时，槽轮槽数，该槽轮的各尺寸关系如图所示图槽轮机构几何尺寸关系槽轮槽间角由图可知槽轮的槽间角为槽轮每次转位时拨盘的转角中心距槽轮机构的中心距应该根据具体结构确定，在结构尚不明确的情况下暂定为拨盘圆销回转半径动代替，如图所示。图皮带传动替代运动功能单元图中的运动功能单元是有级变速功能，可以选择滑移齿轮变速传动代替，如图所示。,,图滑移齿轮变速替代运动功能单元图中的运动功能单元是减速功能，可以选择定轴齿轮传动代替，如图图定轴齿轮传动代替运动功能单元图中的运动单元是转向功能兼减速功能，用圆锥齿轮代替，如图图圆锥齿轮代替运动功能单元图中的运动单元是将连续转动转换为间歇转动，可由槽轮机构实现，如图图槽轮机构代替运动功能单元图中运动功能单元是将连续转动转化为间歇移动，可以由不完全齿轮配合实现。如图图不完全齿轮代替运动功能单元图中运动功能单元是把间歇转动转化为间歇往复直线运动，可用曲柄滑块机构代替。如图图曲柄滑块机构替代运动功能单元传动机构如图所示图传动系统组织示意图五系统运动方案设计齿轮机构设计本设计图纸沿用标准齿轮的基本参数，因而只需要设计出合适的齿数即可。具体齿数如下图槽轮,的运动功能由于电动机的转速为，为了分别得到的转速，则由电动机到槽轮之间的总传动比有种，分别为总传动比由定传动比和变传动比大显了身手。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