式。控制系统控制系统是工业机器人或机械手的指挥系统，它控制驱动系统，让执行机构按照规定的要求进行工作并检测其正确与否。般常见的为电气与电子回路控制，计算机控制系统也不断增多。就其控制方式，可分为分散控制与集中控制两种类型。若以控制的运动轨迹来分，有两种点位控制和连续轨迹控制。工业机器人的现状及国内外发展趋势工业机器人是种对生产条件和生产环境适应性和灵活性很强的柔性自动化设备，它对稳定提高产品品质提高生产效率和改善劳动条件起着十分重要的作用。工业机器人技术的发展必将对社会经济和生产力发展产生更加深远的影响。所以，国内外工业机器人的发展十分迅速。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势工业机器人的性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作与维修，而单机价格不断下降，平均单机价格从年的万美元降至年的万美元。机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机减速器检测系统三为体由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机国外已有模块化装配机器人产品问世。工业机器人系统控制向基于机的开放型控制器方向发展，便于标准化网络化器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性易操作性和可维修性。机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置速度加速度等传感器外，装配焊接机器人还应用了视觉力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉声觉力觉触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。机器人化机械开始兴起。从年美国开发出虚拟轴机床以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从年代七五计划科技攻坚开始起步，在国家的支持下，通过七五八五科技攻坚，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆弧焊点焊装配搬运等机器人其中有多台套喷漆机器人在二十余家企业的近条自动喷漆生产线站上获得广泛应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有定的距离，如可靠性低于国外产品机器人应用工程起步比较晚，应用领域窄，生产线技术系统与国外比还有差距在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，客户，次重新设计，品种规格多批量小零部件通用化程度低供货周期长成本也不低，而且质量可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化通用化模化设计，积极推进产业化进程。我国的智能机器人和特种机器人在计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人双臂协调控制机器人爬壁机器人管道机器人等机种。在机器人视觉力觉触觉声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术遥控加局部自主系统遥控机器人智能装配机器人机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在二十世纪立于世界先进行列之中。设计的任务要求本次设计是针对三轴工业机器人的结构设计。主要设计要求如下第轴转动角速度为，转角范围为底座能够实现第臂转角度转角范围控制第二章机器人的结构分析总体结构的概述目前，世界上已有许多工业机器人，其中大部分属于示教再现型。如果将这类机器人称作第代，那么，具有定程度的视觉触觉或种分析判断能力的工业机器人就属于第二代了。不少国家正在积极研制具有观觉触觉等功能的工业机器人，并取得了不少成果，但是，真正将这些成果应用于生产实际的还为数不多。在实际生产如喷漆焊接装配等中被广泛应用的工业机器人，示教再现型还是较多。般的机器人，它由机器人的机构部分传感器组控制部分及信息处理部分构成。机构部分有机械手和移动机构两部分组成传感器有测量机器人自身位置姿态和速度加速度的内传感器和了解外部环境及作业对象工作情况的外传感器控制器是直接控制机器人运动的装置，只要不是自主型移动机器人，它通常放在与机器人不同的地方，条件下，采用斜齿轮传动比圆柱齿轮传动，在结构上尺寸要小得多，由此可知，采用斜齿轮传动。斜齿传动有如下优点啮合性能好重合度大，传动平稳结构紧凑，并且在总体结构上也是合理的。第二轴传动的确定由各传动系统的传动比可知，第二轴的传动应该采用摆线针轮行星齿轮传动。摆线针轮行星齿轮传动有如下优点传动比大。级传动比为，二级传动比为，三级传动比可达结构紧凑体积小重量轻。如将摆线针轮行星减速器与同功率的两级普通圆柱齿轮减速器相比，体积可减小，重量约减轻以上效率较高。般效率为，最高可达传动平稳，过载能力较大，承受冲击和振动的性能较好工作可靠，寿命长。但是这种传动结构复杂，加工制造较困难。总上所述，选择方案为最佳。第轴采用三级斜齿轮传动，第二第三轴采用摆线针轮行星齿轮传动。第三章设计计算电动机的选择第轴的电动机的选择根据设计方案可知，第二轴第三轴的所有重量都是第轴的负荷，所以说，第轴的转动惯量是很大的，必须计算各零部件的转动惯量，计算出最终动力源轴上所需要的最大的转动惯量，再根据动力源轴上的转动惯量进行选择电动机。下面计算第轴上的转动惯量如图，该轴的转动轴与第二轴的转动轴不同，该转动轴的轴线为线，则在此处省略字计算载荷系数已知使用系数。根据，级精度，由动载荷系数值分布图，查得动载荷系数由接触强度计算用的齿向载荷分布系数表，查得，由弯曲强度计算的齿向载荷分布系数图，查得。由齿向载荷分配系数,查得，故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得计算模数按齿根弯曲强度设计由式确定计算参数计算载荷系数根据纵向重合度，从螺旋角影响系数图表查得。计算当量齿数查取齿形系数由齿形系数及应力校正系数表查得查取应力校正系数由齿形系数应力校正系数表查得由齿轮的弯曲疲劳强度极限图,查得由弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，由下式得计算大小齿轮的并加以比较小齿轮的数值大。设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法向模数小于由齿根弯曲疲劳强度计算的法向模数,根据满足弯曲强度及接触疲劳强度,最后取几何尺寸计算计算中心距将中心距圆整为按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不大,故参数等不必修正。计算大小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度圆整后取。转臂轴承的选择计算估计摆线轮内孔半径择轴承型号尺寸经查表选用名义径向载荷当量动载荷动载荷系数，般取。轴承相对转速轴承寿命因为所求得的轴承寿命,所以满足要求。转臂轴承的选择计算估计摆线轮内孔半径择轴承型号尺寸经查表选用名义径向载荷当量载荷轴承相对转速承的寿命因为所求得的轴承寿命,所以满足要求。针齿销弯曲强度计算针齿结构尺寸最大弯矩许用弯曲应力校核弯曲应力因为，所以满足要求。轴承的选择斜齿轮传动轴上的轴承根据齿轮轴径值，查滚动轴承样本或机械设计手册得，第二轴上选用圆锥滚子轴承第三轴上选用圆锥滚子轴承则校核寿命如下第二轴的从动齿轮受力大小为切向力为径向力为轴向力为根据，则轴承的名义载荷为式中，载荷系数，径向动载荷系数，轴向动载荷系数，所以，则轴承的寿命为因为，这里轴承的预期寿命为，而，故所选的轴承可满足寿命要求。第三轴的从动齿轮受力为切向力为径向力为轴向力为根据，则轴承的名义载荷为则，轴承的寿命为因为，这里轴承的预期寿命为，而，故所选的轴承可满足寿命要求。第五章机器人各零部件的结构设计第五章机器人各零部件的结构设计转角范围的控制设计控制系统是工业机器人的重要组成部分，在种意义上讲，控制系统起着与人脑相似的作用，工业机器人的手部腕部臂部行走机构等的动作以及与相关机械的协调动作都是通过控制系统来实现的。主要控制内容有动作的顺序动作的位置与路径动作的时间。按设计要求要实现的转角范围，可以直接由控制系统来完成，控制动作的位置或动作的时间，从而控制转角。这里用挡块结构设计来实现控制转角范围。第轴的控制转角的挡块结构示意图如图底座转臂突出的挡块主要零部件的结构设计第臂与底座第轴转臂的结构如图，具体尺寸见附图零件图。底座的结构设计如图图总结通过这次设计，使我对工业机器人有了感性的认识，同时对国内外的工业机器人的发展也有所了解。根据国内外机器人发展的经验现状及近几年的动态，结合当前国内经济发展的具体情况，机器人技术重点应在开展智能机器人机器人化及其相当技术的开发及应用。经过努力，我国已研制了许多示教再现型工业机器人以及喷涂焊接装配等机器人。而国外，工业机器人的发展更迅速，机器人化机械已经兴起。通过这次设计，使我综合运用机械设计的理论和实际知识，结合生产实际知识，培养分析和解决般工程实际问题的能力，并使所学的知识得到进步巩固深化和扩展通过设计，使我掌握机械设计的般规律，树