并联六自由度微动机器人机构设计.doc文档44页在线阅读

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操作机操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能。

工具的操作机。

英国和日本机器人协会也采用了类似的定义。

我国的国家标准将工业机器人定义为机器人是种能自动定位控制可重复编程的多功能的多自由度的操作机。

能搬运材料零件或操持工具，用以完成各种作业。

而将操作机定义为具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。

机器人系统般由操作机驱动单元控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。

而将操作机定义为具有和人手臂相似的动作功能，可在空间能搬运材料零件或操持工具，用以完成各种作业。

部分内容简介为机器人是种可重复编程和多功能的，用来搬运材料零件工具的操作机。

英国和日本机器人协会也采用了类似的定义。

我国的国家标准将工业机器人定义为机器人是种能自动定位控制可重复编程的多功能的多自由度的操作机。

能搬运材料零件或操持工具，用以完成各种作业。

而将操作机定义为具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。

机器人系统般由操作机驱动单元控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。

操作机操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能。

通常由下列部分组成末端执行器又称手部是机器人直接执行工作的装置，并可设置夹持器工具传感器等，是工业机器人直接与工作对象接触以完成作业的机构。

手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，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二〇〇五年六月三日星期五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二〇〇五年六月三日星期五手腕处于手臂末端，需减轻手臂的载荷，力求手腕部件的结构紧凑，减少重量和体积提高手腕动作的精确性六个自由度的实现。

针对上述问题有了以下设计思路腕部机构的驱动装置采用分离传动，将个驱动器安置在小臂的后端。

提高传动的刚度，尽量减少机械传动系统中由于间隙产生的反转误差，对于分离传动采用传动轴。

驱动电机经传动轴驱动对圆柱齿轮和对圆锥齿轮带动手腕在小臂壳体上作偏摆运动。

电机经传动轴驱动对圆柱齿轮和对圆锥齿轮传动，实现手腕的上下摆动。

电机经传动轴和两对圆锥齿轮带动轴回转，实现手腕上机械接口的回转运动。

二〇〇五年六月三日星期五第章国内外研究现状及发展状况研究现状从机器人诞生到二十世纪年代初，机器人技术经历了个长期缓慢的发展过程。

到年代，随着计算机技术微电子技术网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。

除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。

下面将按工业机器人和先进机器人两条技术发展路线分述机器人的最新进展情况。

工业机器人工业机器人技术是以机械电机电子计算机和自动控制等学科领域的技术为基础融合而成的种系统技术。

机器人操作机通过有限元分析模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机已实现了优化设计。

以德国公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。

此外采用先进的减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。

并联机器人采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术体化奠定了基础。

意大利公司，日本等公司已开发出了此类产品。

控制系统控制系统的性能进步提高，已由过去控制标准的轴机器人发展到现在能够控制轴甚至轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。

人机界面更加友好，基于图形操作的界面也已问世。

编程方式仍以示教编程为主，但在些领域的离线编程已实现实用化。

传感系统激光传感器视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性二〇〇五年六月三日星期五能和对环境的适应性。

日本和瑞典德国等公司皆推出了此类产品。

网络通信功能日本和德国公司的最新机器人控制器已实现了与总线及些网络的联接，使机器人由过去的应用向网络化应用迈进了大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备发展。

可靠性由于递的功率传求作用在齿轮上的力二〇〇五年六月三日星期五画轴的受力如图图轴的受力分析和弯扭矩图计算轴的支撑反力在水平面上二〇〇五年六月三日星期五在垂直面上画弯矩图如图在水平面上，剖面左侧剖面右侧在垂直面上合成弯矩，剖面左侧剖面右侧画转矩图见图判断危险截面截面左右的合成弯矩左侧相对右侧大些，扭矩为，则判断左侧为危险截面，只要左侧满足强度校核就行了。

轴的弯扭合成强度校核许用弯曲应力，，截面左侧二〇〇五年六月三日星期五轴的疲劳强度安全系数校核查得抗拉强度，弯曲疲劳强度，剪切疲劳极限，等效系数，截面左侧查得查得绝对尺寸系数，ε轴经磨削加工，表面质量系数。

则弯曲应力，应力幅平均应力切应力安全系数查许用安全系数，显然，则剖面安全。

二〇〇五年六月三日星期五其它轴用相同方法计算，结果都满足要求。

夹持器的设计根据焊枪的轴径和机械接口的结构设计了夹持器。

本次设计使用的焊枪直径为。

用螺栓固定焊枪。

通过螺栓与机械接口联接。

本实用新型涉及焊枪的夹持装置，是种焊枪夹持器，其包括定位座套管形套管连接块和形固定杆连接块定位座与套管固定连接在起在定位座内有定位孔，在定位孔内安装有定位块在套管内有顶杆，顶杆的中部通过螺纹安装在套管内并能在套管内左右移动，顶杆的内端穿过套管与定位块的外端固定安装在起并能使定位块在定位孔内移动形套管连接块通过套管安装孔套装在套管的外侧。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过手轮调节在根锁紧杆上可调的形套管连接块和形固定杆连接块，实现对摆动器或焊接机头和定位座的固定和调整，还通过定位座和定位块配合完成对焊枪的锁紧和调整，因此极大的提高了工作效率。

壳体的设计铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小，而比强度则较高。

因此在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件，可以减轻结构的重量，故在航空工业及动力机械和运输机械制造中，铝合金铸件得到广泛的应用。

铝合金有良好的表面光泽，在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性，故在民用器皿制造中，具有广泛的用途。

纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性，因而铝铸件在化学工业中也有定的用途。

纯铝及铝合金有良好的导热性能，放在化工生产中使用的热交换装置，以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件，如内燃机的汽缸盖和活塞等，也适于用铝合金来制造。

铝合金具有良好的铸造性能。

由于熔点较低纯铝熔点为度，铝合金的浇注温度般约在度左右，故能广泛采用金属型及压力铸造等铸造方法，以提高铸件的内在质量，尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。

铝合金由于凝固潜热大，在重量相二〇〇五年六月三日星期五同条件下，铝液的凝固过程时间延续比铸钢和铸铁长得多，放流动性良好，有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。

铝合金按照加工方法的不同分为两大类，即压力加工铝合金和铸造铝合金分别以和表示。

在铸造铝合金中又依主要加入的合金元素的不同而分为四个系列，即铸造铝硅合金造铝铜合金铸造铝镁合金和铸造铅锌合金分别以和表示，在每个系列中又按照化学成分及性能的不同而分为若干牌号。

机座部分采用铸铝材料，方形结构，臂厚。

机身部分采用铸铝材料，圆筒形结构，臂厚。

大臂外壳和大臂箱体采用铸铝材料，方形结构，厚度均为。

小臂箱体和小臂外壳采用铸铝材料，结构为方形，侧面为铸件其它三面为铸铝板材。

手腕外壳和手腕箱体采用铸铝材料，结构为方形，两侧面背面底