（毕业设计图纸全套）焊接机械手的结构设计（含说明书）

它是机器人的第个回转关节，机器人的运动部分全部安装在腰座上，它承受了机器人的全部重量。

在设计机器人腰座结构时，要注意以下设计原则.腰座要有足够大的安装基面，以保证在工作时整体安装的稳定性。

.腰座要承受机器人全部的重量和载荷，因此，机器人的基座和腰部轴及轴承的结构要有足够大的强度和刚度，以保证其承载能力。

.机器人的腰座是机器人的第个回转关节，它对机器人末端的运动精度影响最大，在设计时要特别注意腰部轴系及传动链的精度与刚度的保证。

.腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器电动液压及气动及减速器。

驱动装置般都带有速度与位置传感器，以及制动器。

.腰部结构要便于安装调整。

腰部与机器人手臂的联结要有可靠的定位基准面，以保证各关节的相互位置精度。

要设有调整机构，用来调整腰部轴承间隙及减速器的传动间隙。

.为了减轻机器人运动部分的惯量，提高机器人的控制精度，般腰部回转运动部分的壳体是由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。

.机械手腰部机座设计的具体采用方案腰座回转的驱动形式要么是电机通过减速机构来实现，要么是通过摆动液压缸或气压缸来实现，目前的趋势是用前者。

考虑到腰座是机器人的第个回转关节，对机械手的最终精度影响大，故采用电机通过减速机构驱动来实现腰部的回转运动。

.电动机的选择设两臂及手腕绕各自重心轴的转动惯量分别为，根据平行轴定理可得绕轴的转动惯量为.设输出轴速度为所需时间机座.若考虑绕机器人手臂的各部分重心轴的转动惯量及摩擦力矩，则旋转开始时的启动转矩可假定为.。

电机功率可按下式估算.其中为电动机功率为负载力矩为负载转速为传动装置效率，初定.系数为经验数据，取博美德参数如下表电机参数额定功率额定转矩额定转速转子惯量电机结构外形如图图.电机结构外形图.减速器的选择因为整体最高转速要求。

伺服电机在额定转速之下可以调节需要转速并正常工作。

所以以最高转速计算传动比。

.减速器选用配套的博美德型，减速比。

减速器如图所示图.减速机安装图参数如下额定输出扭矩转动惯量故障停止扭矩满载效率额定输入速度工作温度最大输入速度润滑方式合成脂润滑长效润滑安装方式任意防护等级平均寿命法兰精度输出轴键标准圆头普通平键型。

.键的选择键已标准化，设计时需要先根据工作要求和轴径上键的类型以及尺寸来选择键，然后再进行强度校核，键的材料按标准规定采用抗拉强度的钢，常用钢。

本设计中的键均为减速器自带的键，即普通圆头型。

验证电机轴上的转动惯量.电机的转子惯量为所以选取合适.在确定了转动惯量之后，就要进行轴的具体尺寸确定实心轴的材料均选用号钢，查表知轴的许用扭剪应力，由许用应力确定的系数为。

此轴传递扭矩因此与电机相连的轴直径必须大于.。

机械手手臂的结构设计机器人手臂的作用，是在定的载荷和定的速度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。

在进行机器人手臂设计时，要遵循下述原则.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行相互垂直的轴应尽可能相交于点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。

.机器人手臂的结构尺寸应满足机器人工作空间的要求。

工作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。

但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求，如果对机器人手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。

.为了提高机器人的运动速度与控制精度，应在保证机器人手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上材料上设法减轻手臂的重量。

力求选用高强度的轻质材料，通常选用高强度铝合金制造机器人手臂。

目前，在国外，也在研究用碳纤维复合材料制造机器人手臂。

碳纤维复合材料抗拉强度高，抗振性好，比重小其比重相当于钢的，相当于铝合金的，但是，其价格昂贵，且在性能稳定性及制造复杂形状工件的工焊接机械手的结构设计摘要全自动化.对生产设备的适应能力将大大加强.可以提高产品的生产效率及质量.可以明显改善工作条件。

我国的工业机器人从年代“七五”科技攻关开始起步，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较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距应用规模小，没有形成机器人产业。

工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。

原因在于电阻点焊的过程相对比较简单，控制方便，且不需要焊缝轨迹跟踪，对机器人的精度和重复精度的控制要求比较低。

国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。

随着汽车工业的发展，焊接生产线要求焊钳体化，重量越来越大，公斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的种机器人。

年月，机器人研究所研制完成国内首台公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。

年月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收，该机器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水平。

工业机器人发展趋势目前国际机变机界都在加大科研力度，进变机变机共性技术的研究。

从机变机技术发展趋势看，焊安机变机和其它工毕机变机样，不断向智能化和多样化方向发展。

夹体而言，表现在如定几个方面机变机操动机结构与过有限元积析电态积析及仿真毕毕等现代毕毕方法的变用，实现机变机操动机构的优化毕毕。

探索新的高强度轻质材料，进步提高总载自重比。

机变机机机系统重打研究开放式，电电化机机系统。

向基于机的开放型机机变方向发展，便于标准化网络化变件集成度提高，机机机日见小巧，且采用电电化结构大大提高了系统的可靠性易操动性和可维修性机机系统的性能进步提高，实现软件伺服和安数字机机机机界面更加友好。

机变机传感技术机变机中的传感变动用日益重要，除采用传统的变置高度加高度等传感变机，装配焊安机变机还应用了激光传感变视觉传感变和力传感变，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产机变物体的自动定变以及精密装配动毕等，大大提高了机变机的动毕性能和对环境的适应性。

网络与光功能日本和德国公司的最新机变机机机变已实现了与总机及些网络的联安，使机变机由过去的独立应用向网络化应用迈进了大步，也使机变机由过去的专用毕备向标准化毕备发展。

虚拟机变机技术虚拟现实技术在机变机中的动用已从仿真预演发展大用于过正机机，如使遥机机变机操动者产生置身于远安动毕环境中的感觉来操纵机变机。

基于多传感变多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机变机的虚拟遥机操动和机机三互。

机变机性能价格比机变机性能不断提高高高度高精度高可靠性便于操动和维修，而单机价格不断定定。

由于微毕子技术的快高发展和大规电集成毕毕的应用，使机变机系统的可靠性有了很大提高多智能体调机技术这是目前机变机研究的个崭新领域。

主要对多智能体的群体体系结构三互长的与光与磋商机理，感知与三三方法，建电和规划群体变为机机等方面进变研究。

机器人的组成机器人是典型的机电体化产品，般由机械本体控制系统传感器和驱动器等四部分组成。

机械本体是机器人实施作业的执行机构。

为对本体进行精确控制，传感器应提供机器人本体或其所处环境的信息，控制系统依据控制程序产生指令信号，通过控制各关节运动坐标的驱动器，使各臂杆端点按照要求的轨迹速度和加速度，以定的姿态达到空间指定的位置。

驱动器将控制系统输出的信号变换成大功率的信号，以驱动执行器工作。

.机械本体机械本体，是机器人赖以完成作业任务的执行机构，般是台机械手，也称操作器或操作手，可以在确定的环境中执行控制系统指定的操作。

典型工业机器人的机械本体般由手部末端执行器腕部臂部腰部和基座构成。

机械手多采用关节式机械结构，般具有个自由度，其中个用来确定末端执行器的位置，另外个则用来确定末端执行装置的方向姿势。

机械臂上的末端执行装置可以根据操作需要换成焊枪吸盘扳手等作业工具。

.控制系统控制系统是机器人的指挥中枢，相当于人的大脑功能，负责对作业指令信息内外环境信息进行处理，并依据预定的本体模型环境模型和控制程序做出决策，产生相应的控制信号，通过驱动器驱动执行机构的各个关节按所需的顺序沿确定的位置或轨迹运动，完成特定的作业。

从控制系统的构成看，有开环控制系统和闭环控制系统之分从控制方式看有程序控制系统适应性控制系统和智能控制系统之分。

.驱动器驱动器是机器人的动力系统，相当于人的心血管系统，般由驱动装置和传动机构两部分组成。

因驱动方式的不同，驱动装置可以分成电动液动和气动三种类型。

驱动装置中的电动机液压缸气缸可以与操作机直接相连，也可以通过传动机构与执行机构相连。

传动机构通常有齿轮传动链