位置速度电流全数字控制，增量式码盘的反馈可达到很高的精度。三倍过载输出扭矩可以实现很大的启动功率，提供很高的响应速度。液压伺服马达液压伺服马达具有较大的功率体积比，运动比较平稳，定位精度较高，负载能力也比较大，能够抓住重负载而不产生滑动，从体积重量及要求的驱动功率这几项关键技术考虑，不失为个合适的选择方案。但是，其费用较高，其液压系统经常出现漏油现象。为避免本系统也出现同类问题，在可能的前提下，本系统将尽量避免使用该种驱动方式。本次设计的机器人将采用直流伺服电动机。因为它具有体积小转矩大输出力矩和电流成比例伺服性能好反应快速功率重量比大，稳定性好等优点。.手腕电机的选择提腕电机的选择手腕的最大负荷重量，初估腕部的重量，最大运动速度功率取安全系数为.，.考虑到传动损失和摩擦，最终的电机功率。选择型并励直流电动机，技术参数如表所示。摆腕和转腕电机的选择根据设计要求取相同型号的电机，选择型并励直流电动机型号为。表型并励直流电动机技术参数型号额定电压额定转矩额定转速参考功率重量传动比的确定提腕总传动比的确定先根据下式求角速度再求实际转速角速度运动速度，机械接口到转动轴的距离，转速，。最后求得总传动比.取整转腕和摆腕传动比的确定用同样的方法，可求得转腕总传动比摆腕总传动比.传动它与直角坐标型比较，在相同的工作空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大。直角坐标型直角坐标型工业机器人，其运动部分由三个相互垂直的直线移动组成，其工作空间图形为长方体。它在各个轴向的移动距离，可在各坐标轴上直接读出，直观性强，易于位置和姿态的编程计算，定位精度高结构简单，但机体所占空间体积大灵活性较差。球坐标型又称极坐标型，它由两个转动和个直线移动所组成，即个回转，个俯仰和个伸缩运动组成，其工作空间图形为个球形，它可以作上下俯仰运动并能够抓取地面上或较低位置的工件，具有结构紧凑工作空间范围大的特点，但结构复杂。关节型关节型又称回转坐标型，这种机器人的手臂与人体上肢类似，其前三个关节都是回转关节，这种机器人般由立柱和大小臂组成，立柱与大臂间形成肩关节，大臂和小臂间形成肘关节，可使大臂作回转运动和使大臂作俯仰摆动，小臂作俯仰摆动。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。.工作空间的确定根据关节型机器人的结构确定工作空间英德法等国也在开展这方面的研究。军用机器人近年来，美英法德等国已研制出第二代军用智能机器人。其特点是采用自主控制方式，能完成侦察作战和后勤支援等任务，在战场上具有看嗅和触摸能力，能够自动跟踪地形和选择道路，并且具有自动搜索识别和消灭敌方目标的功能。如美国的自主导航车半自主地面战车，法国的自主式快速运动侦察车，德国爆炸物处理机器人等。目前美国正在研制和开发坦克爱国者导弹装电池用机器人等各种用途的军用机器人。可以预见，在世纪各种先进的机器人系统将会进入人类生活的各个领域，成为人类良好的助手和亲密的伙伴。.发展趋势目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。主要研究内容集中在以下个方面工业机器人操作机结构的优化设计技术探索新的高强度轻质材料，进步提高负载.自重比，同时机构向着模块化可重构方向发展。机器人控制技术重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。多传感系统为进步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另问题就是传感系统的实用化。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，使机器人由过去的独立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。可靠性由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大提高。过去机器人系统的可靠性般为几千小时，而现在已达到万小时，几乎可以满足任何场合的需求。先进机器人近年来，人类的活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域发展。像海洋开发宇宙探测采掘建筑医疗农林业服务娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。这些行业与制造业相比，其主要特点是工作环境的非结构化和不确定性，因而对机器人的要求更高，需要机器人具有行走功能，对外感知能力以及局部的自主规划能力等，是机器人技术的个重要发展方向。水下机器人美国的俄罗斯的法国的等水下机器人已用于海洋石油开采，海底勘查救捞作业管道敷设和检查电缆敷设和维护以及大坝检查等方面，形成了有缆水下机器人和无缆水下机器人两大类。空间机器人空间机器人直是先进机器人的重要研究领域。目前美俄加拿大等国已研制出各种空间机器人。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。电机并联,自由度,微动,机器人,机构,设计,毕业设计,全套,图纸摘要为了提高生产效率和焊接质量，满足特定的工作要求，本题设计用于焊接的关节型机器人的手腕和末端执行器。根据机器人的工作要求进行了机器人的总体设计。确定机器人的外形时，拟定了手腕的传动路径，选用直流电动机，合理布置了电机轴和齿轮，设计了齿轮和轴的结构，并进行了强度校核计算。传动中采用了软轴波纹管联轴器和行星齿轮机构，实现了摆腕转腕和提腕的六个自由度的要求。设计中大多采用了标准件和常用件，降低了设计和制造成本。关键词自由度焊接手腕摘要第章前言.机器人的概念操作机驱动单元控制装置人工智能系统.题目来源.技术要求.本设计要解决的主要问题及设计总体思路第章国内外研究现状及发展状况.研究现状工业机器人先进机器人.发展趋势第章总体方案设计.机械结构类型的确定圆柱坐标型直角坐标型球坐标型关节型平面关节型.工作空间的确定.手腕结构的确定.基本参数的确定第章手腕的结构设计与计算