（定稿）六自由度关节型机器人腰部结构设计（全套下载）

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《（定稿）六自由度关节型机器人腰部结构设计（全套下载）》修改意见稿

1、“.....则旋转开始时的启动转矩可假定为电动机的功率可按下式估算式中电动机功率负载力矩负载转速传动装置的效率，初步估算取.系数为经验数据，取.估算后就可选取电机，使其额定功率满足下式选择串励直流电动机表串励直流电动机技术数据功率额定电压额定电流额定转速滤磁方式绝缘等级工作制.串励.计算传动装置的总传动比和分配各级传动比根据经验取主轴的转速。传动装置总传动比取，分二级传动，第级是加工在轴上的齿轮与小齿轮啮合，传动比第二级传动比为.轴的设计计算计算各轴转速转矩和输入功率.各轴转速Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴Ⅲ.各轴输入功率Ⅰ轴制动器效率Ⅱ轴齿轮啮合的效率角接触球轴承的效率Ⅲ轴Ⅲ各轴输入扭矩Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴确定三根轴的具体尺寸两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第根轴设计及校核.此轴传递扭矩因为轴是齿轮轴,所以可以将轴的轴径加工的大点,以满足齿轮啮合时强度的要求。齿轮的分度圆直径为,齿轮两端装有轴承,加工段轴肩来定位轴承......”。

2、“.....内径为。具体尺寸如图所示。图第级齿轮轴结构图.轴在初步完成结构设计后，进行校核计算。计算准则是满足轴的强度或刚度要求。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的方法，并恰当地选取其许用应力，对于用于传递转矩的轴应按扭转强度条件计算，对于只受弯矩的轴心轴应按弯曲强度条件计算，两者都具备的按疲劳强度条件进行精确校核等。图轴的受力分析和弯扭矩图求作用在齿轮上的力画轴的受力简图见图计算轴的支承反力在水平面上在垂直面上画弯矩图见图在水平面上，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。大臂上装有关节，的驱动电机，内部装有对应的传动齿轮组。关节，都采用了三级齿轮减速，其中第级采用锥齿轮，以改变传动方向。第二三级均采用圆柱直齿轮进行减速。关节传动的最末个大齿轮固定在立柱上关节传动的最末个大齿轮固定在小臂上......”。

3、“.....在臂的根部装有关节，的驱动电机，在小臂的中部，靠近手腕处，装有关节的驱动电机。关节，均采用两级齿轮传动，不同的是关节采用两级圆柱直齿轮，而关节采用第级圆柱直齿轮，第二级锥齿轮，使传动轴线改变方向。关节采用三级齿轮传动，第级与第二级为锥齿轮，第三级为圆柱直齿轮，关节的齿轮组除关节第级齿轮装在小臂内以外，其余的均装在手腕内部。所设计的机器人本体结构特点如下.内部铝铸件形状复杂，既用作内部齿轮安装壳体与轴的支承座，又兼作承力骨架，传递集中载荷。这样不仅节省材料，减少加工量，又使整体质量减轻。手臂外壁与铸件骨架采用胶接，使连接件减少，工艺简单，减轻了质量。.轴承外形环定位简单。般在无轴向载荷处，载荷外环采用端面打冲定位的方法。.采用薄壁轴承与滑动铜衬套，以减少结构尺寸，减轻质量。.有些小尺寸齿轮与轴加工成体，减少连接件，增加了传递刚度。.大小臂，手腕部结构密度大，很少有多余空隙。如电机与臂的外壁仅有.间隙......”。

4、“.....这样使总的尺寸减少，质量减少。.工作范围大，适应性广。除了自身立柱所占空间以外，它的工作空间几乎是他的长臂所能达到的全球空间。再加之其手腕轴的活动角度大，因此使它工作时位姿的适应性强。譬如用手腕拧螺钉，手腕关节，配合，次就能转。.由于结构上采用了刚性齿轮传动，调整齿轮间隙机构，弹性万向联轴器，工艺上加工精密，多用整体铸件，使得重复定位精度高。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......”。

5、“.....与步进电机相比价格要贵些。随着可关断晶闸管，大功率晶闸管和场效应管等电力电子器件脉冲调宽技术和计算机控制技术的发展，使交流伺服电机在调速性能方面可以与直流电机媲美。采用位位三环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。常用的驱动器有电机和液压气动驱动装置等。其中采用电机驱动是最常用的驱动方式。电极驱动具有精度高，可靠性好，能以较大的变速范围满足机器人应用要求等特点。所以在这次设计中我选择了直流电机作为驱动器......”。

6、“.....稳定性好等优点。本课题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。控制系统选择对于焊接机器人这种精度要求不高的工业机器人，大多采用示教再现编程。示教方式作为种成熟的技术，易被熟悉工作任务的人员掌握。.当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是治理于操作者于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。国际机器人研究在经过了年代的低潮之后,呈现出复苏和继续发展的形势我国的机器人研究在国家七五八五及计划的推动下也取得了很大的发展。在年代的机器人浪潮相比......”。

7、“.....也就是不要求机器人具有像人类样的高智商,而只是要求机器人在种程度上具有自主处理问题的能力。我国的工业机器人从年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术控制技术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规模应用，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晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比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......”。

8、“.....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块化设计，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遥控机器人，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声觉触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“十五”后期立于世界先进行列之中。关节型机器人总体设计.确定基本技术参数机械结构类型的选择为实现总体机构在空间的位置提供的个自由度，可以有不同的运动组合，根据本课题可以将其设计成以下五种方案.圆柱坐标型这种运动形式是通过个转动，两个移动......”。

9、“.....工作空间图形为圆柱型。它与直角坐标型比较，在自由度,关节,机器人,腰部,结构设计,毕业设计,全套,图纸目录前言.题目来源及分析.研究目的.国内外发展及研究现状关节型机器人总体设计.确定基本技术参数机械结构类型的选择额定负载工作范围操作机的驱动系统设计控制系统的选择确定关节型机器人手臂的配置形式.关节型机器人本体结构设计关节型机器人腰部结构设计.电动机的选择.计算传动装置的总传动比及分配各级传动比.轴的设计计算计算各轴转速转矩和输入功率确定三根轴的具体尺关节型机器人腰部结构设计摘要为了提高生产效率和产品的焊接质量,满足实际工作需要,本课题设计了用于焊接的关节型机器人。根据机器人的工作要求和结构特点，进行了机器人的总体设计，确定了机器人的外形尺寸和工作空间，拟定了机器人各关节的总体传动方案，对机器人腰关节结构进行了详细设计，合理布置了电机和齿轮，确定了各级传动参数，进行了齿轮轴和轴承的设计计算和校核......”。