（定稿）并联六自由度微动机器人机构设计（全套下载）

工作空间是指机器人正常工作运行时，手腕参考点能在空间活动的最大范围，是机器人的主要技术参数。

此机器人的工作空间为，如图所示。

图机器人的机座坐标系.手腕结构的确定手腕是联接手臂和末端执行器的部件，处于机器人操作机的最末端，其功能是在手臂和腰部实现了末端执行器在作业空间的三个坐标位置的基础上，再由手腕来实现末端执行器在作业空间的三个姿态坐标，即实现六个自由度如图所示。

图传动原理图考虑到结构，电机将成三角形布置。

.基本参数的确定空间结构和手腕结构的确定，那么手腕回转手腕摆动和手腕旋转三个姿态的自由度也得到了实现主要技术参数如表所示。

表机器人的主要规格参数动作范围手腕回转手腕摆动手腕旋转额定载荷最大速度第章手腕的结构设计与计算.机器人驱动方案的分析和选择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，使用维修方便，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。

采用位位三环机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着体化方向发展。

机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。

虚拟机器人技术基于多传感器多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥操作和人机交互。

多智能体调控制技术这是目前机器人研究的个崭新领域。

主要对多智能体的群体体系结构相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划群体行为控制等方面进行研究。

微型和微小机器人技术这是机器人研究的个新的领域和重点发展方向。

过去的研究在该领域几乎是空白，因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的场革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响，微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构运动方式控制方法传感技术通信技术以及行走技术等方面。

我国对此进行了深入的研究。

徐卫平和张玉茹对六自由度微动机构进行了位移分析并为其结构设计提供了计算依据。

还有刘辛军高峰和汪劲松研究了微动机器人机构的设计方法，建立了并联六自由度微动机器人的空间模型，并分析了该微动机器人的空间模型，并分析了该微动机器人的机构尺寸与各向同性刚度等性能指标的关系得到了系列性能图谱，从各图谱中可以看出各项性能指标在空间模型设计参数空间中的分布规律，这有助于设计者根据性能指标来设计该微动机器人的机构尺寸，是探讨微动机器人机构设计的有效分析工具。

第章总体方案设计.机械结构类型的确定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，共三个自由度组成的运动系统，工作空间图形为圆柱型。

如美国的空间机器人等。

是辆自主移动车，重量为.，尺寸，有个车轮，它在火星上的成功应用，引起了全球的广泛关注。

核工业用机器人国外的研究主要集中在机构灵巧，动作准确可靠反应快重量轻刚度好便于装卸与维修的高性能伺服手，以及半自主和自主移动机器人。

已完成的典型系统，如美国基于机器人的放射性储罐清理系统反应堆用双臂操作器，加拿来大研制成功的辐射监测与故障诊断系统，德国的灵巧手等地下机器人地下机器人主要包括采掘机器人和地下管道检修机器人两大类。

主要研究内容为机械结构行走系统传感器及定位系统控制系统通信及遥控技术。

目前日美德等发达国家已研制出了地下管道和石油天然气等大型管道检修用的机器人，各种采机器人及自动化系统正在研制中。

医用机器人医用机器人的主要研究内容包括医疗外科手术的规划与仿真机器人辅助外科手术最小损伤外科临场感外科手术等。

美国已开展临场感外科的研究，用于战场模拟手术培训解剖教学等。

法英意德等国家联合开展了图像引导型矫形外科计划袖珍机器人计划以及用于外科手术的机电手术工具等项目的研究，并已取得些卓有成效的结果。

建筑机器人日本已研制出多种建筑机器人。

如高层建筑抹灰机器人预制件安装机器人室内装修机器人地面抛光机器人擦玻璃机器人等，并已实际应用。

美国卡内基梅隆重大学麻省理工学院等都在进行管道挖掘和埋设机器人内墙安装机器人等型号的研制并开展了传感器移动技术和系统自动化施工方法等基础研究。

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。

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。

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.机器人驱动方案的分析和选择.手腕电机的选择提腕电机的选择摆腕和转腕电机的选择.传动比的确定提腕总传动比的确定转腕和摆腕传动比的确定.传动比的分配.齿轮的设计提腕部分齿轮设计转腕部分齿轮设计摆腕部分齿轮设计.轴的设计和校核输出轴的设计范围，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