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1、1目錄1緒論.11.1機器人的組成.21.1.1驅動裝置.21.1.2控制系統(tǒng).21.1.3執(zhí)行機構.21.2機器人分類.41.2.1按用途分類.41.2.2按控制形式分類.41.2.3按驅動方式分類.41.3腕部結構選形.51.3.1單自由度手腕.61.3.2兩自由度手腕.71.3.3三自由度手腕.81.3.4裝配機器人腕部結構選型.91.4機器人設計.112末端執(zhí)行器.122.1夾持器.122.2擬手指型執(zhí)行器.132.3吸式執(zhí)行器.133腕部設計.153.1手腕結構的選擇.1523.2傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算.173.2.1選擇電機.173.2.2分配系統(tǒng)傳動比和動力參數(shù)的設計.19

2、4錐齒輪設計.2341確定錐齒輪的主要技術參數(shù).2342輪齒的受力分析和強度計算.245.選擇帶輪和齒形帶.265.1帶輪的選擇.265.2齒形帶的設計.28總結.31參考文獻.323摘要機器人技術是綜合了許多學科的知識，例如計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當今研究領域十分重視的課題，機器人在很多領域都得到廣泛應用。機器人的應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志，因而受到各先進工業(yè)國家的重視，投入大量人力物力加以研究和應用。本文的主要任務和要解決的問題，是設計一臺六自由度的機器人，在已有的技術資料的基礎上，通過分析，確定腕部的傳動系統(tǒng)，

3、然后假設腕部末端的結構，確定腕部的輸出功率，然后計算出腕部所需的電機。在確定電機和傳動機構的基礎上，對錐齒輪和傳動中所需的帶輪以及同步齒形帶進行設計，并且對它們進行校核，確定所設計的腕部結構能夠配合機器人的其他結構進行噴漆動作。并用CAD軟件完成從建模到運動學分析、應力分析的全過程。需要全面理解機械原理、機械設計、機械系統(tǒng)設計以及CAD制圖標準等相關的知識，并考慮其可靠性、實用性、經濟性等性能。本課設在已有理論基礎上，針對以往研究的不足，根據(jù)實際使用要求，確定采用六自由度的關節(jié)型機器人結構方案；由于機器人結構復雜，構件繁多，需要用高端軟件配合進行建模，裝配的工作，而我們現(xiàn)有的材料相當有限，所以

4、本課設只是設計了機器人的腕部結構；并采用CAD繪制了其裝備和零件圖，并對其中某些零件的強度進行了校核，使腕部的整體結構能夠滿足工作的要求。關鍵詞:機器人腕部41緒論機器人是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并已成為現(xiàn)代機械制造中的一個重要組成部分。機器人顯著地提高了勞動生產率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產機械化和自動化的步伐。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應用得更為廣泛。因而受到各先進工業(yè)國家的重視，投入大量人力物力加以研究和應用。機器人一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機器人。它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據(jù)任務的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。它的

5、特點是除了具備普通機械的物理性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。它可以靈活運用在工業(yè)上的各個方面，如噴漆、焊接、搬運等。第二類是需要人工操作的，稱為機械機。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機器人來進行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是專用機器人，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這種機器人在國外稱為“MechanicalHand，它是為主機服務的，由主機驅動；除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，采用機械編程。因此是專用的。本課題通過對通用機器人smart6.50R的結構進行分析和研究，完成

6、對其腕部的設計，并借助CAD/CAE軟件完成從建模到運動學分析、應力分析的全過程。最終期望腕部與小臂、手部、大臂能夠協(xié)調工作，能夠完成各種現(xiàn)代工業(yè)加工過程中所要求的動作。本課題的設計思路是：借助已有的通用機器人的腕部設計思想和方法，綜合考慮腕部機構在機器人運動中所起的作用和機器人的整體技術參數(shù)以及結構特點，然后選擇合理的機構，確定傳動線路，然后對機構進行分析，計算主要參數(shù)，并對部分零件進行設計、組裝，綜合評價腕部系統(tǒng)。51.1機器人組成機器人主要由驅動裝置、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構三大部分組成。1.1.1驅動裝置工業(yè)機器人的驅動裝置包括驅動器和傳動機構兩部分，它們通常與執(zhí)行機構連成一體。傳動機構常用

7、的有諧波減速器、滾珠絲杠、鏈、帶以及各種齒輪輪系。驅動器通常有電機(直流伺服電機，步進電機，交流伺服電機)，液動和氣動裝置，目前使用最多的是交流伺服電機。1.1.2控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)一般由控制計算機和驅動裝置伺服控制器組成。后者控制各關節(jié)的驅動器，使各桿按一定的速度，加速度和位置要求進行運動。前者則是要根據(jù)作業(yè)要求完成偏差，并發(fā)出指令控制各伺服驅動裝置使各桿件協(xié)調工作，同時還要完成環(huán)境狀況，周邊設備(如電焊機，工卡具等)之間的信息傳遞和協(xié)調工作。1.1.3執(zhí)行機構執(zhí)行機構由腰部、基座、手部、腕部和臂部等運動部件組成。1)腰部腰部是連接臂和基座的部件，通常是回轉部件，腰部的回轉運動再加上臂部的平面

8、運動，就能使腕部作空間運動。腰部是執(zhí)行機構的關鍵部件，它的制造誤差，運動精度和平穩(wěn)性，對機器人的定位精度有決定性影響。2)基座基座是整個機器人的支持部分，有固定式和移動式兩種。該部件必須具有足夠的剛度和穩(wěn)定性。3)手部手部它具有人手某種單一動作的功能。由于抓取物件的形狀不同，手部有夾持式和吸附式等形式。夾持式手部是由手指和傳力機構所組成。手指是直接與物件接觸的機構。常用的手指運動形式有回轉型和平移型。吸附式手部有負壓吸盤和電磁吸盤兩類。對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負壓吸盤吸料。造成負壓的方式有氣流負壓式和真空泵式。對于導磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產生。