垂直多關節(jié)機器人位置控制結(jié)構(gòu)設計（腰部關節(jié)）,垂直,關節(jié),機器人,位置,控制,結(jié)構(gòu)設計,腰部 畢業(yè)設計演講稿垂直多關節(jié)機器人位置控制結(jié)構(gòu)設計（腰部關節(jié)）匯報人：1 引言引言11垂直多關節(jié)機器人垂直多關節(jié)機器人的研究與應用的研究與應用在工業(yè)革命后，一個世紀內(nèi)，隨著工業(yè)水平的發(fā)在工業(yè)革命后，一個世紀內(nèi)，隨著工業(yè)水平的發(fā)展。直到美國在展。直到美國在20世紀六十年代，發(fā)明了第一臺世紀六十年代，發(fā)明了第一臺工業(yè)機器人，長遠看去，已經(jīng)經(jīng)過了好幾十年了。工業(yè)機器人，長遠看去，已經(jīng)經(jīng)過了好幾十年了。在這個年代，噴漆工作存在很大的危險，由于這在這個年代，噴漆工作存在很大的危險，由于這些噴漆工作工作量比較大，對工作人員的技術要些噴漆工作工作量比較大，對工作人員的技術要求比較高，而且用人力進行噴漆工作的時候，會求比較高，而且用人力進行噴漆工作的時候，會因為技術人員的水平、工作環(huán)境等原因造成生產(chǎn)因為技術人員的水平、工作環(huán)境等原因造成生產(chǎn)出來的東西出現(xiàn)質(zhì)量方面的問題，所以為了在這出來的東西出現(xiàn)質(zhì)量方面的問題，所以為了在這方面，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本，垂直多方面，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本，垂直多關節(jié)機器人在很多領域得到了廣泛應用關節(jié)機器人在很多領域得到了廣泛應用。由于西方某些國家在垂直多關節(jié)機器人的應用中發(fā)展較快，從上世紀90年代開始，就已經(jīng)自動在汽車的噴漆中實現(xiàn)自動噴漆，經(jīng)濟和工業(yè)技術的發(fā)展，2000以來，垂直多關節(jié)機器人的應用越來越廣泛。用人力進行噴漆工作的時候，會因為技術要求、自身錯誤方面的問題造成生產(chǎn)的產(chǎn)品出現(xiàn)問題，用噴漆代替人力，會有效的避免這些問題，而且噴漆的比較全面均衡，大大保障了質(zhì)量問題。12 噴涂機器人的特點和組成噴涂機器人的特點和組成垂直多關節(jié)機器人的大小臂像人的手臂一樣。分為小臂和大臂，它們之間都是用關節(jié)連接，大臂和機身也是的，它的原理跟人的手臂是一樣的，但是關節(jié)式的手臂功能比較優(yōu)越，工作空間是比較大的，對于噴漆工作非常有利。垂直多關節(jié)機器人的編程方式也是需要配齊的，因為零件的表面可能會很復雜。13 噴涂機器人發(fā)展趨勢噴涂機器人發(fā)展趨勢應該根據(jù)每個產(chǎn)家的需求，設計并生產(chǎn)出應用于不同領域的垂直多關節(jié)機器人。提高噴槍的速度，從而使效率不斷提高，生產(chǎn)力才是根本。為了空間的要求，我們要求垂直多關節(jié)機器人會質(zhì)量越來越輕，功能越來越強大，并能更容易適應各個條件下的噴漆。離線編程示教，應用于各種復雜的曲面。要求無人干涉的協(xié)調(diào)全自動智能噴漆。14 課題研究意義課題研究意義根據(jù)國內(nèi)外的發(fā)展，市場方面的需求，不斷提高質(zhì)量，降低成本，向先進國家學習，并慢慢提高，在這個世界上生存。我們也隨著滿足國內(nèi)的發(fā)展需求，做了研究垂直多關節(jié)機器人的課題，垂直多關節(jié)機器人的高效率，生產(chǎn)成本的降低，噴漆質(zhì)量的提高，正在不斷地被我們國家的制造業(yè)所接收。2 總體方案設計總體方案設計21 坐標形式的選擇坐標形式的選擇工業(yè)機器人的坐標形式分別為直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型、關節(jié)坐標型和平面關節(jié)型。關節(jié)機器人的工作范圍比較大，由三個回轉(zhuǎn)運動構(gòu)成，但是體積比較小。計算比較復雜，但是應用廣泛。所以在很多實踐過程中，一般采用這種機器人，如圖2-1(d)。在這次設計中，我們采用關節(jié)式機器人，設計大小臂，可以實現(xiàn)大小臂的俯仰，手腕的俯仰、旋轉(zhuǎn)自由度。要求大臂實現(xiàn)前俯30o，后仰10o，所以一般多為關節(jié)型。(a)直角坐標型 (b)圓柱坐標型 (c)球坐標型 (d)關節(jié)型圖2-1 四種機器人坐標形式22 驅(qū)動方式的確定驅(qū)動方式的確定驅(qū)動裝置最主要的是傳遞動力的裝置。一般分為三種：液壓、氣動、電動 用液壓驅(qū)動的話，一般采用高壓油為工作介質(zhì)。驅(qū)動力非常大，里面結(jié)構(gòu)很稠密，傳動比較穩(wěn)并且快速高效，但是對于密封要求很高，成本很高，不適合在惡劣的地方工作，精度要求也高。氣壓傳動相似于液壓傳動，容易達到高速，最主要的是對于環(huán)境的污染小。成本比較低，但是效率低，一般適合要求低的作業(yè)。因為伺服電機的性能很好，可以準確的控制速度，實現(xiàn)位置的準確定位，不會污染環(huán)境，由于此次設計的機器人體積不大，非常適合中小型機器人，結(jié)合各電機性能特點，所以選擇伺服步進電機。23 傳動方式的確定傳動方式的確定傳動機構(gòu)可以把動力傳遞到各個部位。機傳動機構(gòu)可以把動力傳遞到各個部位。機器人中常用的傳動機構(gòu)有齒輪傳動、滾珠器人中常用的傳動機構(gòu)有齒輪傳動、滾珠絲杠傳動、同步齒形帶傳動、螺旋傳動及絲杠傳動、同步齒形帶傳動、螺旋傳動及鏈傳動、流體傳動和連桿機構(gòu)與凸輪傳動。鏈傳動、流體傳動和連桿機構(gòu)與凸輪傳動。由于垂直多關節(jié)機器人要求效率高，傳動由于垂直多關節(jié)機器人要求效率高，傳動比準確，結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、工作可靠、比準確，結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、工作可靠、使用壽命長，所以我選擇齒輪傳動。使用壽命長，所以我選擇齒輪傳動。24 平衡方式的確定平衡方式的確定平衡方式大概分為液壓和氣壓，還有彈簧平衡。其工作的方式都差不多，最明顯的是平衡時，負載壓力是不變的，考慮到經(jīng)濟還有方便。彈簧平衡是最值得考慮的，它質(zhì)量很輕，結(jié)構(gòu)也很少，可以通過彈簧的長短變換和剛度的變換達到平衡要求。25 噴涂機器人總體裝配示意圖噴涂機器人總體裝配示意圖 圖23噴涂機器人總體裝配示意圖 3 噴涂機器人大臂設計噴涂機器人大臂設計31 大臂和小臂臂長的設計大臂和小臂臂長的設計圖圖31是關節(jié)型機器人工作空間的示意圖是關節(jié)型機器人工作空間的示意圖 32 大臂臂身的設計大臂臂身的設計大臂的結(jié)構(gòu)是垂直多關節(jié)機器人的一個很重要的組成部分，它的作用很大，帶動小臂作空間運動，并支撐著小臂。大臂的前俯10度，后仰30度的目的:可以將小臂的手腕在空間隨意運動。假設將小臂和手腕的方位改變并進行工作，則必須利用大臂進行配合。所以，對于大臂的設計的要求:1.大臂質(zhì)量輕，抗壓力大，剛性好大臂質(zhì)量輕，抗壓力大，剛性好（2）大臂的運行速度快，但慣性?。?）手臂動作應靈活（4）位置精度要高其實，關節(jié)式垂直多關節(jié)機器人精度很差，由于它的位置很難控制。必須在手臂上安裝定位系統(tǒng)，可以方便精確位置精度。3.3大臂部結(jié)構(gòu)設計大臂部結(jié)構(gòu)設計3.4 大臂電機及減速器選型大臂電機及減速器選型3.5 減速器參數(shù)的計算減速器參數(shù)的計算3.6承載能力的計算承載能力的計算4 大臂的平衡設計大臂的平衡設計4.1 彈簧的受力分析彈簧的受力分析當大臂帶上彈簧時的受力情況如圖4.1所示。圖4.1 帶平衡彈簧時的大臂受力圖 圖解法計算不同位置時彈簧力的力臂如圖4.5所示。4.2 彈簧的設計計算彈簧的設計計算根據(jù)計算，選定的有關參數(shù)為：材料為碳素彈簧鋼絲，為了保證大臂的穩(wěn)定性，保證在不同位置，也可以達到平衡的要求，安裝時通過螺母使彈簧的長度和拉力保持相對平衡，鋼絲直徑為4mm，旋繞比為6.25，彈簧中徑25mm，彈簧右旋，螺旋角為，自由長度為434mm。