喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 第1章 緒論 1.1 技術(shù)概述 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。 早在20世紀(jì)初，隨著機(jī)床、汽車等制造業(yè)的發(fā)展就出現(xiàn)了機(jī)械手。1913年美國福特汽車工業(yè)公司安裝了第一條汽車零件加工自動(dòng)線，為了解決自動(dòng)線、自動(dòng)機(jī)的上下料與工件的傳送，采用了專用機(jī)械手代替人工上下料及傳送工件。可見專用機(jī)械手就是作為自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)線的附屬裝置出現(xiàn)的。 “工業(yè)機(jī)器人”這種自動(dòng)化裝置出現(xiàn)的比較晚。但是自從世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人問世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。 本課題所指的工業(yè)機(jī)器人，或稱機(jī)器人操作臂、機(jī)器人臂、機(jī)械手等。從外形來看，它和人的手臂相似，是由一系列剛性連桿通過一系列柔性關(guān)節(jié)交替連接而成的開式鏈。這些連桿就像人的骨架，分別類似于胸，上臂和下臂，工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)相當(dāng)于人的肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)。操作臂的前端裝有末端執(zhí)行器或相應(yīng)的工具，也常稱為手或手爪。手爪是由兩個(gè)或多個(gè)手指所組成，手指可以“開”與“合”，實(shí)現(xiàn)抓去動(dòng)作和細(xì)微操作。手臂的動(dòng)作幅度一般較大，通常實(shí)現(xiàn)宏觀操作。 工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有 3～6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有1～3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人示意圖控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號，并進(jìn)行控制。 由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。 機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已經(jīng)受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用，例如： （1） 機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)床上使用較 為普編。 （2） 在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它用來裝配印制電路板， 在機(jī)械行業(yè)中它可以用來組裝零件。 （3） 可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的 勞動(dòng)。 （4） 可在危險(xiǎn)場合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品級有還、及有害 物的搬運(yùn)等。 （5） 宇宙及海洋的開發(fā)。 （6） 軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。 1.2 工業(yè)機(jī)器人研究現(xiàn)狀及意義 機(jī)器人涉及到機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成。因此它的發(fā)展與上述學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用范圍越來越廣闊，其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強(qiáng)，并向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展。機(jī)器人應(yīng)用從傳統(tǒng)制造業(yè)向非制造業(yè)轉(zhuǎn)變，向以人為中心的個(gè)人化和微小型方向發(fā)展，并將服務(wù)于人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域?？傏厔菔菑莫M義的機(jī)器人概念向廣義的機(jī)器人技術(shù)(RT) 概念轉(zhuǎn)移；從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向解決工程應(yīng)用方案業(yè)務(wù)的機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)（RT）的內(nèi)涵已變?yōu)椤办`活應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的、具有實(shí)在動(dòng)作功能的智能化系統(tǒng)?！蹦壳?，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能機(jī)器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、PC 化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步與其在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，引起了各國專家學(xué)者的普遍關(guān)注。許多發(fā)達(dá)國家均把機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)、研究列入國家高新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。世界各國普遍在高等院校為大學(xué)本科生及研究生開設(shè)了介紹機(jī)器人技術(shù)的有關(guān)課程。為了培養(yǎng)機(jī)器人開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)方面的人才，我國很多高校也為本科生和研究生開設(shè)了機(jī)器人學(xué)課程。 本課題為教師自擬課題。本文主要針對五自由度工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 1.3 工業(yè)機(jī)器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.3.1 國外機(jī)器人研究現(xiàn)狀 國外目前機(jī)器人研究的重點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面： (1) 機(jī)器人操作機(jī)，通過有限元分析、模態(tài)分析及仿真設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，機(jī)器人操作機(jī)己實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)。以德國 KUKA 公司為代表的機(jī)器人公司，將機(jī)器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu)，拓展了機(jī)器人的工作范圍，加之輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用大大提高了機(jī)器人的性能。 (2) 并聯(lián)機(jī)器人：采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測量及加工，這是機(jī)器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已開發(fā)出了此類產(chǎn)品。 (3) 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高，已由過去控制標(biāo)準(zhǔn)的6軸機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制21軸甚至27軸機(jī)器人，并且實(shí)現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。人機(jī)界面更加友好，基于圖形操作的界面也已問世。編程方式仍以示教編程為主，但在某些領(lǐng)域的離線編程已實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。 (4) 傳感系統(tǒng)：激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器在機(jī)器人系統(tǒng)中已得到成功應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提高了機(jī)器人的作業(yè)性能和對環(huán)境的適應(yīng)性。日本 KAWASAKI, YASKAWA, FANUC和瑞典ABB、德國KUKA, REIS等公司皆推出了此類產(chǎn)品。 (5) 網(wǎng)絡(luò)通信功能：日本 YASKAWA 和德國 KUKA 公司的最新機(jī)器人控制器已實(shí)現(xiàn)了與 Canbus、Profibus 總線及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使機(jī)器人由過去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò) 化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也使機(jī)器人由過去的專用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備有了發(fā)展。 (6) 可靠性：由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，使機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。過去機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性一般為幾千小時(shí)，而現(xiàn)在已達(dá)到5萬小時(shí)，幾乎可以滿足任何場合的需求。 1.3.2 國內(nèi)機(jī)器人研究現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)和世界各國機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，我國在機(jī)器人科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用工程等方面取得了可喜的進(jìn)步。從20世紀(jì)80年代末到20世紀(jì)90年代，國家863計(jì)劃把機(jī)器人列為自動(dòng)化領(lǐng)域的重要研究課題，系統(tǒng)地開展了機(jī)器人基礎(chǔ)科學(xué)、關(guān)鍵技術(shù)與機(jī)器人元部件、先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)的研究及機(jī)器人在自動(dòng)化工程上的應(yīng)用。在工業(yè)機(jī)器人選型方面，確定以開發(fā)點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人為主。這是中國機(jī)器人事業(yè)從研制到應(yīng)用邁出的重要一步。一批從事機(jī)器人研究、開發(fā)、應(yīng)用的人才和隊(duì)伍在實(shí)踐中成長、壯大，一批以機(jī)器人為主業(yè)的產(chǎn)業(yè)化基地已經(jīng)破土而出。 我國近幾年機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)不斷出現(xiàn)，并給用戶帶來顯著效益。隨著我國工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)器人自動(dòng)化線的市場也會越來越大，并且逐漸成為自動(dòng)化生產(chǎn)線的主要方式。我國機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線裝備的市場剛剛起步，而國內(nèi)裝備制造業(yè)正處于由傳統(tǒng)裝備向先進(jìn)制造裝備轉(zhuǎn)型的時(shí)期，這就給機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線研究開發(fā)者帶來巨大商機(jī)。但是，無論從工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量上還是技術(shù)上，我們都是比較落后的。而我國作為一個(gè)工業(yè)大國，不能寄希望從其他國家得到真正的高技術(shù)，必須自主的發(fā)展我國的高技術(shù)，機(jī)器人作為高技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，將成為21世紀(jì)各國爭奪的經(jīng)濟(jì)技術(shù)制高點(diǎn)。如何在 21世紀(jì)加速我國機(jī)器人的發(fā)展，使我國早日進(jìn)入機(jī)器人大國行列，已成為當(dāng)務(wù)之急。由于目前我國機(jī)器人的基礎(chǔ)數(shù)量太低，以工業(yè)機(jī)器人為例，到了2010年我國機(jī)器人擁有量只能達(dá)到世界擁有量1.38%～2%，這與我國作為21世紀(jì)前半葉世界主要制造國的要求差距太大，如果這種差距只能以進(jìn)口機(jī)器人來彌補(bǔ)，其巨大損失不是可以用貨幣損失來計(jì)算的?？梢?，無論從資金方面考慮，還是從長遠(yuǎn)利益考慮，我們有必要自主地對機(jī)器人進(jìn)行研究和開發(fā)。 但是由于國內(nèi)機(jī)器人的科研與開發(fā)與國外尚有較大差距，雖然計(jì)劃開發(fā)的機(jī)器人基本上采用的是在國外基木成熟的技術(shù)，但國內(nèi)各單位對這些技術(shù)的了解有相當(dāng)部分還停留在文獻(xiàn)上或局部技術(shù)上。所以我們應(yīng)該從基本做起，有必要研制少數(shù)型號的機(jī)器人和開展一批基礎(chǔ)技術(shù)研究作為機(jī)器人課題的主要研究與開發(fā)內(nèi)容。 1.4 “十五”目標(biāo)及主要研究內(nèi)容 1.4.1目標(biāo) 中國工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)在的總裝機(jī)量約為1200臺，其中國產(chǎn)機(jī)器人占有量約為1/3，即400多臺。與世界機(jī)器人總裝機(jī)臺數(shù)75萬臺相比，中國總裝機(jī)量僅占萬分之十六。對中國這樣一個(gè)12億人口的大國來說，差距是很明顯的。裝機(jī)數(shù)量少，說明了我國的工業(yè)化程度與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距大。因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人的誕生和應(yīng)用發(fā)展是以工業(yè)生產(chǎn)高度自動(dòng)化和柔性化為大背景的。除數(shù)量外，差距還表現(xiàn)在已有的機(jī)器人的利用率不高，以進(jìn)口的弧焊機(jī)器人為例，據(jù)調(diào)查，完全正常運(yùn)轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮效益效益的只占1/3；另外1/3處于負(fù)荷不滿或不能安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，原因是生產(chǎn)管理及使用維護(hù)存在不合理現(xiàn)象或問題；還有1/3不能正常使用，這是由于機(jī)器人質(zhì)量問題或缺乏備件，以及請不起外方維修人員造成的。機(jī)器人應(yīng)用效果不理想，直接影響了用戶使用更多機(jī)器人的信心。 我國有組織有計(jì)劃地發(fā)展機(jī)器人事業(yè)，應(yīng)該說是從“七五”期間的科研攻關(guān)及實(shí)施“863計(jì)劃”開始的，經(jīng)過十幾年來的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用，從縱向看，有了長足的進(jìn)步。目前在一些機(jī)種方面，如噴涂機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、裝配機(jī)器人、特種機(jī)器人(水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)器人)，基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置、軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動(dòng)化噴漆線、弧焊自動(dòng)線(工作站)及其周邊配套設(shè)備的全線自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)器人焊接電源、焊縫自動(dòng)跟蹤裝置也有了突破；于此同時(shí)造就了一支具有一定水平的技術(shù)隊(duì)伍。無疑，從技術(shù)方面來說，我國的機(jī)器人技術(shù)在世界機(jī)器人界已有一席之地，奠定了獨(dú)立自主發(fā)展中國機(jī)器人事業(yè)的基礎(chǔ)；從社會經(jīng)濟(jì)角度來看，我國機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為中、外機(jī)器人產(chǎn)品打開中國市場準(zhǔn)備了物質(zhì)和人員條件。 根據(jù)國內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)狀及近幾年的動(dòng)態(tài)，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的具體情況，“十五”期間機(jī)器人技術(shù)應(yīng)重點(diǎn)開展智能機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械及其相關(guān)技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用；開展以機(jī)器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的開發(fā)研究及加強(qiáng)多傳感器融合及決策、控制一體化技術(shù)及應(yīng)用的研究。重點(diǎn)解決我國已研制應(yīng)用多年的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化前期關(guān)鍵技術(shù)，大力推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，力爭在“十五”末期實(shí)現(xiàn)噴涂、焊接、裝配等機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化。 1.4.2主要研究內(nèi)容 (1)示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究 ①關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。 ②柔性仿形噴涂機(jī)器人開發(fā)：柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)，整機(jī)安全防爆、防護(hù)技術(shù)開發(fā)，高速噴杯噴涂工藝研究。 ③焊接機(jī)器人（把弧焊與點(diǎn)焊機(jī)器人作為負(fù)載不同的一個(gè)系列機(jī)器人，可兼作弧焊、點(diǎn)焊、搬運(yùn)、裝配、切割作業(yè)）產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。 ④弧焊機(jī)器人用激光視覺焊縫跟蹤裝置的開發(fā)：激光發(fā)射器的選用，CCD成象系統(tǒng)，視覺圖象處理技術(shù)，視覺跟蹤與機(jī)器人協(xié)調(diào)控制。 ⑤焊接機(jī)器人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。 ⑥電子行業(yè)用裝配機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。 ⑦批量生產(chǎn)機(jī)器人所需的專用制造、裝配、測試設(shè)備和工具的研究開發(fā)。 (2)智能機(jī)器人開發(fā)研究 ①遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成和控制策略研究 包括建模－遙控機(jī)器人模型，人行為模型，人控制動(dòng)態(tài)建模，圖形仿真建模，虛擬工具和虛擬傳感器建模；以人為主體的人機(jī)共享規(guī)劃與控制；局部自治控制；多傳感融合技術(shù)；雙向力反應(yīng)控制；知識庫的建立，學(xué)習(xí)與推理方法；人機(jī)交互的高級控制技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）控制與真實(shí)世界控制的相互關(guān)系；監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 ②智能移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航和定位技術(shù)研究 包括導(dǎo)航和定位系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；在結(jié)構(gòu)環(huán)境或非結(jié)構(gòu)環(huán)境中導(dǎo)航和定位方法研究；感知系統(tǒng)的傳感器和信息處理系統(tǒng)的構(gòu)成；根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)建立環(huán)境模型的方法；模糊邏輯的推理方法用于移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的研究。 ③面向遙控機(jī)器人的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 包括人機(jī)交互圖形生成及其程序設(shè)計(jì)；遙控機(jī)器人（載體和機(jī)械手）幾何動(dòng)態(tài)圖形建模；遙控操作環(huán)境圖形建模；遙控機(jī)器人操作與數(shù)據(jù)的獲??；虛擬傳感器及基于虛擬傳感器的雙向力反應(yīng)、反饋控制；面向任務(wù)的虛擬工具；基于虛擬現(xiàn)實(shí)的遙控操作的理論與方法；基于VR模型操作和真實(shí)世界操作的可切換、相容性和可交換性；VR監(jiān)控系統(tǒng)。 ④人機(jī)交互環(huán)境建模系統(tǒng) 包括CAD建模中的人機(jī)交互技術(shù)；求知模型工件的反示過程中的交互技術(shù)；機(jī)器人與環(huán)境的布局及功能驗(yàn)證中的交互技術(shù)；傳感器數(shù)據(jù)處理中的交互技術(shù)；機(jī)器人標(biāo)定、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模、動(dòng)力學(xué)建模中的交互技術(shù)。 ⑤基于計(jì)算機(jī)屏幕的多機(jī)器人遙控技術(shù) 包括三維立體視覺建模；模型的計(jì)算機(jī)顯示；遙控機(jī)器人模型的控制；人機(jī)接口；網(wǎng)絡(luò)通訊。 (3)機(jī)器人化機(jī)械研究開發(fā) ①并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床（VMT）與機(jī)器人化加工中心（RMC）開發(fā)研究 包括VMT與RMC智能化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC關(guān)鍵傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC加工、裝配、擺放、涂膠、檢測作業(yè)技術(shù)；VMT與RMC監(jiān)控檢測技術(shù)開發(fā)；VMT與MRC智能化開式CMC控制系統(tǒng)開發(fā)；系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件開發(fā)；智能化機(jī)構(gòu)、材料機(jī)電一體化技術(shù)；作業(yè)狀態(tài)變量智能化傳感技術(shù)；機(jī)電一體化的多功能及靈巧作業(yè)終端；通用智能化開式CNC控制硬軟件系統(tǒng)；并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)理論；RMC智能控制理論；VMT與RMC典型應(yīng)用工程開發(fā)。 ②機(jī)器人化無人值守和具有自適應(yīng)能力的多機(jī)遙控操作的大型散料輸送設(shè)備 包括散料輸送系統(tǒng)監(jiān)控和遙控操作的傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場總線技術(shù)；機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃在等量堆取料、自主操作中的應(yīng)用；基于廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)通訊；具有監(jiān)測和管理功能的故障診斷系統(tǒng)。 (4)以機(jī)器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng) ①開放式模塊化裝配機(jī)器人 包括通用要素的提取；專用件標(biāo)準(zhǔn)化；裝配機(jī)器人模塊CAD設(shè)計(jì)；通用主流計(jì)算機(jī)構(gòu)造的控制器；人機(jī)界面方式；網(wǎng)絡(luò)功能。 ②面向機(jī)器人裝配的設(shè)計(jì)技術(shù) 包括數(shù)字化裝配與CAD集成技術(shù)；產(chǎn)品機(jī)器人化裝配規(guī)劃生成技術(shù)；產(chǎn)品可裝配性模糊評價(jià)。 ③機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 其中單元技術(shù)：供料系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)、末端執(zhí)行器快速執(zhí)行、物流傳輸及其控制與通訊；集成技術(shù)：柔性裝配線仿真軟件、管理系統(tǒng)。 ④可重構(gòu)機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 開展基于任務(wù)和環(huán)境的動(dòng)態(tài)重構(gòu)機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)理論研究；系統(tǒng)基于自治體（Agent）的分布式控制技術(shù)及系統(tǒng)各單元體間的協(xié)作規(guī)劃。 ⑤裝配力覺、視覺技術(shù) 包括高精度、高集成化六維腕力傳感技術(shù)；視覺識別與定位技術(shù)。 ⑥智能裝配策略及其控制 包括裝配狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測和監(jiān)控；裝配順序和路徑智能規(guī)劃及控制技術(shù)。 (5)多傳感器信息融合與配置技術(shù) ①機(jī)器人的傳感器配置和融合技術(shù)在水泥生產(chǎn)過程控制和污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 包括面向工藝過程的多傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場總線技術(shù)；面向工藝要求的新型傳感器研制。 ②機(jī)電一體化智能傳感器 包括具有感知、自主運(yùn)動(dòng)、自清污（自調(diào)整、自適應(yīng)）的機(jī)電一體化傳感器研究；面向工藝要求的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)檢測和清污的自主運(yùn)動(dòng)；調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；機(jī)器人機(jī)構(gòu)和控制技術(shù)在傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 1.5 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一種五自由度可重構(gòu)模塊化機(jī)器人手臂。它包括大臂、小臂和控制系統(tǒng)，大臂為一個(gè)底座依次連接第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)構(gòu)成，第一關(guān)節(jié)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，第二關(guān)節(jié)做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，小臂為依次連接的第三關(guān)節(jié)、第四關(guān)節(jié)和第五關(guān)節(jié)構(gòu)成，該三個(gè)關(guān)節(jié)均做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；五個(gè)關(guān)節(jié)均為模塊化關(guān)節(jié)，通過四個(gè)連接架依次順序連接成一個(gè)開鏈的空間機(jī)構(gòu)，具有五個(gè)自由度。本機(jī)器人手臂在控制系統(tǒng)的作用下完成各種特定的動(dòng)作。運(yùn)用 AutoCAD軟件繪制裝配圖、部件圖、零件圖。 第2章 五自由度機(jī)器人的總體設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)的目的是為了設(shè)計(jì)一臺五自由度的機(jī)器人，本章主要對該機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。 2.1 總體設(shè)計(jì)的思路 設(shè)計(jì)機(jī)器人大體上可分為兩個(gè)階段： (1) 系統(tǒng)分析階段 ①根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)，明確所采用機(jī)器人的目的和任務(wù)； ②分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境； ③根據(jù)機(jī)器人的工作要求，確定機(jī)器人的基本功能和方案。如機(jī)器人的自由 度、信息的存儲量、計(jì)算機(jī)功能、動(dòng)作精度的要求、容許的運(yùn)動(dòng)范圍、以及對溫度、震動(dòng)等環(huán)境的適應(yīng)性。 (2) 技術(shù)設(shè)計(jì)階段 ①根據(jù)系統(tǒng)的要求確定機(jī)器人的自由度和允許的空間工作范圍，選擇機(jī)器人 的坐標(biāo)形式； ②擬訂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路線和空間作業(yè)圖； ③確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類型； ④選擇各部件的具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行機(jī)器人總裝圖的設(shè)計(jì)； ⑤繪制機(jī)器人的零件圖，并確定尺寸。 2.2 自由度和坐標(biāo)系的選擇 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度是指各運(yùn)動(dòng)部件在三維空間相當(dāng)于固定坐標(biāo)系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)，對于一個(gè)構(gòu)件來說，它有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)就稱其有幾個(gè)自由度。各運(yùn)動(dòng)部件自由度的總和為機(jī)器人的自由度數(shù)。機(jī)器人的手部要像人手一樣完成各種動(dòng)作是比較困難的，因?yàn)槿说氖种?、掌、腕、臂?9個(gè)關(guān)節(jié)組成，共有27個(gè)自由度。而生產(chǎn)實(shí)踐中不需要機(jī)器人的手有這么多的自由度一般為3-6個(gè)（不包括手部）。本次設(shè)計(jì)的機(jī)器人為5自由度。 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下: (1) 直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 直角坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1(a)所示。由于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)器人有可能達(dá)到很高的位置精度（μm級）。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間相對機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸來講，是比較小的。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。 直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間為一空間長方體。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)Error! Reference source not found.。 (2) 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1（b）。這種機(jī)器人構(gòu)造比較簡單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。 (3) 球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 球坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1（c）。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)類球形的空間Error! Reference source not found.。 (4) 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu) 關(guān)節(jié)型機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1（d）。關(guān)節(jié)型機(jī)器人動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對機(jī)器人本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機(jī)器人。 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。 根據(jù)要求及在實(shí)際生產(chǎn)中的用途，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手采用立式關(guān)節(jié)型。 a)直角坐標(biāo)型 b)圓柱坐標(biāo)型 c)球坐標(biāo)型 d)關(guān)節(jié)型 圖2-1 四種機(jī)器人坐標(biāo)形式 2.3 手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 手臂的總體設(shè)計(jì)是工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的首要問題，主要有包括總體方案設(shè)計(jì)和基本技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)。 2.3.1 機(jī)器人手臂自由度的分配和構(gòu)形 手臂是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要運(yùn)動(dòng)部件，它用來支承腕關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器，并使它們能在空間運(yùn)動(dòng)。為了使手部能達(dá)到工作空間的任意位置，手臂一般至少有三個(gè)自由度，少數(shù)專用的工業(yè)機(jī)器人手臂自由度少于三個(gè)。 本課題要求機(jī)器人手臂能達(dá)到工作空間的任意位置和姿態(tài)，同時(shí)要結(jié)構(gòu)簡單，容易控制。綜合考慮后確定該機(jī)器人具有五個(gè)自由度，其中大臂兩個(gè)自由度，包括回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。小臂部分三個(gè)自由度，均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于在同樣的體積條件下，關(guān)節(jié)型機(jī)器人比非關(guān)節(jié)型機(jī)器人有大得多的相對空間和絕對工作空 間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動(dòng)作和軌跡更靈活，因此該型機(jī)器人采用關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相對平移關(guān)節(jié)來講，操作空間大，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，關(guān)節(jié)易于密封防塵。這里機(jī)器人手臂使用了四個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，綜合各種手臂構(gòu)形，最后確定其結(jié)構(gòu)形式如下。 該機(jī)器人手臂有四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，通常腰關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸是鉛垂的，手臂在水平面內(nèi)可繞腰關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸平行，且都平行于水平面，故手臂可在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。由三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)構(gòu)成的關(guān)節(jié)組聯(lián)接在小臂桿的端部，模擬人的手腕，決定末端件的姿態(tài)。在運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu)上，這類機(jī)器人最像人的手臂，因而結(jié)構(gòu)最緊湊，柔性最好，可達(dá)空間最大，它甚至可以繞過障礙物到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，因而是機(jī)器人中最有前途的一種。但由于三個(gè)關(guān)節(jié)都是轉(zhuǎn)動(dòng)的，故臂端的分辨率完全取決于它在工作空間中的位置。另外，位置精度也較差。 2.3.2 機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)方案的對比分析及選擇 參考國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的典型結(jié)構(gòu)，初步對各個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)單獨(dú)分析。 (1) 腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 圖 2-3 腰部回轉(zhuǎn)示意圖 1 圖 2-4 腰部回轉(zhuǎn)示意圖 2 方案一：如圖2-3所示，電機(jī)安裝在底座下面，其輸出軸經(jīng)減速器減速后，直接帶動(dòng)第一關(guān)節(jié)輸出軸，使整個(gè)腰部在基座上回轉(zhuǎn)。 方案二：如圖2-4所示，電機(jī)安裝在底座上面，其輸出軸先經(jīng)諧波減速器減速，再經(jīng)一對齒輪減速后，由第一關(guān)節(jié)輸出軸帶動(dòng)整個(gè)腰部在基座上回轉(zhuǎn)。 兩種方案在傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)上，都是可行的。均采用了減速比大、體積小、重量輕、精度高、回差小、承載力大、噪音小、效率高、定位安裝方便的諧波減速器。雖然方案二在安裝和維修方面優(yōu)于方案一，但是方案一的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單一點(diǎn)，而且少了一對普通直齒輪，其整體結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，電機(jī)經(jīng)諧波減速器減速后，速度己經(jīng)較低，噪音問題不突出。故綜合考慮，腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)選擇方案一。 (2) 大臂和小臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 大臂和小臂回轉(zhuǎn)都是通過減速器減速后直接帶動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，且結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)，成本低，安裝方便。由于在同樣的體積條件下，關(guān)節(jié)型機(jī)器人比非關(guān)節(jié)型機(jī)器人有大得多的相對空間和絕對工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動(dòng)作和軌跡更靈活。 第3章 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的選擇： 腕部旋轉(zhuǎn)由步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，設(shè)手爪及物體的最大當(dāng)量回轉(zhuǎn)半徑R=50mm，手爪及物體的總重量m=2.5kg,則其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 設(shè)機(jī)器人手部角速度W1從0加速到420/s所需要的時(shí)間t=0.4s，則其角加速度 負(fù)載啟動(dòng)慣性矩（不計(jì)靜磨擦力矩）。 由于步進(jìn)電機(jī)不具有瞬時(shí)過載能力，故取安全系數(shù)為2（不同），則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由于必須小于步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，所以選擇如下二相步進(jìn)電機(jī)： 型號：42HSM02。最大步距角保持轉(zhuǎn)矩為2.4，步矩角1.8°，質(zhì)量為0.23kg。 腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的輸出軸是由步進(jìn)電機(jī)通過EPL減速器來驅(qū)動(dòng)的，首先把電機(jī)固定在電機(jī)連接筒上，電機(jī)連接筒在通過內(nèi)六角柱頭螺釘固定在腰筒上，減速器的一端要和電機(jī)連接，一端固定在減速器連接筒上，減速器連接筒再通過內(nèi)六角柱頭螺釘固定在電機(jī)連接筒上，這樣連接就實(shí)現(xiàn)了腰部電機(jī)的輸出，由于腰部輸出軸要驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，所以腰部輸出軸上還得通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)筒連接支撐肋板，這樣腰部的裝配設(shè)計(jì)就完成了,其三維裝配圖及二維平面圖分別如下: 3.2 腕部俯仰關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì) 3.2.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇 腕部俯仰是由步進(jìn)電機(jī)通過同步帶機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的，設(shè)手爪回轉(zhuǎn)裝置及物體的重心到回轉(zhuǎn)中心的距離，腕部當(dāng)量回轉(zhuǎn)半徑，腕部回轉(zhuǎn)電機(jī)到回轉(zhuǎn)中心的距離，則腕部俯仰時(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 式中，——手爪回轉(zhuǎn)裝置及物體總質(zhì)量約為2.5kg； ——腕部總質(zhì)量約為1kg； ——腕部回轉(zhuǎn)電機(jī)的質(zhì)量。 設(shè)機(jī)器人腕部俯仰角速度從加到所需時(shí)間t=0.2s，則腕部俯仰角加速度， 腕部俯仰啟動(dòng)慣性矩 負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩（靜磨擦力矩忽略不計(jì)）。 由于>>，故慣性矩忽略不計(jì)，則大臂俯仰總轉(zhuǎn)矩。 同步帶的傳動(dòng)效率，同步帶的傳動(dòng)比為1.5。則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動(dòng) 轉(zhuǎn)矩為： 所以，選擇如下四相混合式步進(jìn)電機(jī)： 型號：86HS38；最大靜轉(zhuǎn)矩：，步矩角：1.8°；質(zhì)量：2.6kg 3.2.2 同步帶和輪的設(shè)計(jì) 腕部俯仰關(guān)節(jié)是同步帶傳動(dòng)的，軸距為150mm。 ⑴求設(shè)計(jì)功率，由于前面已考慮到了安全系數(shù)，所以。 ⑵選擇帶的節(jié)矩 從文獻(xiàn)，圖36.1-22可知帶的節(jié)矩代號為XL，對應(yīng)節(jié)矩。 ⑶確定帶輪直徑和帶節(jié)線長 由表面36.1-73知，帶輪最小許用齒數(shù)，考慮到制造和安裝等因素，取Z1=20，，帶輪的直徑 則帶長L可表示為 由表面化36.1-70選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長及其齒數(shù)： ，帶長代號225，齒數(shù)為98。 ⑷實(shí)際軸間矩 取。 ⑸嚙合齒數(shù)，則嚙合齒數(shù)。 ⑹帶寬 計(jì)算同上，查表得型號為037。 ⑺結(jié)論 同步帶類型：節(jié)矩代號為XL；寬度型號為037。 ，帶長代號225，齒數(shù)為98。 帶輪齒數(shù).， 軸間矩。 腕部俯仰關(guān)節(jié)是由兩臺步進(jìn)電機(jī)分別通過EPL減速器驅(qū)動(dòng)小同步帶輪，小同步帶輪帶動(dòng)大帶輪驅(qū)動(dòng)軸，步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)即可帶動(dòng)軸兩端的擺動(dòng)桿上下擺動(dòng)。首先連接座固定在腰部回轉(zhuǎn)單元頂部的減速器上，可轉(zhuǎn)動(dòng)。兩步進(jìn)電機(jī)通過內(nèi)六角柱頭螺釘固定在小臂電機(jī)座上，電機(jī)輸出軸與減速器相連，減速器輸出軸安裝有小帶輪，大帶輪通過平鍵帶動(dòng)軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承座通過六角螺栓固定在連接座上，軸的兩端通過六角螺母安裝兩擺動(dòng)桿，這樣連接就實(shí)現(xiàn)了腕部俯仰動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，這樣腰部的裝配設(shè)計(jì)就完成了,其三維裝配圖如下： 大同步帶輪CAD圖如下： 3.3 小臂關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì) 當(dāng)小臂與末端執(zhí)行器均處于水平狀態(tài)時(shí)，各部分對回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩最大，其代數(shù)和為 選擇減速器如下： 型號為：EPL—040—007。 則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為。 所以，選擇如下四相混合式步進(jìn)電機(jī)； 型號：86HS38；最大靜轉(zhuǎn)矩：；步矩角；1.8°；質(zhì)量：2.6kg。 3.4 大臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)步進(jìn)及減速器的選擇 當(dāng)大臂與小臂，末端執(zhí)行器均處于水平狀態(tài)時(shí)，各部分對回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩最大，其代數(shù)和 選擇減速器如下：EPL—064—007 則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 所以，選擇如下四相步進(jìn)電機(jī)： 型號：86HS85；額定轉(zhuǎn)矩：；步矩角：°。質(zhì)量：3.8kg。 大臂回轉(zhuǎn)單元是由步進(jìn)電機(jī)分別通過EPL減速器驅(qū)動(dòng)下一回轉(zhuǎn)單元，步進(jìn)電機(jī)通過內(nèi)六角螺栓固定在電機(jī)座上，電機(jī)座內(nèi)部安裝有減速器，與步進(jìn)電機(jī)相連，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)減速器即可實(shí)現(xiàn)大臂回轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn)。這樣連接就實(shí)現(xiàn)了大臂回轉(zhuǎn)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn),其三維裝配圖如下： 第4章 總體裝配圖的設(shè)計(jì) 4.1 三維總裝配圖 將前面說述的各單元組裝后即得到五自由度機(jī)械手。總裝圖如下 4.2 三維主要零件圖 其它各部分的設(shè)計(jì)如上，以下為三維總體裝配的主要零件圖： 連接座： 回轉(zhuǎn)電機(jī)座： 同步帶輪1 同步帶輪2 軸承座 擺動(dòng)桿 回轉(zhuǎn)電機(jī)座： 擺動(dòng)軸 回轉(zhuǎn)支撐筒 回轉(zhuǎn)電機(jī)座 致 謝 感謝老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給我的指導(dǎo)，有了老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的指導(dǎo)我的論文才得以順利完成。老師為我論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見，為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。在本文結(jié)束之際，特向敬愛的老師致以最尊敬的敬禮和深深地感謝！ 通過此次設(shè)計(jì)，一方面讓我認(rèn)識到只學(xué)習(xí)理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)中的錯(cuò)誤之處；另一方面又積累豐富的知識，吸取別人好的方法和經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)對復(fù)雜問題的解決能力，摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提高了自己的動(dòng)手能力。順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，既是對我大學(xué)所學(xué)課程的一次綜合整理，又使我對機(jī)電知識有了更深層次的理解。這些能力的掌握是我步入社會所必需的。 同時(shí)由衷的感謝在我設(shè)計(jì)過程中，班級同學(xué)對我的指導(dǎo)和幫助，有了你們的熱心解答，彌補(bǔ)了我的不足，我得以在各方面取得顯著的進(jìn)步。由于初次研究這種復(fù)雜而又綜合的設(shè)計(jì)，過程中難免存在一些錯(cuò)誤和不足之處，懇請各位老師給予批評和指正。 參考文獻(xiàn) [1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第五版）（第1卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008. 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