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開題論證報(bào)告
關(guān)節(jié)型機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、 題目來源、題目研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
題目來源：工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品。采用工業(yè)機(jī)器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件的一種有效手段。目前手工電弧焊接效率低，操作環(huán)境差，而且對(duì)操作員技術(shù)熟練程度要求較高，因此采用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)操作的柔性自動(dòng)化，以提高生產(chǎn)效率。
題目研究的主要內(nèi)容：機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)等的設(shè)計(jì)和伺服控制密切相關(guān)。本課題主要是對(duì)焊接用機(jī)器人進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，我主要著重手腕（手腕，夾持器）部分，該部分由三個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（臂轉(zhuǎn)、手轉(zhuǎn)、腕擺）組合而成。并保證與基座和手臂部分尺寸和功能的協(xié)調(diào)。
國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述:從機(jī)器人誕生到本世紀(jì)80年代初，機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)長期緩慢的發(fā)展過程。到90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。除了工業(yè)機(jī)器人水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)也有了長足的進(jìn)展。目前國際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。目前的研究內(nèi)容主要集中在：工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)器人控制技術(shù)、多傳感技術(shù)、機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù),機(jī)器人半自主和自主技術(shù)、虛擬機(jī)器人技術(shù)、多智能體調(diào)控制技術(shù)、軟機(jī)器人技術(shù)、仿人和仿生技術(shù)、微型和微小機(jī)器人技術(shù)。其中微型和微小機(jī)器人技術(shù)是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會(huì)引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命， 并且對(duì)社會(huì)進(jìn)步和人類活動(dòng)的各個(gè)方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。在我國對(duì)此進(jìn)行了深入的研究，如徐衛(wèi)平和張玉茹發(fā)表的《六自由度微動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析》對(duì)六自由度微動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了位移分析并為其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了計(jì)算依據(jù)。還有劉辛軍、高峰和汪勁松發(fā)表的《并聯(lián)六自由度微動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法》研究了微動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，建立了并聯(lián)六自由度微動(dòng)機(jī)器人的空間模型，并分析了該微動(dòng)機(jī)器人的空間模型，并分析了該微動(dòng)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)尺寸與各向同性、剛度等性能指標(biāo)的關(guān)系得到了一系列性能圖譜，從各圖譜中可以看出各項(xiàng)性能指標(biāo)在空間模型設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的分布規(guī)律，這有助于設(shè)計(jì)者根據(jù)性能指標(biāo)來設(shè)計(jì)該微動(dòng)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)尺寸，是探討微動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效分析工具。
二、本題擬解決的問題
1. 手腕處于手臂末端，須減輕手臂的載荷，力求手腕部件的結(jié)構(gòu)緊湊，減
少其重量和體積；
2. 提高手腕動(dòng)作的精確性；
3. 三個(gè)自由度（臂轉(zhuǎn)、手轉(zhuǎn)、腕擺）的實(shí)現(xiàn)。
三、解決方案及預(yù)期效果
（一）解決方案：
1. 腕部機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置采用分離傳動(dòng)，將3個(gè)驅(qū)動(dòng)器安置在小臂的后端。
2. 提高傳動(dòng)的剛度，盡量減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中由于間隙產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)回差，
對(duì)分離傳動(dòng)多采用傳動(dòng)軸。
3. 驅(qū)動(dòng)電機(jī)1經(jīng)傳動(dòng)軸和一對(duì)圓柱齒輪和一對(duì)圓錐齒輪帶動(dòng)手腕在殼體上
作偏擺運(yùn)動(dòng)。電機(jī)2經(jīng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng)和圓錐齒輪傳動(dòng)，從而
使軸回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手腕的上下擺動(dòng)。電機(jī)3經(jīng)傳動(dòng)軸和兩對(duì)圓錐齒輪傳動(dòng)
帶動(dòng)軸回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手腕機(jī)械接口法蘭盤的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
（二）預(yù)期效果：
1. 工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單；
2. 能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確動(dòng)作；
3. 裝卸方便，便于維修、調(diào)整；
4. 盡量使用通用件，以便降低制造成本。
作業(yè)范圍大，動(dòng)作靈活并能廣泛應(yīng)用于噴涂、焊接等作業(yè)中。
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