機械手腕部畢業(yè)設計畢業(yè)論文.doc

11緒論機器人是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，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(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)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(qū)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(jié)構(gòu)進行分析和研究，完成對其腕部的設計，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(diào)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(gòu)在機器人運動中所起的作用和機器人的整體技術(shù)參數(shù)以及結(jié)構(gòu)特點，然后選擇合理的機構(gòu)，確定傳動線路，然后對機構(gòu)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)。21.1機器人組成機器人主要由驅(qū)動裝置、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)三大部分組成。1.1.1驅(qū)動裝置工業(yè)機器人的驅(qū)動裝置包括驅(qū)動器和傳動機構(gòu)兩部分，它們通常與執(zhí)行機構(gòu)連成一體。傳動機構(gòu)常用的有諧波減速器、滾珠絲杠、鏈、帶以及各種齒輪輪系。驅(qū)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(qū)動裝置伺服控制器組成。后者控制各關(guān)節(jié)的驅(qū)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(qū)動裝置使各桿件協(xié)調(diào)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(diào)工作。1.1.3執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)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(zhuǎn)部件，腰部的回轉(zhuǎn)運動再加上臂部的平面運動，就能使腕部作空間運動。腰部是執(zhí)行機構(gòu)的關(guān)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(gòu)所組成。手指是直接與物件接觸的機構(gòu)。常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)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(chǎn)生。34)腕部腕部與手部相連，通常有3個自由度，多為輪系結(jié)構(gòu)，主要功用是帶動手部完成預訂的姿態(tài)，是操作機中結(jié)構(gòu)最為復雜的部分。5)臂部臂部用以連接腰部和腕部，通常由兩個臂桿(小臂和大臂)組成，用以帶動腕部作平面運動。41.2機器人分類1.2.1按用途分類1.專用機器人專用機器人是專為一定設備服務的，簡單、實用，目前在生產(chǎn)中運用比較廣泛。它一般只能完成一、二種特定的作業(yè)，如用來抓取和傳送工件。它的工作程序是固定的，也可根據(jù)需要編制程序控制，以獲得多種工作程序，適應多種作業(yè)的需要。2.通用機器人通用機器人是在專用機器人的基礎上發(fā)展起來的。它能對不同的物件完成多種動作，具有相當?shù)耐ㄓ眯?。它是一種能獨立工作的自動化裝置。它的動作程序可以按照工作需要來改變，大都是采用計算機控制系統(tǒng)。1.2.2按控制形式分類1.點位控制型機器人點位控制型機器人的運動軌跡是空間二個點之間的聯(lián)接?？刂泣c數(shù)愈多，性能愈好。它基本能滿足于各種要求，結(jié)構(gòu)簡單。絕大部分機器人是點位控制型。2.連續(xù)軌跡控制型機器人這種機器人的運動軌跡是空間的任意連續(xù)曲線，它能在三維空間中作極其復雜的動作，工作性能完善，但控制部分比較復雜.1.2.3按驅(qū)動方式分類1.液壓機器人:輸出力大，傳動平穩(wěn)。2.氣壓機器人:氣源方便，輸出力小，氣壓傳動速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但工作不太平穩(wěn)，沖擊大。3.電動式機器人:電