五自由度教學(xué)機(jī)器人結(jié) 完整版

1、成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)PAGE PAGE 29畢業(yè)設(shè)計(jì)（論論文）題目: 五自由由度教學(xué)機(jī)機(jī)器人結(jié) 滾珠絲杠副副支承方式式及其對加加工精度的的影響專業(yè): 班級: 學(xué)號: 姓名: 指導(dǎo)老師: 成都電子機(jī)機(jī)械高等專專科學(xué)校二七年年六月論 文 摘摘 要隨著機(jī)器人人技術(shù)的飛飛速發(fā)展，工工業(yè)機(jī)器人人的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域正在不不斷的擴(kuò)大大，對教育育培訓(xùn)部門門提出了新新的要求，為為提高機(jī)器器人教學(xué)的的水平，我我們研制了了一套以實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為為目的的機(jī)機(jī)器人教學(xué)學(xué)演示系統(tǒng)統(tǒng)。本文闡述了了機(jī)器人的的發(fā)展歷程程，國內(nèi)外外的應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)狀，及其其巨大的優(yōu)優(yōu)越性，提提出具體的的機(jī)器人設(shè)設(shè)計(jì)要求，并并根據(jù)機(jī)器器人各部

2、分分的設(shè)計(jì)原原則，進(jìn)行行了本教學(xué)學(xué)演示系統(tǒng)統(tǒng)的總體方方案設(shè)計(jì)以以及包括機(jī)機(jī)器人的手手部、腕部部、小臂、大臂、腰腰部在內(nèi)的的每個(gè)自由由度的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)。此此教學(xué)機(jī)器器人可以在在微機(jī)的控控制下，驅(qū)驅(qū)動(dòng)各步進(jìn)進(jìn)電機(jī)工作作，從而帶帶動(dòng)各個(gè)關(guān)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，完完成教學(xué)以以及實(shí)驗(yàn)的的任務(wù)。關(guān)鍵詞： 教學(xué)機(jī)器器人 結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 五自由由度AbstrractWith the deveelopmment of rrobott tecchnollogy, thee conntinuual eexpannsionn of appllicattion of iindusstriaal roobotss preesentts n

3、eewreqquiree-mennts bbeforre edducattion and traiiningg ageenciees.Wee havve deevelooped a roobot demoonstrratioon syystemm forr expperimmentss in traiiningg to imprrove the teacchingg efffect of “Roboot Teeachiing”. Firsstly, thiis paaper disccussees thhe deeveloopmennt cooursee ,thhe sttudy bothh

4、in demeesticc andd in exteernall, thhe siignifficannt addvanttagess of roboot annd thhen ggivess thee suppportting sourrce oof thhe sttudy and the techhnicaal reequirremennts. Secoondlyy, annd acccordding to tthe pprincciplee of desiigninng eaach jjointt,thiis paaper disccussees thhe ovveralll deesi

5、gnn andd callculaationn eacch deegreee of freeedom of tthis teacchingg demmonsttratiion ssysteem,inncludding the handd,wriist,llowerr armm,larrge aarm aand waisst jooint of tthe rrobott.Thee robbot oof thhis ddesiggn unnder the conttrol of tthe ttiny machhine can drivve thee reppeatiing mmotorr worr

6、k,thhen mmake the moveementt of eachh joiint,aand ffinissh thhe miissioon off teaachinng annd exxperiimentt. Keywoords： Teaachinng Roobot Strructuure DDesiggn FFive Degrree oof Frreedoom目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc168116072 論 文 摘摘 要 PAGEREF _Toc168116072 h I HYPERLINK l _Toc168116073 Abstrract

7、 PAGEREF _Toc168116073 h II HYPERLINK l _Toc168116075 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc168116075 h 1 HYPERLINK l _Toc168116076 1.1 機(jī)機(jī)器人概述述 PAGEREF _Toc168116076 h 1 HYPERLINK l _Toc168116077 1.1.11機(jī)器人的的誕生和發(fā)發(fā)展 PAGEREF _Toc168116077 h 1 HYPERLINK l _Toc168116078 1.1.22國內(nèi)發(fā)展展?fàn)顩r PAGEREF _Toc168116078 h 2 HYPERLINK l

8、_Toc168116079 1.2機(jī)器器人產(chǎn)業(yè)對對教育、培培訓(xùn)的要求求及本課題題的提出 PAGEREF _Toc168116079 h 2 HYPERLINK l _Toc168116080 第2章總總體設(shè)計(jì)方方案 PAGEREF _Toc168116080 h 4 HYPERLINK l _Toc168116081 2.1總體體設(shè)計(jì)的思思路 PAGEREF _Toc168116081 h 4 HYPERLINK l _Toc168116082 2.2總體體方案的確確定 PAGEREF _Toc168116082 h 4 HYPERLINK l _Toc168116083 2.3坐標(biāo)標(biāo)形式的選

9、選擇 PAGEREF _Toc168116083 h 4 HYPERLINK l _Toc168116084 第3章結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc168116084 h 6 HYPERLINK l _Toc168116085 3.1手部部夾持器的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì) PAGEREF _Toc168116085 h 6 HYPERLINK l _Toc168116086 3.1.11概述 PAGEREF _Toc168116086 h 6 HYPERLINK l _Toc168116087 3.1.22手部的結(jié)結(jié)構(gòu)和手指指形狀的確確定 PAGEREF _Toc168116087 h 7 H

10、YPERLINK l _Toc168116088 3.1.33手部驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的計(jì)算算和電機(jī)的的選擇 PAGEREF _Toc168116088 h 7 HYPERLINK l _Toc168116089 結(jié)論 PAGEREF _Toc168116089 h 99 HYPERLINK l _Toc168116090 致謝 PAGEREF _Toc168116090 h 110 HYPERLINK l _Toc168116091 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc168116091 h 11 HYPERLINK l _Toc168116092 附 錄 11 PAGEREF _Toc168116092

11、 h 12 HYPERLINK l _Toc168116093 附 錄 22 PAGEREF _Toc168116093 h 13第章 緒 論1.1 機(jī)機(jī)器人概述述1.1.11機(jī)器人的的誕生和發(fā)發(fā)展1920年年克作家卡卡雷爾.卡佩克發(fā)發(fā)表了科幻幻劇本羅羅薩姆的萬萬能機(jī)器人人。劇情是這這樣的：羅羅薩姆公司司把機(jī)器人人作為人類類生產(chǎn)的工工業(yè)產(chǎn)品推推向市場，讓讓它去充當(dāng)當(dāng)勞動(dòng)力，以以呆板的方方式從事繁繁重的勞動(dòng)動(dòng)。后來，羅羅薩姆公司司使機(jī)器人人具有了感感情，在工工廠和家務(wù)務(wù)勞動(dòng)中，機(jī)機(jī)器人成了了必不可少少的成員 。該劇預(yù)預(yù)告了機(jī)器器人的發(fā)展展對人類社社會的影響響。在劇本本中，卡佩佩克把捷克克語“Ro

12、obotaa”(農(nóng)奴奴) 寫成成了“Roobot”（機(jī)器人人）。這也也是人類社社會首次使使用“機(jī)器器人”這一一概念。自動(dòng)化技術(shù)術(shù)的發(fā)展，特特別是計(jì)算算機(jī)的誕生生，推動(dòng)了了現(xiàn)代機(jī)器器人的發(fā)展展。50年代是是機(jī)器人的的萌芽期，其其概念是“一個(gè)空間間機(jī)構(gòu)組成成的機(jī)械臂臂，一個(gè)可可重復(fù)編程程動(dòng)作的機(jī)機(jī)器”。19554年美國國戴沃爾發(fā)發(fā)表了“通用重復(fù)復(fù)型機(jī)器人人”的專利論論文，首次次提出“工業(yè)機(jī)器器人”的概念；19588年美國聯(lián)聯(lián)合控制公公司研制出出第一臺數(shù)數(shù)控工業(yè)機(jī)機(jī)器人原型型；19559年美國國UNIMMATIOON公司推推出第一臺臺工業(yè)機(jī)器器人。60年代隨隨著傳感技技術(shù)和工業(yè)業(yè)自動(dòng)化的的發(fā)展，工工

13、業(yè)機(jī)器人人進(jìn)入成長長期，機(jī)器器人開始向向?qū)嵱没l(fā)發(fā)展，并被被用于焊接接和噴涂作作業(yè)中。70年代隨隨著計(jì)算機(jī)機(jī)和人工智智能的發(fā)展展，機(jī)器人人進(jìn)入實(shí)用用化時(shí)代。日本雖起起步較晚，但但結(jié)合國情情，面向中中小企業(yè)，采采取了一系系列鼓勵(lì)使使用機(jī)器人人的措施，其其機(jī)器人擁擁有量很快快超過了美美國，一舉舉成為“機(jī)機(jī)器人王國國”。80年代，機(jī)機(jī)器人發(fā)展展成為具有有各種移動(dòng)動(dòng)機(jī)構(gòu)、通通過傳感器器控制的機(jī)機(jī)器。工業(yè)業(yè)機(jī)器人進(jìn)進(jìn)入普及時(shí)時(shí)代，開始始在汽車、電子等行行業(yè)得到大大量使用，推推動(dòng)了機(jī)器器人產(chǎn)業(yè)的的發(fā)展。為為滿足人們們個(gè)性化的的要求，工工業(yè)機(jī)器人人的生產(chǎn)趨趨于小批量量、多品種種。90年代初初期，工業(yè)業(yè)機(jī)器人

14、的的生產(chǎn)與需需求進(jìn)入了了高潮期：19900年世界上上新裝備機(jī)機(jī)器人811000臺臺，19991年新裝裝備760000臺。19911年底世界界上已有553萬臺工工業(yè)機(jī)器人人工作在各各條戰(zhàn)線上上。隨后由由于受到日日本等國經(jīng)經(jīng)濟(jì)危機(jī)的的影響，機(jī)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)業(yè)也一度跌跌入低谷。近兩年隨隨著世界經(jīng)經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇蘇，機(jī)器人人產(chǎn)業(yè)又出出現(xiàn)了一片片生機(jī)。990年代還還出現(xiàn)了具具有感知、決策、動(dòng)動(dòng)作能力的的智能機(jī)器器人，產(chǎn)生生了智能機(jī)機(jī)器或機(jī)器器人化機(jī)器器。隨著信信息技術(shù)的的發(fā)展，機(jī)機(jī)器人的概概念和應(yīng)用用領(lǐng)域也在在不斷擴(kuò)大大。2000年年出現(xiàn)了仿仿人機(jī)器人人及其他仿仿生機(jī)器人人，機(jī)器人人的運(yùn)動(dòng)能能力和智能能水平進(jìn)一一

15、步的提高高，并以智智能體的形形式出現(xiàn)，應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)進(jìn)一步的擴(kuò)擴(kuò)大。1.1.22國內(nèi)發(fā)展展?fàn)顩r我國的工業(yè)業(yè)機(jī)器人從從80年代代“七五”科技攻關(guān)關(guān)開始起步步，在國家家的支持下下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)關(guān)，目前已已基本掌握握了機(jī)器人人操作機(jī)的的設(shè)計(jì)制造造技術(shù)、控控制系統(tǒng)硬硬件和軟件件設(shè)計(jì)技術(shù)術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)學(xué)和軌跡規(guī)規(guī)劃技術(shù)，生生產(chǎn)了部分分機(jī)器人關(guān)關(guān)鍵元器件件，開發(fā)出出噴漆、弧弧焊、點(diǎn)焊焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)機(jī)器人；其其中有1330多臺噴噴漆機(jī)器人人在二十余余家企業(yè)的的近30條條自動(dòng)噴漆漆生產(chǎn)線（站站）上獲得得規(guī)模應(yīng)用用，弧焊機(jī)機(jī)器人已應(yīng)應(yīng)用在汽車車制造廠的的焊裝線上上。但總的的來看，我我國的工業(yè)業(yè)機(jī)

16、器人技技術(shù)及其工工程應(yīng)用的的水平和國國外比還有有一定的距距離，如：可靠性低低于國外產(chǎn)產(chǎn)品；機(jī)器器人應(yīng)用工工程起步較較晚，應(yīng)用用領(lǐng)域窄，生生產(chǎn)線系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)與國國外比有差差距；在應(yīng)應(yīng)用規(guī)模上上，我國已已安裝的國國產(chǎn)工業(yè)機(jī)機(jī)器人約2200臺，約約占全球已已安裝臺數(shù)數(shù)的萬分之之四。以上上原因主要要是沒有形形成機(jī)器人人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)當(dāng)前我國的的機(jī)器人生生產(chǎn)都是應(yīng)應(yīng)用戶的要要求，“一客戶，一一次重新設(shè)設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格格多、批量量小、零部部件通用化化程度低、供貨周期期長、成本本也不低，而而且質(zhì)量、可靠性不不穩(wěn)定。因因此迫切需需要解決產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化前期期的關(guān)鍵技技術(shù)，對產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行全全面規(guī)劃，搞搞好系列化化、通用化化、?；?/p>

17、設(shè)設(shè)計(jì)，積極極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)業(yè)化進(jìn)程。 我國的智智能機(jī)器人人和特種機(jī)機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支支持下，也也取得了不不少成果。其中最為為突出的是是水下機(jī)器器人，60000米水水下無纜機(jī)機(jī)器人的成成果居世界界領(lǐng)先水平平，還開發(fā)發(fā)出直接遙遙控機(jī)器人人、雙臂協(xié)協(xié)調(diào)控制機(jī)機(jī)器人、爬爬壁機(jī)器人人、管道機(jī)機(jī)器人等機(jī)機(jī)種；在機(jī)機(jī)器人視覺覺、力覺、觸覺、聲聲覺等基礎(chǔ)礎(chǔ)技術(shù)的開開發(fā)應(yīng)用上上開展了不不少工作，有有了一定的的發(fā)展基礎(chǔ)礎(chǔ)。但是在在多傳感器器信息融合合控制技術(shù)術(shù)、遙控加加局部自主主系統(tǒng)遙控控機(jī)器人、智能裝配配機(jī)器人、機(jī)器人化化機(jī)械等的的開發(fā)應(yīng)用用方面則剛剛剛起步，與與國外先進(jìn)進(jìn)水平差距距較大，需需要在原有有成績

18、的基基礎(chǔ)上，有有重點(diǎn)地系系統(tǒng)攻關(guān)，才才能形成系系統(tǒng)配套可可供實(shí)用的的技術(shù)和產(chǎn)產(chǎn)品。1.2機(jī)器器人產(chǎn)業(yè)對對教育、培培訓(xùn)的要求求及本課題題的提出采用機(jī)器人人會給我們們帶來很大大的方便，機(jī)機(jī)器人和其其他自動(dòng)化化裝置最主主要的區(qū)別別在于機(jī)器器人的功能能和任務(wù)很很容易修改改或改變，僅僅需要改變變軟件就可可以了，同同時(shí)機(jī)器人人比一般自自動(dòng)化裝備備更復(fù)雜，需需要更多的的軟件和硬硬件知識，故故一旦大量量采用機(jī)器器人就需要要專門的培培訓(xùn)使用機(jī)機(jī)器人的具具有較高水水平和技術(shù)術(shù)人員，這這無疑對教教育和培訓(xùn)訓(xùn)提出新的的要求，大大多數(shù)機(jī)器器人專家都都反復(fù)的強(qiáng)強(qiáng)調(diào)需要制制定培訓(xùn)計(jì)計(jì)劃以為新新的工作崗崗位準(zhǔn)備合合格的勞動(dòng)動(dòng)

19、力。談到培訓(xùn)，還還有個(gè)協(xié)調(diào)調(diào)的問題，工工業(yè)和教育育團(tuán)體應(yīng)減減少培訓(xùn)與與需求的協(xié)協(xié)調(diào)失誤，在在校學(xué)生也也應(yīng)了解市市場情況，在在教師的協(xié)協(xié)助下開設(shè)設(shè)和調(diào)整自自己的課程程，使所學(xué)學(xué)的專業(yè)和和技能在畢畢業(yè)的時(shí)候候滿足社會會的需求。對機(jī)器人，人人們的第一一個(gè)問題就就是：機(jī)器器人是否會會造成失業(yè)業(yè)？應(yīng)該說說大量采用用機(jī)器人會會使一部分分人喪失工工作，然而而這一新的的產(chǎn)業(yè)所創(chuàng)創(chuàng)造的新的的就業(yè)機(jī)會會比其消滅滅的職業(yè)更更多，新的的職業(yè)需要要新的技能能，就再需需要教育和和培訓(xùn)，再再次證明，機(jī)機(jī)器人對社社會的沖擊擊就是再培培訓(xùn)的課題題。大量采用機(jī)機(jī)器人不會會帶來失業(yè)業(yè)，在機(jī)器器人的研究究、制造和和應(yīng)用上有有七種職業(yè)

20、業(yè)，即研究究、開發(fā)、設(shè)計(jì)、制制造、應(yīng)用用、市場、服務(wù)、維維修和教育育，而潛在在的部門是是機(jī)器人制制造部門，教教育機(jī)構(gòu)和和機(jī)器人相相關(guān)部門?，F(xiàn)在國外外機(jī)器人制制造廠家不不僅自己開開設(shè)機(jī)器人人課程也向向?qū)W校提供供資助 ，為為學(xué)校提供供機(jī)器人教教學(xué)系統(tǒng)，據(jù)據(jù)資料顯示示，美國有有很多大學(xué)學(xué)開設(shè)了機(jī)機(jī)器人課程程。在我國，許許多大學(xué)也也開設(shè)了機(jī)機(jī)器人方面面的課程（如如上海交大大，華中科科技大學(xué)等等），也有有很多研究究開發(fā)機(jī)器器人的研究究機(jī)構(gòu)，但但資金問題題是困饒機(jī)機(jī)器人發(fā)展展的障礙，在在教學(xué)中也也面臨相同同的問題。但教學(xué)課課程上，只只是紙上談?wù)劚瑳]有有一點(diǎn)直觀觀的印象，關(guān)關(guān)鍵是設(shè)備備問題，研研制一個(gè)價(jià)價(jià)

21、格低廉、性能優(yōu)越越、結(jié)構(gòu)簡簡單、能給給學(xué)生以深深刻印象的的實(shí)驗(yàn)用的的教學(xué)演示示系統(tǒng)，在在這前提和和背景下，提提出本課題題，它能達(dá)達(dá)到以下目目標(biāo)：成本低，必必要時(shí)可以以降低精度度要求，因因?yàn)槭菍?shí)驗(yàn)驗(yàn)演示裝置置；機(jī)械結(jié)構(gòu)簡簡單，便于于學(xué)生掌握握機(jī)器人結(jié)結(jié)構(gòu)上的特特點(diǎn)；整體尺寸不不宜過大，以以便于操作作；各部分結(jié)構(gòu)構(gòu)最好方便便拆卸，以以便維修保保養(yǎng)。第2章總總體設(shè)計(jì)方方案在確定機(jī)器器人總體設(shè)設(shè)計(jì)方案前前，我們還還要擬定本本設(shè)計(jì)的基基本步驟及及其要遵循循的一些基基本原則，從從而使設(shè)計(jì)計(jì)方案更合合理。2.1總體體設(shè)計(jì)的思思路設(shè)計(jì)機(jī)器人人大體上可可分為兩個(gè)個(gè)階段：1、系統(tǒng)分分析階段 = 1 * GB3 根

22、據(jù)系系統(tǒng)的目標(biāo)標(biāo)，明確所所采用機(jī)器器人的目的的和任務(wù)。 = 2 * GB3 分析機(jī)機(jī)器人所在在系統(tǒng)的工工作環(huán)境。 = 3 * GBB3 根據(jù)機(jī)器器人的工作作要求，確確定機(jī)器人人的基本功功能和方案案。如機(jī)器器人的自由由度、信息息的存儲量量、計(jì)算機(jī)機(jī)功能、動(dòng)動(dòng)作精度的的要求、所所能抓取的的重量、容容許的運(yùn)動(dòng)動(dòng)范圍、以以及對溫度度、震動(dòng)等等環(huán)境的適適應(yīng)性。2、技術(shù)設(shè)設(shè)計(jì)階段 = 1 * GB3 根據(jù)系系統(tǒng)的要求求確定機(jī)器器人的自由由度和允許許的空間工工作范圍，選選擇機(jī)器人人的坐標(biāo)形形式； = 2 * GB3 擬訂機(jī)機(jī)器人的運(yùn)運(yùn)動(dòng)路線和和空間作業(yè)業(yè)圖； = 3 * GB3 確定驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的的類型； =

23、 4 * GB3 選擇各各部件的具具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)進(jìn)行機(jī)器人人總裝圖的的設(shè)計(jì)； = 5 * GB3 繪制機(jī)機(jī)器人的零零件圖，并并確定尺寸寸。下面結(jié)合本本演示系統(tǒng)統(tǒng)的基本要要求和設(shè)計(jì)計(jì)的基本原原則確定本本系統(tǒng)的方方案。2.2總體體方案的確確定提到總體方方案的確定定，讓我們們重復(fù)一下下本課題的的要求：1、它是一一個(gè)教學(xué)用用的演示系系統(tǒng)。2、我們希希望它不太太大，可以以安置在實(shí)實(shí)驗(yàn)臺上，即即小型化、輕型化。3、為節(jié)約約開支，要要求成本低低。4、在滿足足前幾點(diǎn)的的要求下，盡盡可能的要要造型美觀觀。2.3坐標(biāo)標(biāo)形式的選選擇工業(yè)機(jī)器人人的結(jié)構(gòu)形形式主要有有直角坐標(biāo)標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓圓柱坐標(biāo)結(jié)結(jié)構(gòu)，球坐坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)關(guān)節(jié)

24、型結(jié)構(gòu)構(gòu)四種。各各結(jié)構(gòu)形式式及其相應(yīng)應(yīng)的特點(diǎn)，分分別介紹如如下。1直角坐坐標(biāo)機(jī)器人人結(jié)構(gòu) 直角坐標(biāo)機(jī)機(jī)器人的空空間運(yùn)動(dòng)是是用三個(gè)相相互垂直的的直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的的，如圖22-1(aa)所示。由于直線線運(yùn)動(dòng)易于于實(shí)現(xiàn)全閉閉環(huán)的位置置控制，所所以，直角角坐標(biāo)機(jī)器器人有可能能達(dá)到很高高的位置精精度（m級）。但是，這這種直角坐坐標(biāo)機(jī)器人人的運(yùn)動(dòng)空空間相對機(jī)機(jī)器人的結(jié)結(jié)構(gòu)尺寸來來講，是比比較小的。因此，為為了實(shí)現(xiàn)一一定的運(yùn)動(dòng)動(dòng)空間，直直角坐標(biāo)機(jī)機(jī)器人的結(jié)結(jié)構(gòu)尺寸要要比其他類類型的機(jī)器器人的結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸大得得多。直角坐標(biāo)機(jī)機(jī)器人的工工作空間為為一空間長長方體。直直角坐標(biāo)機(jī)機(jī)器人主要要用于裝配配作業(yè)及搬搬運(yùn)作

25、業(yè)，直直角坐標(biāo)機(jī)機(jī)器人有懸懸臂式，龍龍門式，天天車式三種種結(jié)構(gòu)。2圓柱坐坐標(biāo)機(jī)器人人結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)機(jī)機(jī)器人的空空間運(yùn)動(dòng)是是用一個(gè)回回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及及兩個(gè)直線線運(yùn)動(dòng)來實(shí)實(shí)現(xiàn)的，如如圖2-11.b。這這種機(jī)器人人構(gòu)造比較較簡單，精精度還可以以，常用于于搬運(yùn)作業(yè)業(yè)。其工作作空間是一一個(gè)圓柱狀狀的空間。3球坐標(biāo)標(biāo)機(jī)器人結(jié)結(jié)構(gòu)球坐標(biāo)機(jī)器器人的空間間運(yùn)動(dòng)是由由兩個(gè)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一一個(gè)直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的，如圖圖2-1.c。這種種機(jī)器人結(jié)結(jié)構(gòu)簡單、成本較低低，但精度度不很高。主要應(yīng)用用于搬運(yùn)作作業(yè)。其工工作空間是是一個(gè)類球球形的空間間。4關(guān)節(jié)型型機(jī)器人結(jié)結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機(jī)器器人的空間間運(yùn)動(dòng)是由由三個(gè)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的，如圖

26、圖2-1.d。關(guān)節(jié)節(jié)型機(jī)器人人動(dòng)作靈活活，結(jié)構(gòu)緊緊湊，占地地面積小。相對機(jī)器器人本體尺尺寸，其工工作空間比比較大。此此種機(jī)器人人在工業(yè)中中應(yīng)用十分分廣泛，如如焊接、噴噴漆、搬運(yùn)運(yùn)、裝配等等作業(yè)，都都廣泛采用用這種類型型的機(jī)器人人。關(guān)節(jié)型機(jī)器器人結(jié)構(gòu)，有有水平關(guān)節(jié)節(jié)型和垂直直關(guān)節(jié)型兩兩種。(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)器器人坐標(biāo)形形式由要求可知知本設(shè)計(jì)是是一個(gè)用于于教學(xué)的演演示系統(tǒng)，即即機(jī)器人的的幾個(gè)基本本的動(dòng)作的的演示，為為了滿足設(shè)設(shè)計(jì)的要求求，我們綜綜合考慮以以上幾種坐坐標(biāo)形式的的不同特點(diǎn)點(diǎn)，最終選選用關(guān)節(jié)型型坐標(biāo)。第章結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及及計(jì)算 上一章我

27、們們已經(jīng)確定定了機(jī)器人人的總體設(shè)設(shè)計(jì)方案，那那么本章將將詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)機(jī)器人系系統(tǒng)的具體體每個(gè)自由由度的結(jié)構(gòu)構(gòu)，完成裝裝配圖和全全部零部件件圖的設(shè)計(jì)計(jì)工作，也也將完成一一些標(biāo)準(zhǔn)器器件（如電電機(jī)、軸承承）的選型型工作。我我們將按結(jié)結(jié)構(gòu)分塊，分分步進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)，閱讀讀本章請參參考設(shè)計(jì)的的圖紙。3.1手部部夾持器的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)3.1.11概述機(jī)器人的手手部是機(jī)器器人最重要要的部件之之一，從其其功能和形形態(tài)上看，分分為工業(yè)機(jī)機(jī)器人的手手部和類人人機(jī)器人的的手部。目目前前者應(yīng)應(yīng)用較多，也也較成熟，后后者正在發(fā)發(fā)展中。工業(yè)機(jī)器人人的手部夾夾持器（亦亦稱抓取機(jī)機(jī)構(gòu)）是用用來握持工工件或工具具的部件，由由于被握持持

28、工件的形形狀，尺寸寸，重量，材材料及表面面狀態(tài)的不不同，其手手部結(jié)構(gòu)也也是多種多多樣的，大大部分的手手部結(jié)構(gòu)都都是根據(jù)特特定的工件件要求而專專門設(shè)計(jì)的的，按握持持原理的不不同，常用用的手部夾夾持器分為為如下兩類類： 1夾持式式，包括內(nèi)內(nèi)撐式和外外夾式，常常用的還有有勾托式和和彈簧式等等。2吸附式式，包括氣氣吸式和磁磁吸式等。在設(shè)計(jì)機(jī)器器人末端執(zhí)執(zhí)行器時(shí)，應(yīng)應(yīng)注意以下下問題；1機(jī)器人人末端執(zhí)行行器是根據(jù)據(jù)機(jī)器人作作業(yè)要求來來設(shè)計(jì)的。一個(gè)新的的末端執(zhí)行行器的出現(xiàn)現(xiàn)，就可以以增加一種種機(jī)器人新新的應(yīng)用場場所。因此此，根據(jù)作作業(yè)的需要要和人們的的想象力而而創(chuàng)造的新新的機(jī)器人人末端執(zhí)行行器，將不不斷的擴(kuò)

29、大大機(jī)器人的的應(yīng)用領(lǐng)域域。2機(jī)器人人末端執(zhí)行行器的重量量、被抓取取物體的重重量及操作作力的總和和機(jī)器人容容許的負(fù)荷荷力。因此此，要求機(jī)機(jī)器人末端端執(zhí)行器體體積小、重重量輕、結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊。3機(jī)器人人末端執(zhí)行行器的萬能能性與專用用性是矛盾盾的。萬能能末端執(zhí)行行器在結(jié)構(gòu)構(gòu)上很復(fù)雜雜，甚至很很難實(shí)現(xiàn)，例例如，仿人人的萬能機(jī)機(jī)器人靈巧巧手，至今今尚未實(shí)用用化。目前前，能用于于生產(chǎn)的還還是那些結(jié)結(jié)構(gòu)簡單、萬能性不不強(qiáng)的機(jī)器器人末端執(zhí)執(zhí)行器。從從工業(yè)實(shí)際際應(yīng)用出發(fā)發(fā)，應(yīng)著重重開發(fā)各種種專用的、高效率的的機(jī)器人末末端執(zhí)行器器，加之以以末端執(zhí)行行器的快速速更換裝置置，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)機(jī)器人多多種作業(yè)功功能，而不不主張用一

30、一個(gè)萬能的的末端執(zhí)行行器去完成成多種作業(yè)業(yè)。因?yàn)檫@這種萬能的的執(zhí)行器的的結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜且造價(jià)昂昂貴。4通用性性和萬能性性是兩個(gè)概概念，萬能能性是指一一機(jī)多能，而而通用性是是指有限的的末端執(zhí)行行器，可適適用于不同同的機(jī)器人人，這就要要求末端執(zhí)執(zhí)行器要有有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)機(jī)械接口（如如法蘭），使使末端執(zhí)行行器實(shí)現(xiàn)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化和積積木化。5機(jī)器人人末端執(zhí)行行器要便于于安裝和維維修，易于于實(shí)現(xiàn)計(jì)算算機(jī)控制。用計(jì)算機(jī)機(jī)控制最方方便的是電電氣式執(zhí)行行機(jī)構(gòu)。因因此，工業(yè)業(yè)機(jī)器人執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的的主流是電電氣式，其其次是液壓壓式和氣壓壓式（在驅(qū)驅(qū)動(dòng)接口中中需要增加加電-液或或電-氣變變換環(huán)節(jié)）。3.1.22手部的結(jié)結(jié)構(gòu)和手指指形

31、狀的確確定在本系統(tǒng)中中，抓重為為2N,手指開開合5100，我們決決定選擇滑滑槽杠桿支支點(diǎn)回轉(zhuǎn)手手部。這種種結(jié)構(gòu)可通通過各桿之之間的角度度或桿長，改改變握力的的大小及指指間的開閉閉角。其優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，動(dòng)動(dòng)作靈活，夾夾持范圍大大，這種手手部的結(jié)構(gòu)構(gòu)比較簡單單，工作原原理清晰易易懂，也是是機(jī)器人較較常用的結(jié)結(jié)構(gòu)，這些些都合乎教教學(xué)演示的的要求，缺缺點(diǎn)是工件件直徑誤差差會引起夾夾持后工件件的中心發(fā)發(fā)生移動(dòng)。指端采用用V塊型式，也也是機(jī)器人人手指形狀狀中較常用用的形式，同同時(shí)手部用用法蘭與手手腕聯(lián)接，使使手部能與與腕部方便便地裝拆，從從而提高通通用性。如圖3-11所示是本本系統(tǒng)的手手部結(jié)構(gòu)示示意圖

32、，具具體結(jié)構(gòu)和和零部件尺尺寸參見設(shè)設(shè)計(jì)圖紙。圖 3 SEQ 圖 * ARABIC s 1 11手部結(jié)構(gòu)構(gòu)簡圖3.1.33手部驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的計(jì)算算和電機(jī)的的選擇1握力計(jì)計(jì)算由初始設(shè)計(jì)計(jì)可知，GG=2（N）握力 N=G其中方方位系數(shù)，它它與手指和和工件的形形狀，以及及手指夾持持工件的方方位有關(guān)。此處，按按手指是水水平放置，夾夾持垂直的的工件，VV型指端夾夾圓形棒料料的情況考考慮。取=22.9411其中f手指與工工件的摩擦擦系數(shù)，取取f=0.17。所以N =GG=2.9945=14.7(N) (33-1)結(jié)論當(dāng)今世界已已有很多機(jī)機(jī)器人，其其中有900%以上都都應(yīng)用于制制造業(yè)，無無論在制造造技術(shù)方面面，還

33、是在在推廣使用用方面機(jī)器器人都和工工業(yè)自動(dòng)化化密切相關(guān)關(guān)近年來我國國機(jī)器人研研究工作進(jìn)進(jìn)入一個(gè)嶄嶄新的新時(shí)時(shí)期，然而而機(jī)器人并并沒有真正正的普及，其其主要的原原因在于：一、經(jīng)費(fèi)費(fèi)不足；二二、缺少專專門的機(jī)器器人研究的的高水平的的技術(shù)人員員。這無疑疑對教育培培訓(xùn)提出高高的要求，正正是針對這這一要求，本本設(shè)計(jì)本著著為學(xué)生提提供一個(gè)可可行的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)為目目的，研制制一套便于于學(xué)習(xí)者學(xué)學(xué)習(xí)的機(jī)器器人教學(xué)演演示系統(tǒng)。本文所做做的主要工工作有：1總體方方案的確定定。經(jīng)綜合考慮慮，確定采采用關(guān)節(jié)型型坐標(biāo)形式式，具有腰腰部回轉(zhuǎn)、大小臂部部回轉(zhuǎn)、腕腕部伸縮、腕部回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)五個(gè)自由由度的運(yùn)動(dòng)動(dòng)，使整體體的結(jié)構(gòu)小小型化

34、，在在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)上，采用用一個(gè)電機(jī)機(jī)控制一個(gè)個(gè)自由度的的運(yùn)動(dòng)。2機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研研制。機(jī)械結(jié)構(gòu)比比較復(fù)雜，從從整體布局局來看，實(shí)實(shí)現(xiàn)了模塊塊化，大量量采用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化、模塊塊化的通用用元配件，從從而使成本本大為降低低，具有顯顯著的技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)性。各自由度度自成體系系，又能協(xié)協(xié)調(diào)的組織織在一起，其其各個(gè)部分分連接處線線條分明、直觀性好好，其各個(gè)個(gè)部分可以以分別拆卸卸，快速更更換，方便便維修。綜上，通過過近三個(gè)月月的畢業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)，經(jīng)過過資料的收收集、方案案的選擇比比較和論證證，到分析析計(jì)算，再再到工程圖圖紙的繪制制以及畢業(yè)業(yè)設(shè)計(jì)論文文的撰寫等等各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)，我對大大學(xué)四本科科階段的知知識有了一一個(gè)整體的的深

35、層次的的理解，同同時(shí)對工程程的理解更更加深刻和和準(zhǔn)確。因因此，通過過畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)預(yù)期目標(biāo)。致謝我由衷的感感謝我的指指導(dǎo)老師陳陳對我的的學(xué)習(xí)、工工作、以及及課題的研研究和論文文撰寫過程程中面臨的的問題所給給的細(xì)心指指導(dǎo)和無私私幫助，也也感謝教研室全體體老師、支支持我的其其他老師和和同學(xué)對我我的熱心幫幫助。謹(jǐn)向?qū)徳u本本文的各位位專家、老老師致意！ 20007年月日參考文文獻(xiàn)1 劉劉德滿 尹尹朝萬.機(jī)機(jī)器人智能能控制技術(shù)術(shù).東北大學(xué)學(xué)出版社,200112 EE.H.尤尤列維奇.機(jī)器人和和機(jī)械手控控制系統(tǒng).新時(shí)代出出版社,220013 宗宗偉剛.機(jī)機(jī)器人機(jī)械械系統(tǒng)原理理理論方法法和算法.機(jī)械工業(yè)

36、業(yè)出版社,200334 SShimoon Y.Handdbookk of Induustriial RRobotticsM.Johnn Willey aand SSons,200005 張張福學(xué).機(jī)機(jī)器人學(xué)-智能機(jī)器器人傳感技技術(shù).電子子工業(yè)出版版社,200006 劉劉寶廷 程樹康.步進(jìn)電機(jī)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與與控制.哈哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)出版版社,19991附 錄 1Mechaanicaal deesignn The bbrieff inttroduuctioon off mecchaniical desiign Desiggn prrocesss Machiine iis thhe coombinnat

37、ioon off orgganizzatioon annd otther elemmentss , cchangges, trannsmitts orr usees ennergyy andd forrce ffor bbenefficiaal usse orr spoort eexampple hhas eenginne, tturbiine, vehiicle, hoiist, prinntingg macchinee, waasherr andd cinnecammera .It is nnot tthe ffinisshed prodduct of ggenuiine mmachiin

38、e tthat a loot off priincipples thatt appply tto maachinne deesignn andd forrce llaws alsoo appply tto , is ffrom the filees cuupboaard aand ccoverr of wheeel huub too apppearaance and nucllear presssuree vesssel. Thiis teerminnologgy offmecchaniical desiign is moree morre geeneraalizeed thhan machhine desiign, it ,inccludiing mmachiine ddesiggn. FFor ssome insttrumeents, if