焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

《焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】（70頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 班 級(jí)： 姓 名 ： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 題 目： 焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) of 指導(dǎo)教師： 職稱 : 職稱 : 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 20**年 **月 **日 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 中期報(bào)告 撰寫內(nèi)容要求： 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r : 本階段的主要任務(wù)是完成了外文文獻(xiàn)的翻譯，對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了更深層次的分析和理解，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)受力的分析。通過(guò)以上分析，基本上完成了機(jī)械手的三維裝配圖，同時(shí)深刻體會(huì)到 件功能的強(qiáng)大；大概了解了機(jī)械結(jié)構(gòu)在選用過(guò)程中所依據(jù)的原則。 定了開題報(bào)告中擬采用的諧波 齒輪傳動(dòng)型機(jī)械手。原因是現(xiàn)有的諧波減速器尺寸過(guò)大（最小的剛輪直徑為 25超過(guò)了設(shè)計(jì)要求的工作區(qū)間 (0因此決定采用另一種結(jié)構(gòu)形式。 兩臂組成。關(guān)節(jié)型機(jī)器人以臂部各相鄰部件的相對(duì)角位移為運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。動(dòng)作靈活，所占空間小，工作范圍大，能在狹窄空間內(nèi)饒過(guò)各種障礙物。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 圖 1 設(shè)計(jì)整體為 4個(gè)自由度。分別為： 焊槍相對(duì)于小臂回轉(zhuǎn)； 小臂相對(duì)大臂回轉(zhuǎn)； 大臂相對(duì)機(jī)架回轉(zhuǎn)； 機(jī)架在水平有一個(gè)腰部回轉(zhuǎn)。 電機(jī)采用伺服電機(jī)。 下： 著大臂回轉(zhuǎn)，小臂回轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)焊槍和焊點(diǎn)的距離，使焊槍能夠接觸到焊點(diǎn)。最后腕部回轉(zhuǎn)，使焊槍能夠垂直于焊點(diǎn)，以完成焊接作業(yè)。 臂回轉(zhuǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖 2。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 圖 2 左側(cè)為電機(jī)，帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸和腕部剛性連接，從而帶動(dòng)腕部回轉(zhuǎn)。軸和小臂殼體之間加一個(gè)深溝球軸承，以抵消徑向力，達(dá)到相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的目的；小臂殼體和腕部加一個(gè)角接觸球軸承，以抵消徑向力和軸向力，從而使他們可以產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 計(jì)如圖 3 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 圖 3 電機(jī)安裝在底座上，帶動(dòng)一個(gè)小齒輪，小齒輪帶動(dòng)大齒輪，大齒輪和殼體剛性連接。殼體和底座間加一個(gè)角接觸球軸承以實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 存在問(wèn)題及解決措施 : 機(jī)械臂為大臂小臂兩節(jié)，要求工作區(qū)間 0滿足工作區(qū)間要求，所以需要擴(kuò)大 1/3倍。因?yàn)?2≥ 2以當(dāng) a=602=2 A≈ 60 由于一般的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出的力矩較小，需要通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)增加力矩，提高帶負(fù)載能力。對(duì)機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一般要求有 : (l)結(jié)構(gòu)緊湊，即具有相同的傳動(dòng)功率和傳動(dòng)比時(shí)體積最小，重量最輕。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 注： 1） 正文：宋體小四號(hào)字，行距 20 磅 ，單面打??；其他格式要求與畢業(yè)論文相同。 2） 中期報(bào)告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊(cè)。(2)傳動(dòng)剛度大，即由驅(qū)動(dòng)器的輸出軸到連桿關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸在相同的扭矩時(shí)。角度變形要小，這樣可以提高整機(jī)的固有頻率，并大大減小整機(jī)的低頻振動(dòng) ; (3)回差要小，即由止轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)時(shí)空行程要小，這樣可以得到較高的位置控制精度 ; (4)壽命長(zhǎng)、價(jià)格低。 為了減小機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程的沖擊和振動(dòng)，并且不降低控制精度，采用了齒形帶傳動(dòng)。 齒形帶傳動(dòng) 是同步帶的一種，用來(lái)傳遞平行軸的運(yùn)動(dòng)。 齒輪帶的傳動(dòng)比計(jì)算公式為： i=2=2 做裝配圖過(guò)程中總是出現(xiàn)報(bào)警等命令，致使工作無(wú)法正常進(jìn)行。 其次，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的理解還不是很到位等。 通過(guò)與同學(xué)的探討及老師的指點(diǎn)，使我對(duì)自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)有了更深一步的認(rèn)識(shí)。我深深明白了設(shè)計(jì)與實(shí)際要緊密結(jié)合，要多動(dòng)腦，勤思考。平時(shí)要多練習(xí)軟件。 后期工作安排 : 1算并核算選型。 3制設(shè)計(jì)相關(guān)的零件 圖和裝配圖。 5寫畢業(yè)論文。 7周：準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 開題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述 背景和研究意義 : 機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)與一般的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，既具有類 似性，又有其獨(dú)特性。從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度來(lái)看，機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)可看作是一系列連桿通過(guò)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、移動(dòng)關(guān)節(jié)連接起來(lái)的開式運(yùn)動(dòng)鏈。 與一般機(jī)構(gòu)相比，機(jī)器人的開鏈結(jié)構(gòu)型式具有靈巧性和空間可達(dá)性等，但由于開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)實(shí)際上是一系列懸臂桿件串聯(lián)而成的，機(jī)械誤差和彈性變形的累計(jì)，影響機(jī)器人的剛度和精度。因此，機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)既要滿足強(qiáng)度要求，又要考慮剛度和精度。另一方面，機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)，是整個(gè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，無(wú)論是結(jié)構(gòu)的緊湊性、靈巧性，還是在運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性、快速性等伺服性能，都比一般機(jī)構(gòu)有更 高的要求。 對(duì) 焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行研究，目的是尋找在不同要求下最優(yōu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以最大效益的滿足生產(chǎn)需要。 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 : 點(diǎn)焊機(jī)器人雖然有多種結(jié)構(gòu)形式，但大體上都可以分為 3大組成部分，即機(jī)器人本體、點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。目前應(yīng)用較廣的點(diǎn)焊機(jī)器人，其本體形式為直角坐標(biāo)簡(jiǎn)易型及全關(guān)節(jié)型。前者可具有 1～ 3 個(gè)自由度，焊件及焊點(diǎn)位置受到限制；后者具有 5～ 6 個(gè)自由度，能在可到達(dá)的工作區(qū)間內(nèi)任意調(diào)整焊鉗姿態(tài)，以適應(yīng)多種形式結(jié)構(gòu)的焊接。 焊接機(jī)器人基本上都屬于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人、液壓驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人 這兩類工業(yè)機(jī)器人，弧焊機(jī)器人大多采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，因?yàn)楹笜屩亓恳话愣荚?10焊機(jī)器人由于焊鉗重量都超過(guò) 35有采用液壓驅(qū)動(dòng)方式的，因?yàn)橐簤候?qū)動(dòng)機(jī)器人抓重能力大，但大多數(shù)點(diǎn)焊機(jī)器人仍是采用大功率伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因它成本較低，系統(tǒng)緊湊。工業(yè)機(jī)器人是由機(jī)械手、控制器、驅(qū)動(dòng)器和示教盒 4 個(gè)基本部分構(gòu)成。對(duì)于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，控制器和驅(qū)動(dòng)器一般裝在一個(gè)控制箱內(nèi)，而液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，液壓驅(qū)動(dòng)源單獨(dú)成一個(gè)部件，現(xiàn)分別簡(jiǎn)述如下： 機(jī)械手 機(jī)器人機(jī)械手又稱操作機(jī)，是機(jī)器人的操作部分，由它直接帶動(dòng)末端操作器。實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)和操作，它的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，完全根據(jù)任務(wù)需要而定，其追求的目標(biāo)是高精度、高速度、高靈活性、大工作空間和模塊化?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)形式有如下 3 種： 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1、機(jī)床式 這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)類似機(jī)床。其達(dá)到空間位置的 3個(gè)運(yùn)動(dòng)。是由直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成，其末端操作器的姿態(tài)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成，這種形式的機(jī)械手優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)學(xué)模型簡(jiǎn)單，控制精度容易提高；缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)較龐大，占地面積大、工作空間小。簡(jiǎn)易和專用焊接機(jī)器人常采用這種形式。 2、全關(guān)節(jié)式 這種機(jī)械手的結(jié)構(gòu)類似人的腰部和手部，其位置和姿態(tài) 全部由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。這是工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手最普遍的結(jié)構(gòu)形式。其特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)緊湊、靈活性好、占地面積小、工作空間大，缺點(diǎn)是精度高、控制難度大。偏置式與正置式的區(qū)別是手腕關(guān)節(jié)置于小臂的外側(cè)或小臂活動(dòng)范圍，但其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型要復(fù)雜一些。目前焊接機(jī)器人主要采用全關(guān)節(jié)式機(jī)械手。 3、平面關(guān)節(jié)式 這種機(jī)械手的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是上下運(yùn)動(dòng)由直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成，其他運(yùn)動(dòng)均由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)在垂直方向剛度大，水平方向又十分靈活，較適合以插裝為主的裝配作業(yè)，所以被裝配機(jī)器人廣泛采用。 機(jī)器人機(jī)械手的具體結(jié)構(gòu)雖然多種多樣，但都是由 常用的機(jī)構(gòu)組合而成。現(xiàn)以美國(guó) 械手為例來(lái)簡(jiǎn)述其內(nèi)部機(jī)構(gòu)，它是由機(jī)座、大臂、小臂、手腕 4 部分構(gòu)成，機(jī)座與大臂、大臂與小臂、小臂與手腕有 3 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，以保證達(dá)到工作空間的任意位置，手腕中又有 3 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)：腕轉(zhuǎn)、腕曲、腕擺，以實(shí)現(xiàn)末端操作器的任意空間姿態(tài)。手腕的端部為一法蘭，以連接末端操作器。 每個(gè)關(guān)節(jié)都由一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)， 械手是采用齒輪減速、桿傳動(dòng)，但不同廠家采用的機(jī)構(gòu)不盡相同，減速機(jī)構(gòu)常用的是 4種方式：齒輪、諧波減速器、滾珠絲杠、蝸輪蝸桿。傳動(dòng)方式有桿傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng) 、齒輪傳動(dòng)等。其技術(shù)關(guān)鍵是要保證傳動(dòng)雙向無(wú)間隙 ( 即正反傳動(dòng)均無(wú)間隙 ) ，這是機(jī)器人精度的機(jī)械保證，當(dāng)然還要求效率高，機(jī)構(gòu)緊湊。 主要內(nèi)容及研究方案、研究方法或措施 主要內(nèi)容： 本設(shè)計(jì)研究汽車車身焊接的機(jī)械手，以完成汽車的車身、底盤等重要部位的焊接工作。 進(jìn)行機(jī)械手的原理方案設(shè)計(jì)，比較并提出系統(tǒng)的總體方案。 根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)焊接機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械手和焊接設(shè)備的機(jī)械接口等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。 技術(shù)要求： 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 腰部回轉(zhuǎn)最大角度 280度； 擺動(dòng)最大角度 120 度； 直線位移范圍 0 研究方案、研究方法或措施： 先把本設(shè)計(jì)模塊化處理，它包含選型（坐標(biāo)型式），腰部回轉(zhuǎn)，手臂俯仰，直線位移，焊槍與手臂結(jié)合 5部分。細(xì)化每部分的設(shè)計(jì)思路如下表： 1 2 3 4 坐標(biāo)型式 直角坐標(biāo)式 圓柱坐標(biāo)式 球坐標(biāo)式 關(guān)節(jié)式 腰部回轉(zhuǎn) 齒輪傳動(dòng) 蝸輪蝸桿 帶傳動(dòng) 手臂俯仰 齒輪傳動(dòng) 蝸輪蝸桿 帶傳動(dòng) 直線位移 齒條傳動(dòng) 液壓傳動(dòng) 氣壓傳動(dòng) 滾珠絲杠副 焊槍手臂結(jié)合 夾持式 吸附式 如圖可得：可 能采用的方案共： 488 種 本設(shè)計(jì)研究汽車車身焊接的機(jī)械手，以完成汽車的車身、底盤等重要部位的焊接工作。 方案一：直角坐標(biāo)式機(jī)械手，蝸輪蝸桿傳動(dòng)，直線位移液壓傳動(dòng)，焊槍手臂結(jié)合吸附式。 方案二：關(guān)節(jié)式機(jī)械手，齒輪傳動(dòng)，直線位移滾珠絲杠副。焊槍手臂夾持式。 方案三：直角坐標(biāo)式機(jī)械手，齒輪傳動(dòng)，直線位移齒條傳動(dòng)，焊槍手臂結(jié)合夾持式。 方案四：球坐標(biāo)式機(jī)械手，齒輪傳動(dòng)，直線位移氣壓傳動(dòng)，焊槍手臂結(jié)合吸附式。 本設(shè)計(jì)中要求腰部回轉(zhuǎn)和手臂俯仰，加工范圍較大；盡可能減少機(jī)體空間更優(yōu)；并要求進(jìn)行 電焊，因此對(duì)位置精度要求較高；焊槍要長(zhǎng)時(shí)間工作。 因此選用方案二為最優(yōu)方案。 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作 重點(diǎn)： 1、原理方案的確定 2、主要參數(shù)的確定 3、機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 難點(diǎn)： 各個(gè)部分的準(zhǔn)確定位； 合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)以滿足設(shè)計(jì)要求； 前期已開展工作： 在對(duì)焊接機(jī)械手有足夠的了解之后，對(duì)設(shè)計(jì)提出構(gòu)想，初步構(gòu)想如圖： 在設(shè)計(jì)中，機(jī)械手的關(guān)節(jié)均采用轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的形式，每個(gè)關(guān)節(jié)由兩個(gè)箱體所組成。兩個(gè)箱體之間安裝有能夠承受徑向和軸向載荷的深溝球軸承，通過(guò)軸 承的傳遞實(shí)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，即能實(shí)現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。 由于電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)快，需要減速。因此箱體內(nèi)部集成了一個(gè)諧波減速器，電機(jī)安裝在與箱體 1 相連的連桿 A 內(nèi)部，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)諧波減速器減速傳遞到箱體 2，箱體 2帶動(dòng)與其相連的連桿 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 關(guān)節(jié)傳動(dòng)原理如圖所示： 本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，故關(guān)節(jié)均采用上述的結(jié)構(gòu)，分別為兩種運(yùn)動(dòng) :俯仰和回轉(zhuǎn)。需要實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)動(dòng)作的關(guān)節(jié)，把連桿安裝在箱體的中軸線 上 ;需要實(shí)現(xiàn)俯仰動(dòng)作的關(guān)節(jié)，把連桿安裝在箱體的側(cè)壁。 對(duì)于直線位移部分： 導(dǎo)軌副的選用：需要承受的載荷不大，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高，因此，決定選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。 絲桿螺母副的選用：伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)絲桿螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，要滿足定位精度，滑動(dòng)滑動(dòng)絲桿副無(wú)能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到。滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙。 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫） 1受設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱相關(guān)資料，了解課題的背景和發(fā)展?fàn)顩r。 4解學(xué)習(xí)常用機(jī)械手設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，初步原理方案的提出。 6周：設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化比較，論證并選擇最優(yōu)方案。 7械手腰部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 9械手搖臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 11械手與焊接設(shè)備的機(jī)械接口設(shè)計(jì)。 13：設(shè)計(jì)機(jī)械手與焊接設(shè)備的接口。 14制相關(guān)設(shè)計(jì)的零件圖和裝配圖。 16寫畢業(yè)論文。 19周：準(zhǔn)備答辯。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5 指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 參考文獻(xiàn) [1]李雷陣，胡小建，王求 .《全國(guó)機(jī)械裝備先進(jìn)制造技術(shù) {廣州 )高峰論壇》 械工業(yè)出 版社， 2005 [2]李坤，楊家軍 .《 5自由度焊接機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究》：機(jī)器人技術(shù)，機(jī)械工程師 2007 年第 4期 [3]張建民 .《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》第三版 [4]尹志強(qiáng) .《系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 . 機(jī)械工業(yè)出版社 [5]張利萍 M]學(xué)工業(yè)出版社， 2005:1[6]楊東邦 M]國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1998 [7]8]王政 機(jī)械工業(yè)出版社， 2003. 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I 摘 要 本設(shè)計(jì)為焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要研究?jī)?nèi)容：腰部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；大、小臂和腕部回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)由整體布局入手，參考現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的相關(guān)設(shè)計(jì)，初步確定腰部的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而確定電機(jī)的選型，安裝等相關(guān)設(shè)計(jì)。在機(jī)械臂的靈活和精度的前提下完成總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，從而確定本設(shè)計(jì)的機(jī)械臂各個(gè)主要零部件的設(shè)計(jì)。 在主要零部件的設(shè)計(jì)中，主要包括腰部殼體的設(shè)計(jì)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸承的選擇、電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算、大小臂的結(jié)構(gòu)和固定等 。 本設(shè)計(jì)整體在現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)上做了修改，使得它能夠更好的滿足本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、外形尺寸小、設(shè)備費(fèi)用低、運(yùn)轉(zhuǎn)安全、操作方便、便于維修和管理。 關(guān)鍵詞： 機(jī)械手；諧波減速器；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 充值后就可以下載此設(shè)計(jì)說(shuō)明書。全套資料包含有相應(yīng)的明書（附帶：中期報(bào)告、開題報(bào)告、外文翻譯）和紙（共計(jì) 9 張圖紙）。 需要全套資料的朋友請(qǐng) 加1： 1459919609 或 2： 1969043202， 需要其他設(shè)計(jì)題目直接聯(lián)系?。?！ he of of of of by to of of so as to of of on on of to of of of of of of of in so it of of to 錄 1 緒論 .......................................................................................................................................... 1 器人簡(jiǎn)介 ............................................................................................................................ 1 機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用 ................................................................................................... 2 點(diǎn)焊機(jī)器人介紹及其研究意義 ................................................................................... 4 機(jī)器人的組成 ............................................................................................................... 6 械手的組成 ........................................................................................................................ 8 文主要研究工作 .............................................................................................................. 10 2 機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu) ...................................................................................................... 11 械手總體結(jié)構(gòu)的類型 ...................................................................................................... 11 計(jì)具體采用方案 .............................................................................................................. 12 3 機(jī)械手腰部機(jī)座 ........................................................................................................... 14 械手腰部機(jī)座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 14 械手腰 部機(jī) 座設(shè)計(jì)的具體采用方案 .............................................................................. 14 動(dòng)機(jī)的選擇 ...................................................................................................................... 15 速器的選擇 ...................................................................................................................... 16 的選擇 .............................................................................................................................. 17 4 機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................... 19 計(jì)具體采用方案 .............................................................................................................. 20 臂電動(dòng)機(jī)的選擇 .............................................................................................................. 20 臂減速器的相關(guān)計(jì)算 ...................................................................................................... 21 臂電動(dòng)機(jī)的選擇 .............................................................................................................. 22 臂減速器的相關(guān)計(jì)算 ...................................................................................................... 23 5 機(jī)械手腕部的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) ................................................................................. 26 部電動(dòng)機(jī)的選擇 .............................................................................................................. 26 部減速器的選擇 .............................................................................................................. 26 6 軸承的選用與校核 ...................................................................................................... 28 7 結(jié)論 ...................................................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 謝 ................................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 ................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 ...................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1 緒論 1 1 緒論 器人簡(jiǎn)介 工業(yè)機(jī)器人（英語(yǔ)： 稱 廣泛適用的能夠自主動(dòng)作，且多軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備。它們?cè)诒匾闆r下配備有傳感器，其動(dòng)作步驟包括靈活的，轉(zhuǎn)動(dòng)都是可編程控制的（即在工作過(guò)程中，無(wú)需任何外力的干預(yù)）。它們通常配備有機(jī)械手、刀具或其他可裝配的的加工工具，以及能夠執(zhí)行搬運(yùn)操作與加工制造的任務(wù)。機(jī)器人是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給機(jī)器人下的定義： “ 一種可編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、零件、工具的 操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng) [1]。 ” 工業(yè)機(jī)器人在經(jīng)歷了長(zhǎng)期發(fā)展后，已經(jīng)成為制造業(yè)中不可缺少的核心設(shè)備。同時(shí)隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，各種各樣的機(jī)器人也被開發(fā)出來(lái)去適應(yīng)制造領(lǐng)域意外的各個(gè)行業(yè)。這些機(jī)器人作為機(jī)器人家族的后起之秀，由于其用途廣泛而大有后來(lái)居上之勢(shì)，仿形機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等各種用途的特種機(jī)器人紛紛面世，而且正以飛快的速度向?qū)嵱没~進(jìn)。 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(cè)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(duì)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(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)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(zhǎng)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(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 器人的發(fā)展及應(yīng)用 1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾 ·恰佩克在他的科幻小說(shuō)《羅薩姆的機(jī)器人萬(wàn)能公司》中，根據(jù) 克文，原意為 “ 勞役、苦工 ” )和 蘭文，原意為 “ 工人 ” )，創(chuàng)造出 “ 機(jī)器人 ” 這個(gè)詞。 1939 年 美國(guó)紐約世博會(huì)上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人 由電纜控制，可以行走，會(huì)說(shuō) 77 個(gè)字，甚至可以抽煙，不過(guò)離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對(duì)家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。 1942 年 美國(guó)科幻巨匠阿 西莫夫提出 “ 機(jī)器人三定律 ” 。雖然這只是科幻小說(shuō)里的創(chuàng)造，但后來(lái)成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。 1954 年 美國(guó)人喬治 ·德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人，并注冊(cè)了專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。 1956 年 在達(dá)特茅斯會(huì)議上，馬文 ·明斯基提出了他對(duì)智能機(jī)器的看法：智能機(jī)器 “ 能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型，如果遇到問(wèn)題，能夠從抽象模型中尋找解決方法 ” 。這個(gè)定義影響到以后 30 年智能機(jī)器人的研究方向。 1959 年 德沃爾與美國(guó)發(fā)明家約瑟夫 ·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。隨 后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠 —— 司。由于英格伯格對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為 “ 工業(yè)機(jī)器人之父 ” 。 1962 年 — 1963 年 傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。人們?cè)囍跈C(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器，包括 1961 年恩斯特采用的觸覺傳感器，托莫維奇和博尼 1962 年在世界上最早的 “ 靈巧手 ” 上用到了壓力傳感器，而麥卡錫 1963 年則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng)，并在 1965 年，幫助 出了世界上第一個(gè)帶有視覺傳感器，能識(shí)別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。 1965 年 約翰 ·霍普金斯大 學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研制出 器人。 經(jīng)能通過(guò)聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。 20 世紀(jì) 60 年代中期開始，美國(guó)麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國(guó)愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。美國(guó)興起研究第二代帶傳感器、 “ 有感覺 ” 的機(jī)器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。 1968 年 美國(guó)斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人 帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木 ,不過(guò)控制它的計(jì)算機(jī)有一個(gè)房間那么大。 以算是世界第一臺(tái)智能機(jī)器人，拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。 1973 年 世界 上第一次機(jī)器人和小型計(jì)算機(jī)攜手合作，就誕生了美國(guó) 司的機(jī)器人 1978 年 美國(guó) 司推出通用工業(yè)機(jī)器人 標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 完全成熟。 今仍然工作在工廠第一線。 1984 年 英格伯格再推機(jī)器人 種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預(yù)言： “ 我要讓機(jī)器人擦地板，做飯，出去幫我洗車，檢查安全 ” 。 1999 年 日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶 (當(dāng)即銷售一空，從此娛樂機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn) 普通家庭的途徑之一。 2002 年 丹麥 司推出了吸塵器機(jī)器人 能避開障礙，自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線，還能在電量不足時(shí)，自動(dòng)駛向充電座。 目前世界上銷量最大、最商業(yè)化的家用機(jī)器人。 2006 年 6 月，微軟公司推出 器人模塊化、平臺(tái)統(tǒng)一化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，比爾 ·蓋茨預(yù)言，家用機(jī)器人很快將席卷全球。 機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展將很快，應(yīng)用范圍更大，如設(shè)計(jì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸、醫(yī)藥、科學(xué)研究等各個(gè)方面。 總的趨勢(shì)是提高工作精度和運(yùn)動(dòng)速度，增加機(jī)構(gòu)的 自由度以提高通用性和靈活性 。 降低結(jié)構(gòu)自重，逐步采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊式組合結(jié)構(gòu)，開發(fā)傳感器技術(shù)和機(jī)器人語(yǔ)言，同時(shí)根據(jù)內(nèi)部信息和環(huán)境信息來(lái)控制機(jī)器人，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展正從各個(gè)方面顯露出它的強(qiáng)大勢(shì)頭。從近幾年來(lái)國(guó)際工業(yè)機(jī)器人會(huì)議上綜合的情況來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的重點(diǎn)是具有智能的高級(jí)機(jī)器人以及低成本、穩(wěn)定可靠的用于自動(dòng)化生產(chǎn)的機(jī)器人。 空間探索、能源問(wèn)題和人工智能是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)三大課題。人工智能主要內(nèi)容之一就是關(guān)于智能機(jī)器人的研究。感受外界信息，理解和記憶信息，規(guī)劃行動(dòng)，人機(jī)對(duì) 話，是智能機(jī)器人發(fā)展的四個(gè)主要問(wèn)題。在空間探索領(lǐng)域中，機(jī)器人技術(shù)具有美好的發(fā)展前景和廣泛的應(yīng)用價(jià)值，空間自動(dòng)加工工廠；開發(fā)宇宙空間的高級(jí)自治系統(tǒng)；在空間裝配的自重復(fù)系統(tǒng)等。 本世紀(jì)以來(lái)，人類開始有計(jì)劃地開發(fā)海洋，開發(fā)食物、能源和物質(zhì)來(lái)源。機(jī)器人是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果之一。人們常常把新出現(xiàn)的技術(shù)用來(lái)制造機(jī)器人，再將機(jī)器人應(yīng)用到新技術(shù)領(lǐng)域中去。為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，人們把大部分智能技術(shù)結(jié)合起來(lái)，使之向更高級(jí)的機(jī)器人 —— 智能機(jī)器人發(fā)展，這已成為機(jī)器人的一個(gè)發(fā)展方向。 相對(duì)于人來(lái)說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人的工作準(zhǔn)確性高，工作速 度高，負(fù)載能力大，耐久力強(qiáng)，重復(fù)性好，所以工業(yè)機(jī)器人獲得了廣泛應(yīng)用，顯示了很好的效能。 從目前情況看，工業(yè)機(jī)器人的研究、制造和使用者都希望能更加擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，例如：由計(jì)算機(jī)控制的具有適應(yīng)性控制的裝配用機(jī)器人、焊接機(jī)器人、實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制的機(jī)器人、清理鑄件的機(jī)器人，建筑用機(jī)器人，地下工作機(jī)器人，消防用機(jī)器人，城市垃圾處理機(jī)器人，看護(hù)病人的機(jī)器入，協(xié)助料理殘廢人生活的機(jī)器人，海洋開發(fā)機(jī)器人，空間開發(fā)機(jī)器人等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 目前，智能機(jī)器人已從基礎(chǔ)研究發(fā)展為應(yīng)用研究，今后逐漸推廣應(yīng)用。具有感覺和識(shí)別功能 （ 特別是視覺 ） 的機(jī)器 人已經(jīng)用于自動(dòng)檢修和裝配作業(yè)。能在極限作業(yè)環(huán)境中工作的極限作業(yè)機(jī)器人等等都在加緊研究開發(fā)之中。 a. 手部機(jī)構(gòu)的多功能化：日前的工業(yè)機(jī)器人的手大部分只有兩個(gè)手指，相當(dāng)于一種夾持器的功能。機(jī)器人的手將逐漸發(fā)展為多關(guān)節(jié)、多手指并具有人工觸覺的人造手。 b. 采用并行處理的復(fù)合控制：由于微電子技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的性能大幅提高，從而可以利用多個(gè)微處理器對(duì)各種感覺 (如視覺、觸覺等 )信息進(jìn)行并行處理，并控制機(jī)器人多功能的手快速地完成更復(fù)雜的工作。 c. 步行機(jī)的研究，它能使機(jī)器人的車輛方式發(fā)展為多關(guān)節(jié)的 步行方式。隨著生物工程的迅速發(fā)展，人類步行控制和動(dòng)物步行機(jī)理的研究更為深入，引用這些機(jī)理將使步行機(jī)性能顯著提高。 d. 識(shí)別功能的提高：從識(shí)別物體 (或零件 )的位置和形狀發(fā)展為識(shí)別物體的姿態(tài)和顏色，并達(dá)到實(shí)用，使機(jī)器人能夠快速地識(shí)別更復(fù)雜的物體。 焊機(jī)器人介紹及其研究意義 點(diǎn)焊機(jī)器人（ 于點(diǎn)焊自動(dòng)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。世界上第一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)于 1965 年開始使用，是美國(guó) 司推出的 器人，中國(guó)在 1987 年自行研制成第一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人 ──華宇 -Ⅰ 型點(diǎn)焊機(jī)器人。點(diǎn)焊機(jī)器人由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、示教盒和點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)幾部分組成，由于為了適應(yīng)靈活動(dòng)作的工作要求，通常電焊機(jī)器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人的基本設(shè)計(jì)，一般具有六個(gè)自由度：腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)、腕擺及腕捻。其驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)兩種。其中電氣驅(qū)動(dòng)具有保養(yǎng)維修簡(jiǎn)便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用較為廣泛。點(diǎn)焊機(jī)器人按照示教程序規(guī)定的動(dòng)作、順序和參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)焊作業(yè)，其過(guò)程是完全自動(dòng)化的，并且具有與外部設(shè)備通信的接口，可以通過(guò)這一接口接受上一級(jí)主控與管理計(jì)算機(jī)的控 制命令進(jìn)行工作。 焊接加工一方面要求焊工要有熟練的操作技能、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、穩(wěn)定的焊接水平；另一方面，焊接又是一種勞動(dòng)條件差、煙塵多、熱輻射大、危險(xiǎn)性高的工作。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)使人們自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，減輕焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也可以保證焊接質(zhì)量和提高焊接效率。點(diǎn)焊機(jī)器人在汽車裝配生產(chǎn)線上的大量應(yīng)用大大提高了汽車裝配焊接的生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量，同時(shí)又具有柔性焊接的特點(diǎn)，即只要改變程序，就可在同一條生產(chǎn)線上對(duì)不同的車型進(jìn)行裝配焊接 [2]。 應(yīng)用點(diǎn)焊機(jī)器人，有如下優(yōu)點(diǎn)： ； 我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代 “ 七五 ” 科技攻關(guān)開始起步，目前已基本掌握了機(jī)器人操畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó) 外比有差距；應(yīng)用規(guī)模小，沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。 工業(yè)機(jī)器人在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用最早是從汽車裝配生產(chǎn)線上的電阻點(diǎn)焊開始的。原因在于電阻點(diǎn)焊的過(guò)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，控制方便，且不需要焊縫軌跡跟蹤，對(duì)機(jī)器人的精度和重復(fù)精度的控制要求比較低。國(guó)際工業(yè)機(jī)器人企業(yè)憑借與各大汽車企業(yè)的長(zhǎng)期合作關(guān)系，向各大型汽車生產(chǎn)企業(yè)提供各類點(diǎn)焊機(jī)器人單元產(chǎn)品并以焊接機(jī)器人與整車生產(chǎn)線配套形式進(jìn)入中國(guó)，在該領(lǐng)域占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，焊接生產(chǎn)線要求焊鉗一體化，重量越來(lái)越大， 165 公斤點(diǎn)焊機(jī)器人是目前汽車焊接中最常用的一種機(jī)器人。 2008 年 9 月，機(jī)器人研究所研制完成國(guó)內(nèi)首臺(tái) 165 公斤級(jí)點(diǎn)焊機(jī)器人，并成功應(yīng)用于奇瑞汽車焊接車間。 2009 年9 月，經(jīng)過(guò)優(yōu)化和性能提升的第二臺(tái)機(jī)器人完成并順利通過(guò)驗(yàn)收，該機(jī)器人整體技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類機(jī)器人水平。 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)際機(jī)變機(jī)界都在加大科研力度，進(jìn)變機(jī)變機(jī)共性技術(shù)的研究。從機(jī)變機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，焊安機(jī)變機(jī)和其它工畢機(jī)變機(jī)一樣，不斷向智能化和多樣化方向發(fā)展。夾體而言，表現(xiàn)在如定幾個(gè)方面： 機(jī)變機(jī)操動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：與過(guò)有限元積析、電態(tài)積析及仿真畢畢等現(xiàn)代畢畢方法的變用，實(shí)現(xiàn)機(jī)變機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的 優(yōu)化畢畢。探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高總載 /自重比。 機(jī)變機(jī)機(jī)機(jī)系統(tǒng)：重打研究開放式，電電化機(jī)機(jī)系統(tǒng)。向基于 的開放型機(jī)機(jī)變方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；變件集成度提高，機(jī)機(jī)機(jī)日見小巧，且采用電電化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操動(dòng)性和可維修性；機(jī)機(jī)系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)軟件伺服和安數(shù)字機(jī)機(jī)；機(jī)機(jī)界面更加友好。 機(jī)變機(jī)傳感技術(shù)：機(jī)變機(jī)中的傳感變動(dòng)用日益重要，除采用傳統(tǒng)的變置、高度、加高度等傳感變機(jī)，裝配、焊安機(jī)變機(jī)還應(yīng)用了激光傳感變、視覺傳感變和力傳感變，并實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生 產(chǎn)機(jī)變物體的自動(dòng)定變以及精密裝配動(dòng)畢等，大大提高了機(jī)變機(jī)的動(dòng)畢性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。 網(wǎng)絡(luò)與光功能：日本 德國(guó) 司的最新機(jī)變機(jī)機(jī)機(jī)變已實(shí)現(xiàn)了與機(jī)及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)安，使機(jī)變機(jī)由過(guò)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)變機(jī)由過(guò)去的專用畢備向標(biāo)準(zhǔn)化畢備發(fā)展。 虛擬機(jī)變機(jī)技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)變機(jī)中的動(dòng)用已從仿真、預(yù)演發(fā)展大用于過(guò)正機(jī)機(jī)，如使遙機(jī)機(jī)變機(jī)操動(dòng)者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)安動(dòng)畢環(huán)境中的感覺來(lái)操縱機(jī)變機(jī)?；诙鄠鞲凶儭⒍嗝襟w和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)機(jī)變機(jī)的虛擬遙機(jī)操動(dòng)和機(jī)機(jī)三互。 機(jī)變機(jī)性能價(jià)格比：機(jī)變機(jī)性能不斷提高 (高高度、高精度、高可靠性、便于操動(dòng)和維畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 修，而單機(jī)價(jià)格不斷定定。由于微畢子技術(shù)的快高發(fā)展和大規(guī)電集成畢畢的應(yīng)用，使機(jī)變機(jī)系統(tǒng)的可靠性有了很大提高 多智能體調(diào)機(jī)技術(shù)：這是目前機(jī)變機(jī)研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、三互長(zhǎng)的與光與磋商機(jī)理，感知與三三方法，建電和規(guī)劃、群體變?yōu)闄C(jī)機(jī)等方面進(jìn)變研究 [3]。 器人的組成 機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，一般由機(jī)械本體、控制系統(tǒng)、傳感器、和驅(qū)動(dòng)器等四部分組成 。機(jī)械本體是機(jī)器人實(shí)施作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為對(duì)本體進(jìn)行精確控制，傳感器應(yīng)提供機(jī)器人本體或其所處環(huán)境的信息，控制系統(tǒng)依據(jù)控制程序產(chǎn)生指令信號(hào)，通過(guò)控制各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)器，使各臂桿端點(diǎn)按照要求的軌跡、速度和加速度，以一定的姿態(tài)達(dá)到空間指定的位置。驅(qū)動(dòng)器將控制系統(tǒng)輸出的信號(hào)變換成大功率的信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作 [4]。 a. 機(jī)械本體 機(jī)械本體，是機(jī)器人賴以完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般是一臺(tái)機(jī)械手，也稱操作器、或操作手，可以在確定的環(huán)境中執(zhí)行控制系統(tǒng)指定的操作。典型工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械本體一般由手部（末端執(zhí)行器）、 腕部、臂部、腰部和基座構(gòu)成。機(jī)械手多采用關(guān)節(jié)式機(jī)械結(jié)構(gòu)，一般具有 6 個(gè)自由度，其中 3 個(gè)用來(lái)確定末端執(zhí)行器的位置，另外 3 個(gè)則用來(lái)確定末端執(zhí)行裝置的方向（姿勢(shì)）。機(jī)械臂上的末端執(zhí)行裝置可以根據(jù)操作需要換成焊槍、吸盤、扳手等作業(yè)工具。 b. 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是機(jī)器人的指揮中樞，相當(dāng)于人的大腦功能，負(fù)責(zé)對(duì)作業(yè)指令信息、內(nèi)外環(huán)境信息進(jìn)行處理，并依據(jù)預(yù)定的本體模型、環(huán)境模型和控制程序做出決策，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各個(gè)關(guān)節(jié)按所需的順序、沿確定的位置或軌跡運(yùn)動(dòng)，完成特定的作業(yè)。從控制系統(tǒng)的構(gòu)成看 ，有開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之分；從控制方式看有程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)之分。 c. 驅(qū)動(dòng)器 驅(qū)動(dòng)器是機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)，相當(dāng)于人的心血管系統(tǒng)，一般由驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。因驅(qū)動(dòng)方式的不同，驅(qū)動(dòng)裝置可以分成電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(dòng)三種類型。驅(qū)動(dòng)裝置中的電動(dòng)機(jī)、液壓缸、氣缸可以與操作機(jī)直接相連，也可以通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、諧波齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等幾種類型。 d. 傳感器 傳感器是機(jī)器人的感測(cè)系統(tǒng)，相當(dāng)于人的感覺器官，是機(jī)器人系統(tǒng)的重要組成 部分，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類。內(nèi)部傳感器主要用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人本身的狀態(tài)，為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提供必要的本體狀態(tài)信息，如位置傳感器、速度傳感器等。外部傳感器則用來(lái)感知機(jī)器人所處的工作環(huán)境或工作狀況信息，又可分成環(huán)境傳感器和末端執(zhí)行器傳感器兩種類型；前者用于識(shí)別物體和檢測(cè)物體與機(jī)器人的距離等信息，后者安裝在末端執(zhí)行器上，檢測(cè)處理精巧作業(yè)的感覺信息。常見的外部傳感器有力覺傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、視覺傳感器等 [5]。 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(cè)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(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改