六自由度大臂機(jī)器人【并聯(lián)】【說(shuō)明書+CAD+PROE】

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Pro E典型機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，20076劉品, 李哲. 機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ). 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005指導(dǎo)教師意見：簽名：年 月 日系主任意見：簽名：年 月 日哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范哈爾濱理工大學(xué)教務(wù)處2015年3月30日- 24 -目 錄一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求1二、論文結(jié)構(gòu)3三、正文的題序?qū)哟?四、論文的文本格式7五、參考文獻(xiàn).10六、其他要求.11七、附錄.14哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是學(xué)生在校學(xué)習(xí)的最后階段，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題，鍛煉創(chuàng)造能力的重要環(huán)節(jié)。畢業(yè)論文是記錄科學(xué)研究成果的重要文獻(xiàn)資料，也是申請(qǐng)學(xué)位的基本依據(jù)。為了保證我校本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，促進(jìn)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，特制定哈爾濱理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范。一 、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求我校理工類畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）可分為以下幾種類型：工程設(shè)計(jì)、理論研究、實(shí)驗(yàn)研究、計(jì)算機(jī)軟件、綜合論文對(duì)各類畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）具體要求如下：工程設(shè)計(jì)類論文機(jī)械類：做此類題目的學(xué)生至少要獨(dú)立完成A0圖紙四張（不包括零件圖和示意圖）和一份設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行繪圖時(shí)，圖紙工作量為A0圖紙至少2張。電 類：學(xué)生要獨(dú)立完成工程（或科研）項(xiàng)目中的全部或相對(duì)獨(dú)立的局部設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作；要有完整的系統(tǒng)電氣原理圖或電氣控制系統(tǒng)圖。說(shuō)明書或論文中一般包括任務(wù)的提出，方案論證或文獻(xiàn)綜述，設(shè)計(jì)與計(jì)算（可分為總體設(shè)計(jì)和單元設(shè)計(jì)幾部分），要有實(shí)驗(yàn)（模擬實(shí)驗(yàn)或仿真實(shí)驗(yàn)）調(diào)試及結(jié)果分析，結(jié)束語(yǔ)等內(nèi)容。理論研究類論文工科原則上不提倡理論研究型論文，對(duì)該類論文各系要嚴(yán)格把關(guān)，選題必須有一定實(shí)際意義。正文包括選題的目的、意義，本課題的現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外的研究綜述，從而提出問(wèn)題、分析問(wèn)題，提出方案、并進(jìn)行建模、仿真和設(shè)計(jì)計(jì)算等。實(shí)驗(yàn)研究類論文學(xué)生要獨(dú)立完成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)，取得足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)要有探索性，而不是簡(jiǎn)單重復(fù)已有的工作。論文應(yīng)包括文獻(xiàn)綜述，實(shí)驗(yàn)部分討論與結(jié)論等內(nèi)容。計(jì)算機(jī)軟件類論文學(xué)生要獨(dú)立完成一個(gè)應(yīng)用軟件或較大軟件中的一個(gè)模塊，要有足夠的工作量，同時(shí)要寫出軟件使用說(shuō)明書和論文，其格式參照工程設(shè)計(jì)類論文，當(dāng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中涉及到有關(guān)電路方面內(nèi)容時(shí)，答辯前，必須完成調(diào)試試驗(yàn)，要有完整的測(cè)試結(jié)果和給出各參數(shù)指標(biāo)，并由答辯老師驗(yàn)收；當(dāng)涉及到有關(guān)計(jì)算機(jī)軟件方面的內(nèi)容時(shí)，在答辯前進(jìn)行計(jì)算機(jī)演示程序運(yùn)行情況及給出運(yùn)行結(jié)果，并由答辯老師驗(yàn)收。綜合類論文綜合類論文要求至少包括前四種類型論文中的三類內(nèi)容，當(dāng)有工程設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，圖紙工作量酌情減少。我校文科、管理類專業(yè)本科畢業(yè)論文可以是理論性論文、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)或調(diào)查報(bào)告，其論文形式不能是一些文獻(xiàn)資料的簡(jiǎn)單、機(jī)械地堆砌。一篇合格的論文應(yīng)是一個(gè)有內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一體；論點(diǎn)提出要正確，要有足夠的論證依據(jù)；論點(diǎn)與論據(jù)要協(xié)調(diào)一致，論據(jù)要充分支持論點(diǎn)；要有必要的數(shù)據(jù)資料及相應(yīng)的分析、理論、觀點(diǎn)。概念表達(dá)要準(zhǔn)確、清晰；論文要有一定的新意。二、論文結(jié)構(gòu)畢業(yè)論文由以下部分組成：A、封面；B、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)；C、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書；D、中文摘要；E、英文摘要；F、目錄；G、正文；H、致謝；I、參考文獻(xiàn)；J、附錄（包括相關(guān)程序代碼、外文文獻(xiàn)翻譯等）；H、有關(guān)圖紙。（一） 封面、評(píng)語(yǔ)、任務(wù)書（由學(xué)校統(tǒng)一印刷，按要求填寫）封面包括：論文題目、導(dǎo)師簽字、學(xué)生本人簽字。論文題目不得超過(guò)25個(gè)字，要簡(jiǎn)練、準(zhǔn)確、可分二行書寫，不設(shè)副標(biāo)題。評(píng)語(yǔ)裝訂于指定位置，由指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師、答辯委員會(huì)填寫。任務(wù)書由導(dǎo)師填寫，內(nèi)容、時(shí)間與工作日志中的任務(wù)書相符，裝訂于指定位置，經(jīng)系主任簽字后生效。（二） 中英文摘要（中文在前，英文在后）摘要包括：論文題目（中、英文摘要都應(yīng)包括）、“摘要”字樣（位置居中）、摘要正文、關(guān)鍵詞。摘要是論文內(nèi)容的簡(jiǎn)要陳述，包括論文中的主要信息，具有獨(dú)立性和完整性。中文摘要一般為400字左右，英文摘要應(yīng)與中文摘要內(nèi)容完全對(duì)應(yīng)（1200-1500字符）。摘要中不宜使用公式、圖表，不標(biāo)注引用文獻(xiàn)編號(hào)。關(guān)鍵詞是供檢索使用的，主題詞條應(yīng)為通用技術(shù)詞匯，不得自造關(guān)鍵詞。關(guān)鍵詞一般為3至5個(gè)，按詞條外延層次（學(xué)科目錄分類）由高至低順序排列。（三） 目錄目錄按三級(jí)標(biāo)題編寫，要求層次清晰，且要與正文標(biāo)題一致，主要包括摘要、正文主要層次標(biāo)題、主要符號(hào)表、致謝、參考文獻(xiàn)及附錄等。（四）主要符號(hào)表（根據(jù)具體情況可省略）若論文正文內(nèi)公式很多，且所用符號(hào)不是國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)，可列出主要符號(hào)表。（五） 正文理工類論文正文部分包括：緒論、論文主題、結(jié)論緒論應(yīng)是綜合評(píng)述前人工作，說(shuō)明論文工作的選題目的和意義，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述，以及論文所要研究的內(nèi)容。論文主體一般包括：試驗(yàn)裝置、測(cè)試方法、理論分析、計(jì)算方法以及試驗(yàn)結(jié)果分析等。論文主體是畢業(yè)論文的主要部分，要求文字簡(jiǎn)練、通順、層次清楚，重點(diǎn)突出。緒論和論文主體應(yīng)分章排版，章與章之間不可接排（內(nèi)容、格式及字體見后面的規(guī)范）。文科、管理類論文正文部分包括：?jiǎn)栴}的提出、論文主體、結(jié)論。問(wèn)題的提出是在論文主體之前，用簡(jiǎn)練、概括性語(yǔ)言引出論文所要研究的問(wèn)題，不必出現(xiàn)“引言”字樣。論文主體是畢業(yè)論文的主要部分，要求文字簡(jiǎn)練、通順、層次清楚，重點(diǎn)突出。問(wèn)題的提出和論文主體應(yīng)分章排版，章與章之間不可接排（內(nèi)容、格式及字體見后面的規(guī)范）。理工類和文科、管理類論文的結(jié)論（或結(jié)束語(yǔ)）作為單獨(dú)一章排列，但標(biāo)題前面不加“第XXX章”字樣。結(jié)論是整個(gè)論文的總結(jié)，應(yīng)以簡(jiǎn)練的文字說(shuō)明論文所做的工作，一般不超過(guò)兩頁(yè)。引用文獻(xiàn)號(hào)用方括號(hào)“ ”括起來(lái)置于引用名詞的右上角，按上標(biāo)排版。不得將引用文獻(xiàn)標(biāo)示置于各級(jí)標(biāo)題處。理工類、管理類畢業(yè)論文一般為1.5萬(wàn)字左右；文科類畢業(yè)論文1萬(wàn)字左右。有獨(dú)特見解的論文字?jǐn)?shù)不受限制。（六） 參考文獻(xiàn)論文中引用的文獻(xiàn)應(yīng)以近期發(fā)表的與論文工作直接有關(guān)的文獻(xiàn)為主。理工類：工程設(shè)計(jì)型論文參考文獻(xiàn)數(shù)量不少于15篇，其中外文文獻(xiàn)不少于5篇。實(shí)驗(yàn)研究、理論研究、計(jì)算機(jī)軟件等類型論文，參考文獻(xiàn)數(shù)量不少于15篇，其中外文文獻(xiàn)不少于3篇。文獻(xiàn)綜述型論文要求閱讀40篇以上文獻(xiàn)，其中必須有20篇以上為外文文獻(xiàn)，調(diào)查報(bào)告必須有實(shí)際單位，有真實(shí)數(shù)據(jù)。不論何種論文都要將其中一篇外文文獻(xiàn)譯成中文，不少于3000漢字。文科、管理類：參考文獻(xiàn)數(shù)量不少于15篇，其中外文文獻(xiàn)不少于3篇，并將其中一篇譯成中文，不少于3000漢字。致謝對(duì)導(dǎo)師和給予指導(dǎo)或協(xié)助完成研究工作的組織和個(gè)人表示感謝（與論文工作無(wú)直接關(guān)系的人不宜列入）。文字要簡(jiǎn)潔、實(shí)事求是，切忌浮夸和庸俗之詞。（七） 附錄（視具體情況可選）根據(jù)需要可在論文中編排附錄，其序號(hào)用“附錄A、附錄B”等字樣表示。三、正文的題序?qū)哟握氖钦撐牡闹饕M成部分，題序?qū)哟问俏恼陆Y(jié)構(gòu)的框架。格式是保證文章結(jié)構(gòu)清晰、綱目分明的編輯手段，我校撰寫畢業(yè)論文層次格式必須使用以下格式。層次名稱示例說(shuō)明章第1章 章序及章名居中，章序用阿拉伯?dāng)?shù)字。節(jié)1.1 題序頂格書寫，與標(biāo)題間空一格，下面闡述內(nèi)容另起一段。條1.1.1 款1.1.1.1 項(xiàng) 1. 題序空兩格書寫，以下內(nèi)容接排。畢業(yè)論文第一層次（章）題序和標(biāo)題居中放置，距下文雙倍行距，間距為段前12磅，段后6磅。其余各層次（節(jié)、條、款、項(xiàng)）一律沿版心左側(cè)邊線頂格安排，距下文1.5倍行距。段落開始后縮兩個(gè)字，行與行之間以及各段落之間均為單倍行距。題目層次不宜太多。不論幾級(jí)標(biāo)題都不能單獨(dú)置于頁(yè)面的最后一行，即標(biāo)題排版中不能出現(xiàn)孤行。正文的排版中各段也盡可能不出現(xiàn)孤行。論文的中文和英文摘要屬二次文獻(xiàn)置于目錄前，并編入目錄，按第一層次（章）的編輯要求處理，另起新頁(yè)，用羅馬數(shù)字編頁(yè)并列入目錄。致謝、參考文獻(xiàn)、附錄同樣按第一層次（章）的編輯要求處理，另起新頁(yè)，與正文一起排序，用阿拉伯?dāng)?shù)字編頁(yè)。四、論文的文本格式1.基本要求紙型：B5紙（或16開），單面打??；頁(yè)邊距：上2.5cm，下2cm，左2.5cm、右2cm； 頁(yè)眉：1.5cm，頁(yè)腳：1.75cm，左側(cè)裝訂。字體：正文全部宋體、小四（英語(yǔ)用Times New Roman字體12）；行距：中文單倍行距，英文1.5倍行距；頁(yè)碼：居中、小五、底部。2.封面格式由學(xué)校統(tǒng)一印刷，按要求填寫。封面書寫格式示例見附錄二。3.中外文摘要中文摘要：中文論文題目（小二號(hào)、黑體、居中、）“摘要”（小二號(hào)、黑體、居中、）正文（不少于400字）關(guān)鍵詞（小四、黑體）、3-5個(gè)主題詞，中間用分號(hào)隔開（小四、宋體、）。外文摘要（另起一頁(yè)）：英文論文題目（小二號(hào)、Times New Roman字體、居中、加粗） “Abstract”（小二號(hào)、Times New Roman字體、居中、加粗）正文（與中文摘要內(nèi)容完全相同）Keywords（小四、新羅馬字體、加粗）、必須與中文關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)，中間用逗號(hào)隔開（小四、Times New Roman字體、加粗）摘要書寫格式示例見附錄三。4.目錄標(biāo)題“目錄”（小二號(hào)、黑體、居中、）；第一層次（章）標(biāo)題（小四號(hào)、黑體）；第二層次（節(jié)）標(biāo)題（小四號(hào)、宋體）；第三層次（條）標(biāo)題（小四號(hào)、宋體）；頁(yè)碼（小四、Times New Roman字體）。目錄書寫格式示例見附錄四。5.論文正文頁(yè)眉：“哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文”（居中、小五、宋體）,下加粗、細(xì)雙線（粗線在上）；第一層次（章）題序和標(biāo)題（小二號(hào)、黑體、居中），間距為段前12磅，段后6磅，行距為2倍行距；第二層次（節(jié)）題序和標(biāo)題（小三號(hào)、黑體、居左），間距為段前6磅，段后6磅，行距為1.5倍行距；第三層次（條）題序和標(biāo)題（四號(hào)、黑體、居左），間距為段前6磅，段后0磅，行距為1.5倍行距；第四層次（款）題序和標(biāo)題（小四號(hào)、黑體、居左），間距為段前0磅，段后0磅，行距為1.5倍行距；第五層次（項(xiàng)）以下題序和標(biāo)題與第四層次相同；正文（小四號(hào)、宋體）。正文頁(yè)眉書寫格式示例見附錄五。6.參考文獻(xiàn)標(biāo)題：“參考文獻(xiàn)”（小二號(hào)、黑體、居中、加粗）示例如下：（字體為小四號(hào)、宋體）著作圖書文獻(xiàn)：序號(hào) 主要責(zé)任者題名：其他題名信息文獻(xiàn)類型標(biāo)志其他責(zé)任者版本項(xiàng)出版地：出版者，出版年：引文頁(yè)碼翻譯圖書文獻(xiàn)：序號(hào) 作者.書名.譯者.版次（第一版應(yīng)省略）.出版者，出版年：引用部分起止頁(yè)學(xué)術(shù)刊物文獻(xiàn)：序號(hào) 作者.文章名文獻(xiàn)類型標(biāo)志.學(xué)術(shù)刊物名，年，卷(期)：引用部分起止頁(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議文獻(xiàn)：序號(hào) 作者.文章名文獻(xiàn)類型標(biāo)志.編者名.會(huì)議名稱，會(huì)議地址，年份：引用部分起止頁(yè)學(xué)位論文類參考文獻(xiàn)：序號(hào) 研究生名.學(xué)位論文題目文獻(xiàn)類型標(biāo)志.學(xué)校及學(xué)位論文級(jí)別，答辯年份：引用部分起止頁(yè)英文文獻(xiàn)中，標(biāo)題除第一個(gè)詞首字母大學(xué)外，余為小寫；俄文文獻(xiàn)第一個(gè)詞和專用名詞的第一個(gè)字母大寫，余為小寫；日文文獻(xiàn)，人名的漢字須用日文漢字，不得用中文漢字及其簡(jiǎn)化漢字。參考文獻(xiàn)書寫格式示例見附錄六。五、參考文獻(xiàn)引用是學(xué)術(shù)論文的重要寫作方法，“參考文獻(xiàn)”是論文中引用文獻(xiàn)出處的目錄表。凡引用本人或他人已公開或未公開發(fā)表文獻(xiàn)中的學(xué)術(shù)思想、觀點(diǎn)或研究方法、設(shè)計(jì)方案等，不論借鑒、評(píng)論、綜述，還是用作立論依據(jù)、學(xué)術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)，都應(yīng)編入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)目錄表。直接引用的文字應(yīng)直錄原文并用引號(hào)括起來(lái)。直接、間接引用都不應(yīng)斷章取義。理工類引用出處用阿拉伯?dāng)?shù)字和方括號(hào)“ ”放在引文結(jié)束處最后一個(gè)字的右上側(cè)作為對(duì)參考文獻(xiàn)目錄表相應(yīng)條目的呼應(yīng)；文管類畢業(yè)論文的引用出處采用夾注，包括作者姓名、出版單位和引用字?jǐn)?shù)作為對(duì)參考文獻(xiàn)相應(yīng)條目的呼應(yīng)。根據(jù)國(guó)際和國(guó)內(nèi)撰寫科技學(xué)術(shù)論文的通行慣例，即本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的參考文獻(xiàn)按引用先后順序用阿拉伯?dāng)?shù)碼表示的文獻(xiàn)序號(hào)編成參考文獻(xiàn)目錄表。目錄表中，中外文獻(xiàn)混排，并編序號(hào)，序號(hào)和詞條間空兩個(gè)字，不加標(biāo)點(diǎn)；或者漢英參考文獻(xiàn)按引用先后順序分別集中，漢前英后統(tǒng)一編序。文獻(xiàn)條目主要包括三個(gè)部分：作者、標(biāo)題和出版信息（出版地點(diǎn)、單位及年份）。中文作者姓名只列3人，多于3人，則其后加“等”。英文作者多于3人則其后加“et al”；外文作者姓名應(yīng)該名在前，姓在后；姓名之間不加下角號(hào)“. ”。 非正式發(fā)表的文獻(xiàn)一般不得引用（碩、博士論文可引用）。產(chǎn)品說(shuō)明書、各類標(biāo)準(zhǔn)、專利及未公開發(fā)表的研究報(bào)告（不含著名的內(nèi)部報(bào)告PB、AD報(bào)告等）通常不宜作為參考文獻(xiàn)引用。引用網(wǎng)上參考文獻(xiàn)時(shí)，應(yīng)注明該文獻(xiàn)的準(zhǔn)確網(wǎng)頁(yè)地址，網(wǎng)上參考文獻(xiàn)不包含在規(guī)定的文獻(xiàn)數(shù)量之內(nèi)。注釋也是文章的重要寫作方法。注釋用于解釋和說(shuō)明，通常有夾注、腳注（或呼應(yīng)注、頁(yè)末注）和文末注三種。畢業(yè)論文建議采用腳注或頁(yè)末注。六、其他要求（一） 圖表論文中的選圖及制圖力求精練。所有圖表均應(yīng)精心設(shè)計(jì)并用繪圖筆或計(jì)算機(jī)繪制，不得徒手勾畫，圖表不得使用復(fù)印件。論文中的圖一般分為線條圖和照片圖。線條圖又可分為工程圖、坐標(biāo)圖、框圖和電氣線路圖。工程圖和電氣線路圖的繪制均應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)標(biāo)。照片圖要求用原版照片，層次分明，無(wú)痕跡和缺陷。凡金相顯微組織圖片必須注明放大倍數(shù)或提供標(biāo)尺。論文中的表一律不畫左右端線，表的設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)單明了。圖表中所涉及到的單位一律不加圓括號(hào)，用逗號(hào)“，”與量值隔開。標(biāo)目中物理量的符號(hào)用斜體，單位符號(hào)用正體，坐標(biāo)標(biāo)值線朝里。標(biāo)值的數(shù)字盡量不超過(guò)3位數(shù)，或小數(shù)點(diǎn)以后不多于1個(gè)“0”。如用30km代替30000m，用5g代替0.005mg等，并與正文一致。論文中凡是摘選參考文獻(xiàn)的圖及表，必須在圖注及表注中用 表明。論文的圖表均應(yīng)有圖表標(biāo)題，并按章編號(hào)（如圖1-1，表2-1等，若有分圖的需有分圖名，如a），b）。）。圖中用到的單位必須符合計(jì)量法。圖的編號(hào)及說(shuō)明位于圖的下方，居中；表的編號(hào)及說(shuō)明位于表的上方，居中（字號(hào)5號(hào)、圖中字體應(yīng)小于正文字號(hào)）。插圖之前，文中必須有關(guān)于本插圖的提示，如“見圖1-1”、“如圖1-1所示”等。插圖與其圖題為一個(gè)整體，不得拆開排寫于兩頁(yè)。插圖處的該頁(yè)空白不夠排寫該圖整體時(shí)，則可將其后文字部分提前，將圖移到次頁(yè)最前面。（二） 公式 公式統(tǒng)一用公式編輯器編輯，公式中有上標(biāo)、下標(biāo)、頂標(biāo)或底標(biāo)等時(shí)，必須層次清楚，特別是角標(biāo)層次多時(shí)，更應(yīng)注意此問(wèn)題。 公式應(yīng)居中放置，有序號(hào)公式可略靠左。若公式前有“解”、“證”、“假設(shè)”等文字時(shí)，文字頂格寫，公式末不加標(biāo)點(diǎn)，公式序號(hào)寫在公式右側(cè)的行末頂邊線，并加圓括號(hào)（一般只有文中需要引用的或重要的公式才編號(hào)）。序號(hào)按章排，如“（1-1）”、“（1-2）”。附錄采用從A、B、C編號(hào)時(shí)，其公式序號(hào)用“（A-1）”、“（B-2）”等排版。文章中引用公式時(shí)，一般用“見式（1-1）”。公式下角標(biāo)應(yīng)為正體。 公式在換行排版時(shí)，采取與等號(hào)對(duì)齊的方式。如： （A-9）公式中第一次出現(xiàn)的物理量應(yīng)進(jìn)行注釋，采用如下形式：扭轉(zhuǎn)比例極限為：= （1-1）式中為扭轉(zhuǎn)曲線開始偏離直線時(shí)扭矩，Nm。（三）物理量名稱、符號(hào)與計(jì)量單位整個(gè)論文中出現(xiàn)的各種物理量的名稱、符號(hào)應(yīng)符合GB31003102-86的規(guī)定；物理量計(jì)量單位及符號(hào)應(yīng)按中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位及GB31003102執(zhí)行。嚴(yán)格區(qū)分大小寫。不得使用已廢棄的單位（如高斯(G和Gg) 畝克分子濃度（M）當(dāng)量能度（N）等）。量和單位不用中文名稱，而用法定符號(hào)表示。附錄一 中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位（1984年2月27日國(guó)務(wù)院公布）我國(guó)的法定計(jì)量單位（以下簡(jiǎn)稱法定單位）包括：1、 國(guó)際單位制的基本單位（見表1）；2、 國(guó)際單位制的輔助單位（見表2）；3、 國(guó)際單位中的具有專門名稱的導(dǎo)出單位（見表3）；4、 國(guó)家選定的非國(guó)際單位制單位（見表4）；5、 由以上單位構(gòu)成的組合形式的單位；6、 由詞頭和以上單位所構(gòu)成的十進(jìn)倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位（詞頭見表5）。法定單位的定義、使用方法等，按國(guó)家計(jì)量局規(guī)定執(zhí)行。表1 國(guó)際單位制的基本單位量的名稱單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間電流熱力學(xué)溫度物質(zhì)的量發(fā)光強(qiáng)度米千克（公斤）秒安（培）開（爾文）摩（爾）坎（德拉）MKgSAKMolCd表2 國(guó)際單位制的輔助單位量的名稱單位名稱單位符號(hào)平面角立體角弧度球面度RadSr表3 國(guó)際單位制中具有專門名稱的導(dǎo)出單位量的名稱單位名稱單位符號(hào)其他表示實(shí)例頻率力；重力壓力；壓強(qiáng)；壓力能量；功；熱量功率；輻射通量電荷量電位；電壓；電動(dòng)熱電容電阻電導(dǎo)磁通量磁通量密度；磁感應(yīng)強(qiáng)度電感攝氏溫度光通量光照度放射性活度吸收劑量劑量當(dāng)量赫茲牛頓帕斯卡焦?fàn)柾咛貛?kù)侖伏特法拉歐姆西門子韋伯特斯拉亨利攝氏度流明勒克斯貝可勒爾戈瑞希沃特HzNPaJWCVFSWbTHlmlxBqGySvS-1Kgm/s2N/m2N/mJ/ssAW/AG/AV/AA/VVsWb/m2Wb/Acdsrlm/ m2S-1J/kgJ/kg表4 國(guó)際選定的非國(guó)際單位制單位量的名稱單位名稱單位符號(hào)換算關(guān)系和簡(jiǎn)明時(shí)間小時(shí)分小時(shí)天（日）MinHD1min=60s1h=60min=3600s1d=24h=86400s平面角角秒角分度（）（）（）1=(/648000)rad(為圓周率)1=60=（/10800）rad1=60=(/180)rad旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)每分R/min1r/min=(1/60)s-1長(zhǎng)度海里Nmile1nmile=1852m(只用于航程)速度節(jié)Kn1Kn=1nmile/h(1852/3600)m/s(只用于航程)質(zhì)量噸原子質(zhì)量單位TU1t=103kg1u1.660565510-27kg體積升L,（l）1L=1dm3=10-4m3能量電子伏EV1eV1.602189210-19J級(jí)差分貝DB線密度特克斯Tex1tex=1kg/m表5 用于構(gòu)成十進(jìn)倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位的詞頭所表示的因數(shù)詞頭名稱詞頭符號(hào)10181015101210910610310210110-110-210-310-610-910-1210-1510-18艾可薩拍它太拉吉咖兆千百十分厘毫微納諾皮可飛母托阿托EPTGMKHDaDCMNPFA注：1.周、月、年（年的符號(hào)為a），為一般常用時(shí)間單位；2. 內(nèi)的字，是在不致混淆的情況下，可以省略的字；3.( )內(nèi)的字為前者的同義語(yǔ)；4.角度單位分秒的符號(hào)不處于數(shù)字后時(shí)，用括號(hào)；5.升的符號(hào)中，小寫字母1為備用符號(hào)；6.r為“轉(zhuǎn)”的符號(hào)；7.人民生活和貿(mào)易中，也把質(zhì)量習(xí)慣稱為重量；8.公里為千米的俗稱，符號(hào)為km；9.104稱為萬(wàn)，108稱為億，1012稱為萬(wàn)億，這類數(shù)字的使用不受詞頭名稱的影響，但不應(yīng)與詞頭混淆。附錄二 封面示例哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)（宋體、二號(hào)、加粗、居中、字間空一格）畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（宋體、初號(hào)、加粗、居中、字間空二格）題 目： 院 、 系： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 系 主 任： （宋體、三號(hào)、加粗、居中）年 月 日（宋體、四號(hào)、加粗、居中）附錄三 摘要示例網(wǎng)絡(luò)信息挖掘技術(shù)在電子商務(wù)中應(yīng)用的研究摘 要（黑體、小二號(hào)、居中）網(wǎng)絡(luò)信息挖掘是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的一個(gè)新的領(lǐng)域。它涉及到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、多媒體技術(shù)、文本處理技術(shù)、人工智能技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，網(wǎng)上廠商必須很好地考慮顧客的需要和利益。作為電子商務(wù)成功的重要因素，WebMining必將成為一種核心的關(guān)鍵性技術(shù)。 關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)信息挖掘；電子商務(wù)；數(shù)據(jù)挖掘（小四、黑體）附錄四 目錄示例目 錄（黑體、小二號(hào)、居中）摘要.IAbstract.II第1章 緒論.11.1 課題研究的背景.21.2問(wèn)題的提出及研究的意義.31.3相關(guān)的理論與方法綜述.41.3.1數(shù)據(jù)挖掘(Data Mining) .51.3.2網(wǎng)絡(luò)信息挖掘.61.4問(wèn)題的提出及研究的內(nèi)容.7第2章 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用.82.1 Web上的數(shù)據(jù)挖掘.9 結(jié)論.40致謝.41參考文獻(xiàn).42附錄.43附錄五 正文頁(yè)眉示例哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文-1-附錄六 參考文獻(xiàn)示例參考文獻(xiàn)（黑體、小二號(hào)、居中）1 戈寶軍，梁艷萍，溫嘉斌電機(jī)學(xué)M第二版北京：中國(guó)電力出版社，2013：1-32 LCASO A N，MARQUES CARDOSO A JRemedial Operating Strategies for A 12-Pulse LCI Drive System JIEEE Transactions on Industrial Electronics，2008，55(5)：2133-21393 趙相賓基于靜止變頻調(diào)速系統(tǒng)的抽水蓄能機(jī)組起動(dòng)研究D天津：天津大學(xué)，2007：13-274 張侃同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置的研究D哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008：8-215 CALM S R B. Infrared spectroscopic studies on solid oxygen D. Berkeley: Univ. of California. 1965：1-5.6 ALCASO A N，CARDOSO A J MPower Supply Harmonic Filter Behavior in A Twelve-Pulse LCI Drive System Under Power Converter FaultsCProceedings of the Power Electronics Specialists Conference， PESC 05 IEEE 36th，Recife，16-16 June，2005：2893-28977 劉加林多功能一次性壓舌板：中國(guó)，922149852P1993-04-148 河北綠洲生態(tài)環(huán)境科技有限公司一種荒漠化地區(qū)生態(tài)植被綜合培育種植方法：中國(guó)，01129210.5P/OL. 2001-10-242002-05- 28. http:/ /211.152.9.47/sipoasp/zlijs/hyjs-yx-new.asp? recid=01129210. 5&leixin.9 吳葳，洪炳熔自由浮游空間機(jī)器人捕捉目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究中國(guó)第五屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，哈爾濱，1997：75-80哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文模板使用說(shuō)明（請(qǐng)?jiān)谑褂们霸敿?xì)閱讀此說(shuō)明?。?、 各部分內(nèi)容可以直接打字輸入，也可使用粘貼功能，但要保證粘貼內(nèi)容格式正確。2、 目錄為自動(dòng)生成模式，不要修改目錄，論文完成后請(qǐng)右鍵單擊目錄區(qū)域，選擇“更新域”即可。各級(jí)標(biāo)題一定要使用相應(yīng)標(biāo)題格式，否則在目錄里不能體現(xiàn)。3、 論文中各種行間距請(qǐng)自行調(diào)整。4、 如本模板和哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范的規(guī)定不一至，以哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范的規(guī)定為準(zhǔn)。本模板僅供參考，請(qǐng)嚴(yán)格按照哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范完成論文。如不會(huì)使用word的模板功能，請(qǐng)自行按哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范完成論文。（請(qǐng)?jiān)谕瓿烧撐暮?，打印論文前，刪除本頁(yè)內(nèi)容及后文批注！）摘 要關(guān)鍵詞電機(jī)；電動(dòng)機(jī)；磁場(chǎng)；故障分析AbstractKeywordsElectric machine, motor, magnetic field, fault analysis不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符- III -目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.1.1 研究意義11.1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析11.1.3 論文研究的主要內(nèi)容1第2章22.1 基本結(jié)構(gòu)22.1.1 原理分析22.2 本章小結(jié)4第3章53.1 方案對(duì)比研究53.1.1 方案一53.2 本章小結(jié)5第4章64.1 結(jié)果分析64.1.1 方案一64.2 本章小結(jié)6結(jié)論7致謝8參考文獻(xiàn)9附錄A11附錄B12附錄C14千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行- IV -第1章 緒論1.1 課題背景1.1.1 研究意義電機(jī)學(xué)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課1，主要介紹了變壓器、三相交流電機(jī)理論的共同問(wèn)題、感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、基本分析方法等。1.1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析1.1.2.11.1.3 論文研究的主要內(nèi)容第2章2.1 基本結(jié)構(gòu)鐵心是變壓器的磁路，又是變壓器的機(jī)械骨架。它由鐵心柱和鐵軛兩部分組成，鐵心柱上套裝繞組，鐵軛把各個(gè)鐵心柱聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成閉合鐵心磁路，如圖3-1和圖3-2所示。為了減少鐵心中的磁滯和渦流損耗，鐵心通常選用厚度為0.270.35mm的兩面涂絕緣漆的硅鋼片疊成。硅鋼片的鐵心損耗小、磁導(dǎo)率高。 a) 單相 b) 三相 1鐵心柱 2鐵軛 3高壓繞組 4低壓繞組圖2-1 心式變壓器2.1.1 原理分析圖2-1為單相變壓器空載運(yùn)行的示意圖，圖中和分別表示一次和二次繞組的匝數(shù)。當(dāng)二次繞組開路、一次繞組接上交流電源時(shí)，在外加電源電壓的作用下，一次繞組中便流過(guò)一個(gè)交變電流，這個(gè)電流稱為空載電流，用表示。產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生磁通，建立變壓器的空載磁場(chǎng)。由于鐵心磁路的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于周圍空氣或油的磁導(dǎo)率，所以所產(chǎn)生隨時(shí)間交變的磁通絕大部分通過(guò)鐵心，并與一次和二次繞組同時(shí)交鏈。這部分磁通是聯(lián)系一次和二次繞組的媒介，稱為主磁通，用表示。另有一小部分僅和一次繞組相交鏈，并主要經(jīng)過(guò)鐵心外面空氣或油而閉合的磁通，這部分磁通稱為一次繞組的漏磁通，用表示。圖2-1 變壓器空載運(yùn)行由于主磁通同時(shí)與一、二次繞組相交鏈，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，主磁通在一、二次繞組中都將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在圖2-1所示正方向的規(guī)定下，磁通正方向與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正方向有右手螺旋關(guān)系時(shí)，一、二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和分別為 （2-1）漏磁通僅與一次繞組相交鏈，因此只在一次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為一次繞組的漏磁電動(dòng)勢(shì)，用表示，故 （2-2）由于漏磁通主要是沿非鐵磁材料空氣或油而閉合，基本不受鐵心磁路飽和的影響，所以漏磁鏈與成正比，即，為一次繞組的漏磁電感（簡(jiǎn)稱漏感），為一常值。于是式（2-2）可改寫為 （2-3）根據(jù)基爾霍夫定律，一、二次繞組的電壓方程為 （2-4）式中：為一次繞組的電阻。2.2 本章小結(jié)本章主要建立了，給出了，對(duì)進(jìn)行了推導(dǎo)第3章3.1 方案對(duì)比研究3.1.1 方案一3.2 本章小結(jié)第4章4.1 結(jié)果分析4.1.1 方案一4.2 本章小結(jié)千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符。“結(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。- 14 -結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)1 戈寶軍，梁艷萍，溫嘉斌電機(jī)學(xué)M第二版北京：中國(guó)電力出版社，2013：1-32 主要責(zé)任者題名：其他題名信息文獻(xiàn)類型標(biāo)志其他責(zé)任者版本項(xiàng)出版地：出版者，出版年：引文頁(yè)碼3 余敏出版集團(tuán)研究M北京：中國(guó)書籍出版社，2001：179-1934 昂溫G，昂溫P S外國(guó)出版史M陳生錚，譯北京：中國(guó)書籍出版社，1988：89-1025 全國(guó)文獻(xiàn)工作標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)第七分委員會(huì)GB/T 5795-1986 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)書號(hào)S北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，19866 作者.文章名.學(xué)術(shù)刊物名，年，卷（期）：引用部分起止頁(yè)7 李曉東，張慶紅，葉瑾琳氣候?qū)W研究的若干理論問(wèn)題J北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999，35（1）：101-1068 葉志軍，游佰強(qiáng)，J. Rosendahl，等基于Flux 2D 的大型同步發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行下定子繞組匝間短路故障特性研究J中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33(3)：125-1329 LCASO A N，MARQUES CARDOSO A JRemedial Operating Strategies for A 12-Pulse LCI Drive System JIEEE Transactions on Industrial Electronics，2008，55(5)：2133-213910 DE ARAUJO RIBEIRO R L，JACOBINA C B，DA SILVA E R C，et alFault Detection of Open-Switch Damage in Voltage-Fed PWM Motor Drive Systems JIEEE Transactions on Power Electronics，2003，18(2)：587-59311 GAMEIRO N S，CARDOSO A J MA New Method for Power Converter Fault Diagnosis in SRM Drives JIEEE Transactions on Industry Applications，2012，48(2): 653-66212 作者.文章名.編者名.會(huì)議名稱，會(huì)議地址，年份：引用部分起止頁(yè)13 ALCASO A N，CARDOSO A J MPower Supply Harmonic Filter Behavior in A Twelve-Pulse LCI Drive System Under Power Converter FaultsCProceedings of the Power Electronics Specialists Conference， PESC 05 IEEE 36th，Recife，16-16 June，2005：2893-289714 研究生名.學(xué)位論文題目.學(xué)校及學(xué)位論文級(jí)別，答辯年份：引用部分起止頁(yè)15 趙相賓基于靜止變頻調(diào)速系統(tǒng)的抽水蓄能機(jī)組起動(dòng)研究D天津：天津大學(xué)，2007：13-2716 張侃同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置的研究D哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008：8-2117 張志祥間斷動(dòng)力系統(tǒng)的隨機(jī)擾動(dòng)及其在守恒律方程中的應(yīng)用D北京：北京大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院，1998：3-15.18 CALM S R B. Infrared spectroscopic studies on solid oxygen D. Berkeley: Univ. of California. 1965：1-5.19 劉加林多功能一次性壓舌板：中國(guó)，922149852P1993-04-1420 河北綠洲生態(tài)環(huán)境科技有限公司一種荒漠化地區(qū)生態(tài)植被綜合培育種植方法：中國(guó)，01129210.5P/OL. 2001-10-242002-05- 28. http:/ /211.152.9.47/sipoasp/zlijs/hyjs-yx-new.asp? recid=01129210. 5&leixin.附錄A#include “stdio.h”main()for (;)printf(“成功到永遠(yuǎn)！”);附錄B附錄C哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）六自由度大臂機(jī)器人2015年 6 月55六自由度大臂機(jī)器人摘 要六自由度大臂機(jī)器人采用夾持機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì).夾持機(jī)構(gòu)具有剛度大、承載能力強(qiáng)、誤差小、精度高、自重負(fù)荷比小、動(dòng)力性能好、控制容易等一系列優(yōu)點(diǎn)可以作為航天上的對(duì)接器、航海上的潛艇救援對(duì)接器；工業(yè)上可以作為大件的裝配機(jī)器人、精密操作的微動(dòng)器；可以在汽車總裝線上自動(dòng)安裝車輪部件；另外，醫(yī)用機(jī)器人，天文望遠(yuǎn)鏡等都利用了并聯(lián)技術(shù)。本文夾持機(jī)構(gòu)的研究方向：（1）六自由度大臂機(jī)器人組成原理的研究研究夾持機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算、運(yùn)動(dòng)副類型、支鉸類型以及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、建模與仿真等問(wèn)題。（2）六自由度大臂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間的研究（3）六自由度大臂機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括很多內(nèi)容，如機(jī)構(gòu)的總體布局、安全機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于本人水平有限，文中的錯(cuò)誤和不足在所難免，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。關(guān)鍵詞：機(jī)械手；虛擬樣機(jī)；夾持機(jī)構(gòu)Six Degrees of Freedom Robot ArmAbstractSix degrees of freedom robot arm with clamping mechanism design. The clamping mechanism has high rigidity, strong bearing capacity, small error, high precision, load / weight ratio, good dynamic performance, easy control and a series of advantages can be used as a submarine rescue docking docking, space navigation on the industry; as for micro robot assembly, large precision operation; can automatically install the wheel parts in the automobile assembly line; in addition, medical robots, astronomical telescope using parallel technology etc.The research direction of clip holding mechanism:(1) on the principle of six degrees of freedom robot armStudy on the clamping mechanism, the calculation of degree of freedom motion type, hinge type and kinematics analysis, modeling and simulation etc.(2) six degrees of freedom robot arm motion space(3) study the structure design of the robot arm with six degrees of freedomThe structure design of clip holding mechanism includes a lot of contents, such as the design of the overall layout, mechanism of safety mechanism.Because of my limited ability, mistakes and shortcomings in this paper and ask teachers to give the criticism and correction.Key words： manipulator; virtual prototype; clamping mechanism目 錄1 前 言11.1 課題研究背景意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀22 六自由度大臂機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及工作原理62.1 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)概述62.2 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)原理72.3六自由度大臂機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)82.4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理92.5 夾持機(jī)構(gòu)工作空間的分析102.6三維空間分析原理122.7 臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求163 六自由度大臂機(jī)器人主要部件的設(shè)計(jì)193.1 電動(dòng)機(jī)選型193.2電機(jī)的分類193.3選擇步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算203.4傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式的選擇233.5 軸承的壽命校核253.6 手爪夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核273.6.1手爪夾持器種類273.6.2夾持器設(shè)計(jì)計(jì)算283.7 夾持裝置氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算293.7.1 初步確系統(tǒng)壓力293.7.2氣缸計(jì)算303.7.3 活塞桿的計(jì)算校核323.7.4 氣缸工作行程的確定333.7.5 活塞的設(shè)計(jì)333.7.6 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算333.7.7 端蓋和缸底的計(jì)算校核343.7.8 缸體長(zhǎng)度的確定353.7.9 緩沖裝置的設(shè)計(jì)353.8 氣壓元件選取及工作原理353.8.1 氣源裝置353.8.2 執(zhí)行元件363.8.3 控制元件363.8.4 輔助元件383.8.5 真空發(fā)生器384 夾持機(jī)構(gòu)機(jī)夾持機(jī)構(gòu)空間分析394.1夾持機(jī)構(gòu)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束394.1.1 連桿桿長(zhǎng)約束394.1.2 運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)角約束394.1.3 連桿桿間干涉404.2 確定夾持機(jī)構(gòu)空間的基本方法40總 結(jié)41參 考 文 獻(xiàn)42致 謝431 前 言1.1 課題研究背景意義并聯(lián)機(jī)器人與已經(jīng)用的很好、很廣泛的串聯(lián)機(jī)器人相比往往使人感到它并不適合用作機(jī)器人，它沒(méi)有那么大的活動(dòng)空間，它活動(dòng)上平臺(tái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如串聯(lián)機(jī)器人手部來(lái)得靈活。的確這種6-TPS結(jié)構(gòu)的夾持機(jī)構(gòu)其工作空間只是一個(gè)厚度不大的蘑菇形空間，位于機(jī)構(gòu)的上方，而表示靈活度的末端件3維轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)范圍一般只在60上下，角度最大也達(dá)不到90。可是和世界上任何事物一樣都是一分為二的，若用并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)比串聯(lián)式的缺點(diǎn)，也同樣令人吃驚。首先，并聯(lián)式結(jié)構(gòu)其末端件上平臺(tái)同時(shí)經(jīng)由6根桿支承，與串聯(lián)的懸臂梁相比，剛度大多了，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；第二，由于剛度大，并聯(lián)式較串聯(lián)式在相同的自重或體積下有高得多的承載能力；第三，串聯(lián)式末端件上的誤差是各個(gè)關(guān)節(jié)誤差的積累和放大，因而誤差大而精度低，并聯(lián)式?jīng)]有那樣的積累和放大關(guān)系，誤差小而精度高；第四，串聯(lián)式機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)大都放在運(yùn)動(dòng)著的大小臂上，增加了系統(tǒng)的慣性，惡化了動(dòng)力性能，而并聯(lián)式則很容易將電動(dòng)機(jī)置于機(jī)座上，減小了運(yùn)動(dòng)負(fù)荷；第五，在位置求解上，串聯(lián)機(jī)構(gòu)正解容易，但反解十分困難，而夾持機(jī)構(gòu)正解困難反解卻非常容易。由于機(jī)器人的在線實(shí)時(shí)計(jì)算是要計(jì)算反解的，這就對(duì)串聯(lián)式十分不利，而并聯(lián)式卻容易實(shí)現(xiàn)。夾持機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是機(jī)器人技術(shù)與機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，與實(shí)現(xiàn)等同功能的傳統(tǒng)五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)構(gòu)相比，夾持機(jī)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：剛度重量比大：因采用并聯(lián)閉環(huán)靜定或非靜定桿系結(jié)構(gòu)，且在準(zhǔn)靜態(tài)情況下，傳動(dòng)構(gòu)件理論上為僅受拉壓載荷的二力桿，故傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的單位重量具有很高的承載能力。響應(yīng)速度快：運(yùn)動(dòng)部件慣性的大幅度降低有效地改善了伺服控制器的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，允許動(dòng)平臺(tái)獲得很高的進(jìn)給速度和加速度，因而特別適于各種高速數(shù)控作業(yè)。環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：便于可重組和模塊化設(shè)計(jì)，且可構(gòu)成形式多樣的布局和自由度組合。在動(dòng)平臺(tái)上安裝刀具可進(jìn)行多坐標(biāo)銑、鉆、磨、拋光，以及異型刀具刃磨等加工。裝備機(jī)械手腕、高能束源或CCD攝像機(jī)等末端執(zhí)行器，還可完成精密裝配、特種加工與夾持機(jī)構(gòu)等作業(yè)。 技術(shù)附加值高：夾持機(jī)構(gòu)具有“硬件”簡(jiǎn)單，“軟件”復(fù)雜的特點(diǎn)，是一種技術(shù)附加值很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品，因此可望獲得高額的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。目前，國(guó)際學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)研究與開發(fā)夾持機(jī)構(gòu)非常重視，并于90年代中期相繼推出結(jié)構(gòu)形式各異的產(chǎn)品化樣機(jī)。1994年在芝加哥國(guó)際機(jī)構(gòu)博覽會(huì)上，美國(guó)Ingersoll銑床公司、Giddings&Lewis公司和Hexal公司首次展出了稱為“六足蟲”(Hexapod)和“變異型”(VARIAX)的數(shù)控機(jī)構(gòu)與加工中心，引起轟動(dòng)。此后，英國(guó)Geodetic公司，俄羅斯Lapik公司，挪威Multicraft公司，日本豐田、日立、三菱等公司,瑞士ETZH和IFW研究所，瑞典NeosRobotics公司，丹麥Braunschweig公司，德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)、漢諾威大學(xué)和斯圖加特大學(xué)等單位也研制出不同結(jié)構(gòu)形式的數(shù)控銑床、激光加工和水射流機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)機(jī)和加工中心。與之相呼應(yīng)，由美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局倡議，已于1996年專門成立了Hexapod用戶協(xié)會(huì)，并在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上設(shè)立站點(diǎn)。近年來(lái)，與夾持機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)有關(guān)的學(xué)術(shù)會(huì)議層出不窮，例如第4749屆CIRP年會(huì)、19981999年CIRA大會(huì)、ASME第25屆機(jī)構(gòu)學(xué)雙年會(huì)、第10屆TMM世界大會(huì)均有大量文章涉及這一領(lǐng)域。由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)動(dòng)議，1998年在意大利米蘭召開了第一屆國(guó)際并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)器專題研討會(huì)，并決定第二屆研討會(huì)于2000年在美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)舉行。19941999年期間，在歷次大型國(guó)際機(jī)構(gòu)博覽會(huì)上均有這類新型機(jī)構(gòu)參展，并認(rèn)為可望成為21世紀(jì)高速輕型數(shù)控加工的主力裝備。 我國(guó)已將夾持機(jī)構(gòu)的研究與開發(fā)列入國(guó)家“九五”攻關(guān)計(jì)劃和863高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，相關(guān)基礎(chǔ)理論研究連續(xù)得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家攀登計(jì)劃的資助。部分高校還將夾持機(jī)構(gòu)的研發(fā)納入教育部211工程重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，并得到地方政府部門的支持且吸引了機(jī)構(gòu)骨干企業(yè)的參與。在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的支持下，中國(guó)大陸地區(qū)從事這方面研究的骨干力量，于1999年6月在清華大學(xué)召開了我國(guó)第一屆并聯(lián)機(jī)器人與夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與關(guān)鍵技術(shù)研討會(huì)，對(duì)夾持機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀、未來(lái)趨勢(shì)以及亟待解決的問(wèn)題進(jìn)行了研討。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀?yuàn)A持機(jī)構(gòu)具有高剛度、高承載能力、高速度、高精度、重量輕、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高和模塊化程度高等優(yōu)點(diǎn),在要求精密加工的航空航天、兵器、船舶、電子等領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用。(1)串聯(lián)結(jié)構(gòu)中的橫梁部件很容易受到彎曲扭矩的作用而產(chǎn)生扭曲變形，從而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差；(2)由于采用串聯(lián)的方法，因而整個(gè)運(yùn)動(dòng)誤差是每個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)誤差的累加；(3)由于運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量較重，從而使的運(yùn)動(dòng)慣性增大，運(yùn)動(dòng)速度收到限制，因而直接影響了夾持機(jī)構(gòu)效率；(4)不滿足夾持機(jī)構(gòu)的基本原理阿貝原理；(5)由于受X，Y，Z相互垂直導(dǎo)軌的約束，測(cè)頭的空間位姿不夠靈活。 圖1.1 普通笛卡爾式串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖從整個(gè)發(fā)展進(jìn)程不難看出，夾持機(jī)構(gòu)技術(shù)是為滿足日益進(jìn)步的制造技術(shù)的需求而不斷向前發(fā)展的，是為先進(jìn)制造技術(shù)而服務(wù)的。近幾年，隨著精益生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬制造、并行工程和逆向工程等各種先進(jìn)制造思想和理論的不斷提出，對(duì)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的夾持機(jī)構(gòu)精度、夾持機(jī)構(gòu)效率及靈活性等相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)又提出了更高的要求，而傳統(tǒng)的具有笛卡兒坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)的三夾持機(jī)構(gòu)機(jī)因其自身結(jié)構(gòu)的限制已很難達(dá)到這一要求，于是，各種非笛卡兒式夾持機(jī)構(gòu)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并迅速發(fā)展起來(lái)13。 圖1.2 幾種非笛卡爾串聯(lián)機(jī)構(gòu)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)需求快速變化的特點(diǎn)和21世紀(jì)更加個(gè)性化的市場(chǎng)趨勢(shì)，促進(jìn)了快速設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的發(fā)展。并聯(lián)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)是近30年發(fā)展起來(lái)的一種高效率的新型精密夾持機(jī)構(gòu)儀器，克服了傳統(tǒng)串聯(lián)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)布局的固有缺陷，有效地降低重量和提高對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性，滿足了快速多變的市場(chǎng)需求。與常用的串聯(lián)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)相比，它的優(yōu)點(diǎn)是:(1)并聯(lián)中的可動(dòng)平臺(tái)同時(shí)經(jīng)由3根可沿各自軸向伸縮的連桿支撐，從而使整個(gè)系統(tǒng)的剛度較串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比有較大程度的提高；(2)各并聯(lián)桿件只承受沿軸向的線性調(diào)節(jié)力的作用,因而其運(yùn)動(dòng)誤差小，不易變形；(3)夾持機(jī)構(gòu)中,各桿件間不存在誤差累積和放大關(guān)系，容易實(shí)現(xiàn)高精度夾持機(jī)構(gòu)；(4)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)部件的慣性質(zhì)量小，剛度大，因而有望實(shí)現(xiàn)高速、高效率夾持機(jī)構(gòu)；(5)可以將夾持機(jī)構(gòu)點(diǎn)放置在測(cè)長(zhǎng)裝置的延長(zhǎng)線上，從而減小阿貝誤差對(duì)夾持機(jī)構(gòu)結(jié)果的影響；(6)并聯(lián)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)測(cè)頭的空間位姿靈活，可從任何角度進(jìn)入工作表面，因而對(duì)表面形狀復(fù)雜,孔隙方位多的零件夾持機(jī)構(gòu)比較方便；(7)夾持機(jī)構(gòu)結(jié)果不易受空氣波動(dòng)、溫度變化等因素的影響；(8)不需要復(fù)雜的跟蹤機(jī)構(gòu)、控制裝置等；(9)夾持機(jī)構(gòu)具有“硬件”簡(jiǎn)單，“軟件”復(fù)雜的特點(diǎn)，是一種技術(shù)附加值很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品,因而渴望獲得高額的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。由此可以看出，夾持機(jī)構(gòu)恰好能夠?qū)Υ?lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用局限進(jìn)行恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，這無(wú)疑為新一代夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的開發(fā)與研制帶來(lái)了希望，從而為拓寬夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)產(chǎn)品的多樣化，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。近年來(lái)，以?shī)A持機(jī)構(gòu)學(xué)為理論依據(jù)的智能機(jī)器人技術(shù)及計(jì)算機(jī)數(shù)控加工技術(shù)的研究引起了各國(guó)學(xué)者的極大興趣，現(xiàn)已成為新的研究熱點(diǎn)，并認(rèn)為是21世界極具發(fā)展前景的先進(jìn)技術(shù)14-15。由于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛性大、運(yùn)動(dòng)速度高、誤差不疊加等獨(dú)特特性，因而若將其應(yīng)用于夾持機(jī)構(gòu)機(jī)中，將有可能使夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的夾持機(jī)構(gòu)精度及夾持機(jī)構(gòu)效率等綜合性能得到很大程度的改善。由此可以看出，并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)理論及應(yīng)用研究的興起也為新型夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的開發(fā)提供了機(jī)遇，所以，開展并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究工作是非常必要的。2 六自由度大臂機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)概述從夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不難看出，夾持機(jī)構(gòu)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)屬于一種新型非笛卡兒式夾持機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的笛卡兒式夾持機(jī)構(gòu)系統(tǒng)對(duì)空間位置坐標(biāo)的夾持機(jī)構(gòu)是直接通過(guò)三個(gè)相互垂直的長(zhǎng)度基準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)，這種夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的夾持機(jī)構(gòu)模型是直接建立在直角坐標(biāo)系基礎(chǔ)之上的，因而該夾持機(jī)構(gòu)機(jī)具有夾持機(jī)構(gòu)建模容易，夾持機(jī)構(gòu)結(jié)果直觀、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單、符合大多數(shù)工件夾持機(jī)構(gòu)的需要等優(yōu)點(diǎn)。而對(duì)于由并聯(lián)閉環(huán)機(jī)構(gòu)所組成的并聯(lián)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)來(lái)說(shuō)，其測(cè)頭處的空間位置坐標(biāo)是有若干個(gè)并聯(lián)調(diào)節(jié)器的長(zhǎng)度基準(zhǔn)和連接上下平臺(tái)的球形副（或轉(zhuǎn)動(dòng)副）的角度基準(zhǔn)來(lái)表述的，由于這些變量參數(shù)之間的關(guān)系是非線性，所以與普通直角型夾持機(jī)構(gòu)機(jī)相比夾持機(jī)構(gòu)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的夾持機(jī)構(gòu)建模問(wèn)題就變得十分復(fù)雜。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是指上、下平臺(tái)用2個(gè)或2個(gè)以上分支相連，機(jī)構(gòu)具有2個(gè)或2個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的空間閉環(huán)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有剛度重量比大，運(yùn)行速度高、末端執(zhí)行器位姿靈活、誤差不疊加、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于模塊化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn) ，因而在許多領(lǐng)域都已得到廣泛的應(yīng)用。例如：德國(guó)漢諾威、斯圖加特大學(xué)及不倫瑞克大學(xué)等已先后將并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于激光加工、機(jī)構(gòu)、普通裝配及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中。國(guó)內(nèi)一些知名大學(xué)，如清華大學(xué)、天津大學(xué)、東北大學(xué)、燕山大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等等，也正在開展夾持機(jī)構(gòu)方面的研究工作。實(shí)際上，夾持機(jī)構(gòu)建模問(wèn)題就是夾持機(jī)構(gòu)的正運(yùn)動(dòng)求解問(wèn)題。所謂正運(yùn)動(dòng)求解，就是在已知夾持機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)副的位置參數(shù)及各并聯(lián)調(diào)節(jié)器桿長(zhǎng)變化量的情況下，來(lái)計(jì)算末端執(zhí)行器（如測(cè)頭）出的空間位置坐標(biāo)。由空間機(jī)構(gòu)學(xué)理論可知并聯(lián)閉環(huán)機(jī)構(gòu)的位置反解比較容易，但其位置正解卻相當(dāng)復(fù)雜，到目前為止，也只能給出其數(shù)值解，且明顯存在多解現(xiàn)象。我們通過(guò)對(duì)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的布局結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，即將連接上下活動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)副以等邊三角形的方式進(jìn)行排列，從而使個(gè)運(yùn)動(dòng)副之間的相互關(guān)系簡(jiǎn)潔化，然后充分利用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)約束和集合約束關(guān)系，建立由對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)組成的并聯(lián)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的夾持機(jī)構(gòu)模型。2.2 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)原理本文所研究的夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)見圖2-116。由圖2.2.1可以看出，該主要由上下2個(gè)平臺(tái)和連桿組成。從機(jī)構(gòu)的連接方式不難看出，三個(gè)中間連桿的運(yùn)動(dòng)是相互關(guān)聯(lián)和制約的，而不是相互分立的，因此，這種機(jī)構(gòu)屬于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。夾持機(jī)構(gòu)的工作原理十分簡(jiǎn)單，它是通過(guò)移動(dòng)副的調(diào)節(jié)器來(lái)控制移動(dòng)副的伸縮，使連桿長(zhǎng)度發(fā)生變化，從而使測(cè)頭移動(dòng)至測(cè)點(diǎn)位置，然后再由安裝在移動(dòng)副內(nèi)的長(zhǎng)度夾持機(jī)構(gòu)裝置測(cè)出桿長(zhǎng)的變化量，并以此為依據(jù)，計(jì)算出測(cè)點(diǎn)處的空間坐標(biāo)。圖2.1 夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖自工業(yè)機(jī)器人問(wèn)世以來(lái)，采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)器人占主導(dǎo)位置。串聯(lián)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作空間大，因而獲得廣泛應(yīng)用。由于串聯(lián)機(jī)器人自身的限制，研究人員逐漸把研究方向轉(zhuǎn)向并聯(lián)機(jī)器人。和串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人有以下特點(diǎn)：1. 并聯(lián)結(jié)構(gòu)其末端件上同時(shí)由6根桿支撐，與串聯(lián)的懸臂梁相比剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。2. 由于剛度大，并聯(lián)結(jié)構(gòu)較串聯(lián)結(jié)構(gòu)在相同的自重或體積下，有高的多的承載能力大。3. 串聯(lián)機(jī)構(gòu)末端件上的誤差是各個(gè)關(guān)節(jié)誤差的積累和放大，因而誤差大、精度低，并聯(lián)式則沒(méi)有那樣的誤差積累和放大關(guān)系，微動(dòng)精度高。4. 串聯(lián)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)大都放在運(yùn)動(dòng)著的大小臂上，增加了系統(tǒng)的慣量，惡化了動(dòng)力性能，而并聯(lián)機(jī)器人將電機(jī)置于機(jī)座上，減小了運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。5. 在位置求解上，串聯(lián)機(jī)構(gòu)正解容易，但反解困難。而并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解困難，反解非常容易，而機(jī)器人在線實(shí)時(shí)計(jì)算是要計(jì)算反解的。2.3六自由度大臂機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)六自由度大臂機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系概述：它主要由機(jī)械系統(tǒng)(執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))、控制檢測(cè)系統(tǒng)及智能系統(tǒng)組成。(1) 執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)是六自由度大臂機(jī)器人完成關(guān)節(jié)工件，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)所必需的機(jī)械部件，它包括手部、腕部、機(jī)身等。(a) 末端執(zhí)行器：機(jī)械手為了進(jìn)行作業(yè)而配置的操作機(jī)構(gòu)，直接噴漆工件。(b) 腕部：又稱手腕，是連接手部和臂部的部件，其作用是調(diào)整或改變末端執(zhí)行器的工作方位。(c) 臂部：聯(lián)接機(jī)座和手部的部分，是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理管理荷重，改變手部的空間位置，滿足機(jī)械手的作業(yè)空間，將各種載荷傳遞到機(jī)座。(d) 機(jī)身：機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，起支撐作用，是支撐手臂的部件，其作用是帶動(dòng)臂部自轉(zhuǎn)、升降或俯仰運(yùn)動(dòng)。(2) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)力的裝置。常用的有機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)電傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)。(3) 控制系統(tǒng)：通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。(4) 檢測(cè)系統(tǒng)：作用是通過(guò)各種檢測(cè)裝置、傳感裝置檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)需 要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定進(jìn)行比較，以保證運(yùn)動(dòng)符合要求。 實(shí)踐證明，六自由度大臂機(jī)器人可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期頻繁、單調(diào)的操作，采用機(jī)械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途4-8。2.4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理夾持機(jī)構(gòu)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的控制與夾持機(jī)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2所示：由圖可以看出來(lái)，該夾持機(jī)構(gòu)夾持機(jī)構(gòu)機(jī)的控制與夾持機(jī)構(gòu)系統(tǒng)主要由三個(gè)基本單元組成，它們是：PC處理器單元，伺服電機(jī)控制單元和夾持機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)單元。PC處理單元主要完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、幾何尺寸計(jì)算和三維形體的重建等，同時(shí)還負(fù)責(zé)向其他兩個(gè)單元發(fā)送控制指令，以便協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。伺服電機(jī)控制單元?jiǎng)t主要是依據(jù)PC計(jì)算機(jī)所發(fā)送的控制指令對(duì)三個(gè)伺服電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，從而確保他們按實(shí)際要求正常運(yùn)轉(zhuǎn)。夾持機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)單元主要用于完成對(duì)三個(gè)線性刻度尺（例如光柵尺、激光干涉儀等）輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行記數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的三個(gè)存儲(chǔ)器中，以便于PC計(jì)算機(jī)進(jìn)行讀取。圖2.2 控制與夾持機(jī)構(gòu)系統(tǒng)框圖上述控制與夾持機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的工作原理可簡(jiǎn)述如下：當(dāng)操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)鍵盤（或其他鍵控開關(guān)）向計(jì)算機(jī)發(fā)出控制命令后，PC處理器則通過(guò)I/O控制器接口向三個(gè)交流伺服電機(jī)分別發(fā)出相應(yīng)的運(yùn)行控制指令。當(dāng)三個(gè)伺服電機(jī)接受到正確的指令信息后，即驅(qū)動(dòng)各自的滾珠絲杠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)相應(yīng)的移動(dòng)副按實(shí)際要求進(jìn)行伸縮，使測(cè)頭向目標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)；同時(shí)，隨著移動(dòng)副的伸縮，與之相連的線性長(zhǎng)度記錄儀（如光柵尺等）開始輸出計(jì)數(shù)脈沖，并由三個(gè)32位的計(jì)數(shù)器分別進(jìn)行計(jì)數(shù)。若測(cè)頭移動(dòng)過(guò)程中，連桿或運(yùn)動(dòng)副出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，則驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將立即向計(jì)算機(jī)反饋信息，以便通知計(jì)算機(jī)及時(shí)調(diào)整三個(gè)伺服電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)修正測(cè)頭的運(yùn)行軌跡，從而確保測(cè)頭安全、柔性地到達(dá)夾持機(jī)構(gòu)點(diǎn)位置。當(dāng)測(cè)頭與被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)接觸的一剎那，測(cè)頭的微動(dòng)開關(guān)將產(chǎn)生一觸發(fā)脈沖，并將其反饋給PC計(jì)算機(jī)作為采樣觸發(fā)信號(hào)。PC計(jì)算機(jī)接收到該采樣指令后，則向32位計(jì)數(shù)器發(fā)出讀數(shù)指令，隨后便將計(jì)數(shù)器中的三個(gè)脈沖計(jì)數(shù)值讀入處理器，經(jīng)相應(yīng)處理軟件計(jì)算后，得到該夾持機(jī)構(gòu)點(diǎn)處的實(shí)際空間坐標(biāo)值，從而完成一次坐標(biāo)采樣過(guò)程。2.5 夾持機(jī)構(gòu)工作空間的分析工作空間（Workplace）：設(shè)給定參考點(diǎn)C是動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行器的端點(diǎn)，工作空間是該端點(diǎn)在空間可以達(dá)到的所有點(diǎn)的集合。完全工作空間（Complete workplace）：動(dòng)平臺(tái)上執(zhí)行器端點(diǎn)可從任何方向（位姿）到達(dá)的點(diǎn)的集合。定向工作空間（Constant workplace）：動(dòng)平臺(tái)在固定位姿時(shí)執(zhí)行器端點(diǎn)可以到達(dá)的點(diǎn)的集合。最大工作空間（Maximal workplace）：動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行器端點(diǎn)可到達(dá)的點(diǎn)的最大集合，并考慮其具體位姿。完全工作空間和定向工作空間都是最大工作空間的子集.另外，工作空間是夾持機(jī)構(gòu)的重要特性，影響它的大小和形狀的因素主要有以下三個(gè)： 桿長(zhǎng)的限制，桿件長(zhǎng)度的變化是受到其結(jié)構(gòu)限制的，每一桿件的長(zhǎng)度必須小于最大桿長(zhǎng)，大于最小桿長(zhǎng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)角的限制，各種鉸鏈，包括球鉸接和萬(wàn)向鉸接的轉(zhuǎn)角都受到結(jié)構(gòu)研制的，每一鉸鏈的轉(zhuǎn)角都應(yīng)小于最大轉(zhuǎn)角。 桿件的尺寸干涉，連接動(dòng)平臺(tái)和固定平臺(tái)的桿件都具有幾何尺寸，因此各桿件之間在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可能發(fā)生相互干涉。設(shè)桿件是直徑為D的圓柱體，兩相鄰桿件軸線之間的距離為Di,則DiD。并聯(lián)機(jī)器人構(gòu)型設(shè)計(jì)原則1、在進(jìn)行機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)時(shí)，除了要滿足規(guī)定的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡外，還應(yīng)該遵循下面幾項(xiàng)準(zhǔn)則:（l）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈要盡可能的短。完成同樣的動(dòng)作要求，應(yīng)該優(yōu)先選用機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)少的機(jī)構(gòu)，以簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)從而減輕重量、降低成本、減少由于零件的制造誤差而形成的運(yùn)動(dòng)鏈的累積誤差，運(yùn)動(dòng)鏈短有利于提高機(jī)構(gòu)的剛度，減少振動(dòng)。（2）在運(yùn)動(dòng)副的選擇上，優(yōu)先選用低副。低副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)元素加工方便，容易保證配合的精度以及有較高的承載能力。（3）適當(dāng)選擇原動(dòng)機(jī)，使機(jī)構(gòu)有好的動(dòng)力學(xué)性能。并聯(lián)機(jī)器人的尺度設(shè)計(jì)原則以往，我們?cè)谠O(shè)計(jì)階段為了確定機(jī)器人操作手機(jī)構(gòu)的尺寸和確定機(jī)器人操作手在工作空間內(nèi)部的位置和姿態(tài)時(shí)多數(shù)是靠經(jīng)驗(yàn)和直覺?，F(xiàn)在，為了開發(fā)出高精度、高速度和高效率的并聯(lián)機(jī)器人，我們?cè)跈C(jī)構(gòu)的綜合設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到它的工作空間的體積和形狀、奇異位形、輸出的各向同性等條件。但是，在全局最優(yōu)的機(jī)構(gòu)尺度綜合設(shè)計(jì)中，顧全到上述的所有條件是十分困難的。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者提出了許多機(jī)構(gòu)綜合的標(biāo)準(zhǔn)，以便在滿足指定的設(shè)計(jì)指標(biāo)下，機(jī)構(gòu)的性能達(dá)到最優(yōu)。由于并聯(lián)機(jī)器人與串聯(lián)機(jī)器人相比，工作空間小。因此為實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求，在設(shè)計(jì)時(shí)要先確定能夠滿足性能指標(biāo)的工作空間是至關(guān)重要的。另外，在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮要避免構(gòu)型奇異。與串聯(lián)機(jī)器人不同的是，并聯(lián)機(jī)器人不僅有運(yùn)動(dòng)學(xué)奇異，還有由構(gòu)型所導(dǎo)致的構(gòu)型奇異。即奇異區(qū)域通常都擴(kuò)張到整個(gè)工作空間或一些顯著的子空間，而且是實(shí)際操作中最常用的區(qū)域。0.M給出了判定并聯(lián)機(jī)構(gòu)發(fā)生構(gòu)型奇異的條件:（l）如果動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)是相似的正多邊形，則整個(gè)工作空間內(nèi)雅戈比矩陣都是奇異的;（2）如果動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)是相似的非正多邊形，并且每一對(duì)相應(yīng)的頂點(diǎn)通過(guò)一條連桿相連，則雅戈比矩陣在工作空間內(nèi)的大部分區(qū)域都是奇異的。這種設(shè)計(jì)上的奇異的存在，將使并聯(lián)機(jī)器人由于無(wú)法平衡施加在動(dòng)平臺(tái)上的負(fù)載而不能工作。在構(gòu)型奇異附近的區(qū)域，即使沒(méi)有發(fā)生構(gòu)型奇異，也有可能出現(xiàn)雅戈比矩陣條件數(shù)很大的情況，同樣會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)和力的傳遞性能變的很差，我們稱這種區(qū)域?yàn)椴B(tài)條件區(qū)域。因此，進(jìn)行并聯(lián)機(jī)構(gòu)尺度綜合設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在滿足工作空間要求、運(yùn)動(dòng)可傳遞性的要求以及負(fù)載能力要求的情況下，要避開構(gòu)型奇異點(diǎn)及奇異點(diǎn)附近的病態(tài)區(qū)域2.6三維空間分析原理首先，運(yùn)動(dòng)參數(shù)的平衡條件下出現(xiàn)的子集必須被確定為系統(tǒng)的總勢(shì)能不變的任何配置，即，在勢(shì)能的表達(dá)依賴于配置項(xiàng)系數(shù)等于零。額外的標(biāo)量和矢量變量出現(xiàn)在（2）中圖3定的相關(guān)術(shù)語(yǔ)中。設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的變量之間的（2），分別計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程中的第一階段，只有關(guān)節(jié)lir的鏈接和向量bi的組件會(huì)影響工作空間形狀和機(jī)構(gòu)的奇異位置的長(zhǎng)度。這些參數(shù)被確定為該機(jī)構(gòu)的靜平衡是完成的，他們被認(rèn)為是恒定的輸入數(shù)據(jù)（其值在表II中給出）。因此，在平衡條件下的完整性將在隨后的優(yōu)化程序保存在。然后，我們得確定剩余的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，不影響平衡條件下的最大子集。將這些參數(shù)作為優(yōu)化參數(shù)提高的工作空間和運(yùn)動(dòng)特性的機(jī)制。隨后，平衡條件不依賴于關(guān)節(jié)的連接點(diǎn)Pi0的位置。假設(shè)這些點(diǎn)位于一個(gè)以r為半徑O為圓心的圓上，r以被視為一個(gè)優(yōu)化參數(shù)。此外，讓成為連接第i關(guān)節(jié)流動(dòng)錐對(duì)稱軸的球形接頭。 圖3.1關(guān)節(jié)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于移動(dòng)框架軸的方向，用角度和表示，不影響平衡的條件。在這個(gè)方向上表示，角度是軸和軸上移動(dòng)平面投影之間的夾角。軸的投影用矢量角來(lái)表示。至于大多數(shù)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的商業(yè)應(yīng)用程序是可實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此我們對(duì)非限制性的附加條件：。我們的優(yōu)化參數(shù)組最后由向量表示。III基于恒定位第一優(yōu)化程序工作區(qū)在本節(jié)中，我們考慮的第一個(gè)應(yīng)用程序的機(jī)制作為定位和定向裝置的重物。在這樣的背景下，我們提出了一個(gè)過(guò)程，即：恒定方向的工作區(qū)是自由臨界奇異性體積最大三維區(qū)域。幾種方法是目前文獻(xiàn)中的并聯(lián)機(jī)器人定姿態(tài)工作空間計(jì)算（見，例如， 26 一個(gè)詳細(xì)的這些方法分類）。在第一類方法中最有代表性的是 13 和 15 提出的純幾何方法，并在 26 中擴(kuò)展到機(jī)械約束與被動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍。第二類方法被稱為離散化 技術(shù)（例如， 1 ， 8 ，和 25 ）。最基本的，一個(gè)足夠大的立方區(qū)域在笛卡爾空間中是完全離散的。然后，對(duì)這三次網(wǎng)格中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，解決了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)和一套機(jī)械約束測(cè)試。有可能是最復(fù)雜的和最快的離散化方法，工作空間的邊界是在球面坐標(biāo)系統(tǒng)確定的離散范圍內(nèi)的方位角和高度角 8 。盡管這樣的方法是計(jì)算密集型的，提供的工作空間邊界的幾何性質(zhì)的信息很少，他們可以很容易地應(yīng)用到任何類型的并聯(lián)機(jī)器人的幾乎任何的機(jī)械約束。除了所有常規(guī)的機(jī)械限制，它的目的是在這里將封閉形式的方程轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)約束集的三條關(guān)節(jié)的6-DOF并聯(lián)機(jī)構(gòu)的奇異軌跡。固有的復(fù)雜性原因，離散化算法 8 被發(fā)現(xiàn)是用于以下設(shè)計(jì)程序最合適的方法。A 常規(guī)機(jī)械約束 本節(jié)總結(jié)了傳統(tǒng)的機(jī)械限制的機(jī)制定姿態(tài)工作空間。作為一個(gè)初步的，我們要精確，平臺(tái)的定位將代表本節(jié)中歐拉角的定義，首先是由第一旋轉(zhuǎn)移動(dòng)框架的基軸的角度所表示，然后與通過(guò)角度的新軸有關(guān)，最后轉(zhuǎn)化為通過(guò)角度的移動(dòng)軸。對(duì)于歐拉角的選擇，其突變發(fā)生在處。旋轉(zhuǎn)矩陣定義為：其中隨后，主要存在著四個(gè)基本的機(jī)械約束以限制二關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的定位空間，即：1）關(guān)節(jié)的長(zhǎng)度2）；三球形關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的范圍；3）關(guān)節(jié)的干涉；4）機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的附加約束。1）限制關(guān)節(jié)的長(zhǎng)度：讓移動(dòng)平臺(tái)的定位是由（3，3）的正交旋轉(zhuǎn)矩陣組成。對(duì)于一個(gè)給定位置（矢量）和方向（矩陣）的移動(dòng)平臺(tái)，所需關(guān)節(jié)的長(zhǎng)度，用表示，如下式：然后，五連桿結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)施加一個(gè)長(zhǎng)度約束如下式：對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)的大多數(shù)配置，只有關(guān)節(jié)的支撐段pi2pi3和i關(guān)節(jié)的pi3pi5與j關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)部之間的碰撞是一個(gè)問(wèn)題。因此，采用3桿機(jī)構(gòu)對(duì)二關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)置一組約束，如下：這些約束實(shí)現(xiàn)的校驗(yàn)方程需要兩個(gè)線段之間距離是最小的，這需要一個(gè)實(shí)現(xiàn)多步算法的計(jì)算。由于空間的限制，我們這里不清楚這樣的算法，但我們建議讀者參考一中25提出的方法。4）附加約束：考慮到基礎(chǔ)平臺(tái)原型的具體設(shè)計(jì)提出了以下限制：B 奇異軌跡和內(nèi)在的運(yùn)動(dòng)約束在這一部分中，對(duì)二關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異軌跡進(jìn)行了總結(jié)，本結(jié)構(gòu)方程是在封閉的形式下提出被納入在下面離散化算法的運(yùn)動(dòng)約束。在 29 利用格拉斯曼線幾何確定了機(jī)構(gòu)的奇異位形。五個(gè)系列的奇異性進(jìn)行鑒定。1）i的關(guān)節(jié)兩個(gè)節(jié)是一致的，即，對(duì)于每一段i，定義最小和最大的球體半徑分別為和，坐標(biāo)中心，構(gòu)成機(jī)制的定位工作空間的邊界。用以約束（5）所涉及的例子。2）當(dāng)移動(dòng)和基礎(chǔ)平臺(tái)是平行的，即，一個(gè)奇點(diǎn)發(fā)生在當(dāng)軸z平臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)角等于0或）。 圖4 關(guān)節(jié)的機(jī)制（頂視圖）3）在移動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)任意方向的情況下，一個(gè)單一的配置發(fā)生時(shí)，它的末端位于一個(gè)用笛卡爾排列所表示的二次曲面上。2）對(duì)于定位工作空間離散化技術(shù)的綜述：在 8 中提出的離散化技術(shù)是基于以下兩個(gè)算法的完整實(shí)現(xiàn)。球面搜索算法：讓我們假設(shè)一個(gè)近似的中心點(diǎn)Oc的位置是由一個(gè)給定平臺(tái)的方向確定的。通過(guò)該算法進(jìn)行推斷從而得到一個(gè)工作空間邊界，該邊界以O(shè)c為中心點(diǎn)以為球面坐標(biāo)系。檢查整個(gè)空間的過(guò)程是通過(guò)離散的方位角和天頂角和來(lái)完成。對(duì)于每一對(duì)，在被檢測(cè)出違背約束之前它們的半徑逐漸遞增，。當(dāng)被發(fā)現(xiàn)位于工作區(qū)之外時(shí)，工作空間邊界的位置沿球形線構(gòu)成了第一個(gè)近似值，第二算法，稱為工作空間邊界的算法，用于驗(yàn)算結(jié)果。工作空間邊界的算法：對(duì)于每個(gè)方位角和天頂角，該算法都在檢查過(guò)程中的最后階段。它是基于以區(qū)間折半搜索技術(shù)來(lái)保證在工作空間邊界的之內(nèi)，其中是一個(gè)給定的誤差范圍。2.7 臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求臂部部件是六自由度大臂機(jī)器人的主要部件。它的作用是支承手部，并帶動(dòng)它們做空間運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的:把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)(方位)關(guān)節(jié)，則臂部自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部設(shè)計(jì)基本要求: （1）臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕臂部通常即受彎曲(而且不僅是一個(gè)方向的彎曲)，也受扭轉(zhuǎn)，應(yīng)選用彎和抗扭剛度較高的截面形狀。很明顯，在截面積和單位重量基本相同的情況下，鋼管、工字鋼和槽鋼的慣性矩要比圓鋼大得多。所以，六自由度大臂機(jī)器人常采用無(wú)縫鋼管作為導(dǎo)向桿，用工字鋼（如圖4.1和4.2所示）或槽鋼作為支撐鋼，這樣既提高了手臂的剛度，又大大減輕了手臂的自重，而且空心的內(nèi)部還可以布置驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置以及管道，這樣就使結(jié)構(gòu)緊湊、外形整齊。（2)臂部運(yùn)動(dòng)速度要高，慣性要小在一般情況下，手臂的要求勻速運(yùn)動(dòng)，但在手臂的啟動(dòng)和終止瞬間，運(yùn)動(dòng)是變化的，為了減少?zèng)_擊，要求啟動(dòng)時(shí)間的加速度和終止前減速度不能太大，否則引起沖擊和振動(dòng)。 為減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，應(yīng)采取以下措施: (a) 減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金等輕質(zhì)高強(qiáng)度材料; (b) 減少手臂運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺寸 (c) 減少回轉(zhuǎn)半徑 (d) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置(3)手臂動(dòng)作應(yīng)靈活。為減少手臂運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。(4)位置精度要高。一般來(lái)說(shuō)，直角和圓柱坐標(biāo)系六自由度大臂機(jī)器人位置精度高;關(guān)節(jié)式六自由度大臂機(jī)器人的位置最難控制，故精度差;在手臂上加設(shè)定位裝置和檢測(cè)機(jī)構(gòu)，能較好的控制位置精度。本文采用鋁合金材料設(shè)計(jì)成薄壁件，一方面保證機(jī)械臂的剛度，另一方面可減小機(jī)械臂的重量，減小基座關(guān)節(jié)電機(jī)的載荷，并且提高了機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。砂型鑄造鑄件最小壁厚的設(shè)計(jì)。最小壁厚：每種鑄造合金都有其適宜的壁厚，不同鑄造合金所能澆注出鑄件的“最小壁厚”也不相同，主要取決于合金的種類和鑄件的大小，見表4.1所示：鑄件尺寸 鑄鋼 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 鋁合金 銅合金 200200 200200500500 500500 58 1012 1520 35 410 1015 46 812 1220 35 68 33.5 46 35 68 表4.1 砂型鑄造鑄件最小壁厚計(jì)（mm）以上介紹的只是砂型鑄造鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在特種鑄造方法中，應(yīng)根據(jù)每種不同的鑄造方法及其特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文機(jī)械臂殼體采用鑄造鋁合金。具體尺寸見總裝配圖。463 六自由度大臂機(jī)器人主要部件的設(shè)計(jì)3.1 電動(dòng)機(jī)選型1按工作電源分類根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。 2按結(jié)構(gòu)及工作原理分類電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。 3按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式電動(dòng)機(jī)、電容盍式電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)和分相式電動(dòng)機(jī)。3.2電機(jī)的分類按用途分類電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。控制用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。 按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī)）。 按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。 調(diào)速電動(dòng)機(jī)除可分為有級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、無(wú)級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、有級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和無(wú)極變速電動(dòng)機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。3.3選擇步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算機(jī)構(gòu)工作時(shí)，需要克服摩擦阻力矩、工件負(fù)載阻力矩和啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩。根據(jù)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式15： （3.1） （3.2） （3.3） （3.4） （3.5） （3.6） （3.7） （3.8）式中： 偏轉(zhuǎn)所需力矩（Nm）；摩擦阻力矩（Nm）；負(fù)載阻力矩（Nm）；啟動(dòng)時(shí)慣性阻力矩（Nm）；工件負(fù)載對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2）；對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2）；偏轉(zhuǎn)角速度（rad/s）；質(zhì)量（kg）；負(fù)載質(zhì)量（kg）；啟動(dòng)時(shí)間（s）；部分材料密度（kg/m3）；手腕偏轉(zhuǎn)末端的線速度（m/s）。根據(jù)已知條件：kg，m/s，m，m，m，s，采用的材料假定為鑄鋼，密度kg/m3。將數(shù)據(jù)代入計(jì)算得： kg r/s kgm2 kgm2 Nm Nm Nm因?yàn)閭鲃?dòng)是通過(guò)減速器實(shí)現(xiàn)的，所以查取手冊(cè)15得：彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率；滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對(duì)）；減速器傳動(dòng)效率；計(jì)算得傳動(dòng)的裝置的總效率。電機(jī)在工作中實(shí)際要求轉(zhuǎn)矩 Nm （3.9）根據(jù)計(jì)算得出的所需力矩，結(jié)合北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的90系列的五相混合型步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和矩頻特性曲線，如圖3.3和圖3.4所示,選擇90BYG5200B-SAKRML-0301型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)。圖3.1 90BYG步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)圖3.2 90BYG5200B-SAKRML-0301型步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線3.4傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式的選擇考慮到軸的載荷較大，材料選用45,熱處理調(diào)質(zhì)處理,取材料系數(shù) 所以,有該軸的最小軸徑為: 考慮到鍵槽的影響，所以dmin取值為17MM,具體結(jié)構(gòu)如下：圖3.3軸的受力模型簡(jiǎn)化(見圖7)及受力計(jì)算圖3.4 軸的受力分析知： 3.5 軸承的壽命校核鑒于調(diào)整間隙的方便,軸承均采用正裝.預(yù)設(shè)軸承壽命為3年即12480h.校核步驟及計(jì)算結(jié)果見下表:表.3.1 軸承壽命校核步驟及計(jì)算結(jié)果計(jì)算步驟及內(nèi)容計(jì)算結(jié)果6014A端B端由手冊(cè)查出Cr、C0r及e、Y值Cr=98.5kNC0r=86.0kNe=0.68計(jì)算比值Fa/FrFaA /FrA e確定X、Y值XA=1 YA =0 查載荷系數(shù)fP1.2計(jì)算當(dāng)量載荷P=Fp(XFr+YFa)PA=5796.24 PB=6759.14計(jì)算軸承壽命763399h大于12480h由計(jì)算結(jié)果可見軸承6014AC、6007均合格，最終選用軸承6014。四、軸的強(qiáng)度校核經(jīng)分析知C、D兩處為可能的危險(xiǎn)截面， 現(xiàn)來(lái)校核這兩處的強(qiáng)度：（1）、合成彎矩（2）、扭矩T圖（3）、當(dāng)量彎矩（4）、校核由手冊(cè)查材料45的強(qiáng)度參數(shù)C截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力：由計(jì)算結(jié)果可見C截面安全。各軸鍵、鍵槽的選擇及其校核因減速器中的鍵聯(lián)結(jié)均為靜聯(lián)結(jié),因此只需進(jìn)行擠壓應(yīng)力的校核.一、 電機(jī)鍵的選擇及校核:帶輪處鍵:按照帶輪處的軸徑及軸長(zhǎng)選 鍵B8X7,鍵長(zhǎng)50,GB/T1096聯(lián)結(jié)處的材料分別為: 45鋼(鍵) 、40Cr(軸) (1) 剛輪處鍵: 按照輪轂處的軸徑及軸長(zhǎng)選 鍵B14X9GB/T1096聯(lián)結(jié)處的材料分別為: 20Cr (輪轂) 、45鋼(鍵) 、20Cr(軸)此時(shí), 鍵聯(lián)結(jié)合格.(2)輸出軸處鍵: 按照聯(lián)軸器處的軸徑及軸長(zhǎng)選 鍵16X10,鍵長(zhǎng)100,GB/T1096聯(lián)結(jié)處的材料分別為: 45鋼 (聯(lián)軸器) 、45鋼(鍵) 、45(軸)其中鍵的強(qiáng)度最低,因此按其許用應(yīng)力進(jìn)行校核,查手冊(cè)其該鍵聯(lián)結(jié)合格.3.6 手爪夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核3.6.1手爪夾持器種類1.連桿杠桿式手爪這種手爪在活塞的推力下，連桿和杠桿使手爪產(chǎn)生夾緊（放松）運(yùn)動(dòng)，由于杠桿的力放大作用，這種手爪有可能產(chǎn)生較大的夾緊力。通常與彈簧聯(lián)合使用。2.楔塊杠桿式手爪利用楔塊與杠桿來(lái)實(shí)現(xiàn)手爪的松、開，來(lái)實(shí)現(xiàn)抓取工件。3.齒輪齒條式手爪這種手爪通過(guò)活塞推動(dòng)齒條，齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生手爪的夾緊與松開動(dòng)作。4.滑槽式手爪 當(dāng)活塞向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑槽通過(guò)銷子推動(dòng)手爪合并，產(chǎn)生夾緊動(dòng)作和夾緊力，當(dāng)活塞向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，手爪松開。這種手爪開合行程較大，適應(yīng)抓取大小不同的物體。5.平行杠桿式手爪不 需要導(dǎo)軌就可以保證手爪的兩手指保持平行運(yùn)動(dòng)采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，因此，比帶有導(dǎo)軌的平行移動(dòng)手爪的摩擦力要小很多結(jié)合具體的工作情況，采用連桿杠桿式手爪。驅(qū)動(dòng)活塞 往復(fù)移動(dòng)，通過(guò)活塞桿端部齒條，中間齒條及扇形齒條 使手指張開或閉合。手指的最小開度由加工 工件的直徑來(lái)調(diào)定。本設(shè)計(jì)按照所要捆綁的重物最大使用 的鋼絲繩直徑為50mm來(lái)設(shè)計(jì)。a有適當(dāng)?shù)膴A緊力手部在工作時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對(duì)于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對(duì)于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。b有足夠的開閉范圍工作時(shí)，一個(gè)手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。夾持類手部的手指都有張開和閉合裝置?？捎瞄_閉角和手指夾緊端長(zhǎng)度表示。于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍，手指開閉范圍的要求與許多因素有關(guān)c力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)氣壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。手部處于腕部的最前端，工因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小。d手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度因此送料，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉式彈簧夾緊，夾緊氣壓機(jī)械手，根據(jù)工件的形狀，松開時(shí)，用單作用式氣壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造方便。氣壓缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，氣壓缸右腔進(jìn)油時(shí)松開工件。3.6.2夾持器設(shè)計(jì)計(jì)算手爪要能抓起工件必須滿足： （3-6）式中，-為所需夾持力；-安全系數(shù)，通常取1.22；-為動(dòng)載系數(shù)，主要考慮慣性力的影響可按估算，為機(jī)械手在搬運(yùn)工件過(guò)程的加速度，為重力加速度；-方位系數(shù)，查表選?。?被抓持工件的重量 20；帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得： ；理論驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算： （3-7）式中，-為柱塞缸所需理論驅(qū)動(dòng)力；-為夾緊力至回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的垂直距離；-為扇形齒輪分度圓半徑；-為手指夾緊力；-齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，此處選為0.92；其他同上。帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得 計(jì)算驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式為： （3-8）式中，-為計(jì)算驅(qū)動(dòng)力；-安全系數(shù)，此處選1.2；-工作條件系數(shù)，此處選1.1； 而氣壓缸的工作驅(qū)動(dòng)力是由缸內(nèi)油壓提供的，故有 （3-9）式中，-為柱塞缸工作油壓；-為柱塞截面積；選取缸內(nèi)徑為40mm3.7 夾持裝置氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算3.7.1 初步確系統(tǒng)壓力表3.2 按負(fù)載選擇工作壓力1負(fù)載/ KN50工作壓力/MPa 0.811.522.5334455表3.3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力1機(jī)械類型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械氣鑿巖機(jī)氣機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032由表3.2和表3.3可知，初選氣缸的設(shè)計(jì)壓力P1=1MPa3.7.2氣缸計(jì)算估算要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載大小為300N，考慮到氣缸未加載時(shí)實(shí)際所能輸出的力，受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響，并考慮到機(jī)械爪的質(zhì)量。在研究氣缸的性能和確定氣缸的缸徑時(shí)，常用到負(fù)載率：由液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)表3.4：表3.4 氣缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與負(fù)載率阻性負(fù)載（靜負(fù)載）慣性負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度v運(yùn)動(dòng)的速度v=50mm/s，取=0.60，所以實(shí)際的氣缸缸負(fù)載的大小為：F=F0/=500N（2） 氣缸內(nèi)徑的確定表3.5 氣缸內(nèi)徑確定公式項(xiàng)目計(jì)算公式缸徑雙作用氣缸推力拉力 表1 氣缸內(nèi)徑系列GB/T2348-1980mm810121620253240506380100125160200250320400500按GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值D=40mm；本來(lái)可以取32的，考慮不可預(yù)測(cè)的超載等因素，故在這取的略微大一些。查氣傳動(dòng)與控制手冊(cè)根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般選取d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，一般選取d/D=0.5-0.7。活塞桿直徑d=0.45D=18mm 取d=18（標(biāo)準(zhǔn)直徑）表2 活塞桿直徑系列456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400(1) 氣缸缸體厚度計(jì)算 缸體是氣缸中最重要的零件，當(dāng)氣缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。在這幾種材料中45號(hào)鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號(hào)鋼作為缸體的材料。式中，實(shí)驗(yàn)壓力，MPa。當(dāng)氣缸額定壓力Pn5.1 MPa時(shí)，Py=1.5Pn，當(dāng)Pn16MPa時(shí)，Py=1.25Pn。缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm。=，為材料的抗拉強(qiáng)度。注：1.額定壓力Pn額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=1MPa2.最高允許壓力PmaxPmax1.5Pn=1.251=1.25MPa氣缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：b=600M