工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！令運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)無人操作；控制器中計(jì)算機(jī)程序可依加工對象不同而從新設(shè)計(jì)，從而滿足柔性生產(chǎn)的需要。水下作業(yè)、救火、環(huán)境衛(wèi)生、教育、娛樂、辦公、家用、軍用等方面，工業(yè)機(jī)器人在國內(nèi)主要應(yīng)用于危險(xiǎn)、有毒、有害的工作環(huán)境以及產(chǎn)品質(zhì)量要求高（超潔、同一性）的重復(fù)性作業(yè)場合，如焊接、噴涂上下料、插件、防爆等。一、工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)1．主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題是選擇由連桿件和運(yùn)動(dòng)副組成的坐標(biāo)形式。工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)形式主要有直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球面坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式等。測作業(yè)。圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人主要有三個(gè)自由度：腰轉(zhuǎn)，升降，手臂伸縮。手腕常采用機(jī)器人總自由度達(dá)到六個(gè)。系統(tǒng)比較復(fù)雜。節(jié)，手腕的三個(gè)自由度上的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)（俯仰、偏轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)）用來最后確定末端操作器的姿態(tài)，它是一種慣犯使用的擬人化的機(jī)器人。Maxspeed:1200mm/secRepeatability:0.01mmDesignLife:5000km60MillionCycles直角坐標(biāo)機(jī)器人工作臺(tái)：2．傳動(dòng)方式傳動(dòng)方式選擇是指選擇驅(qū)動(dòng)源及傳動(dòng)裝置與關(guān)節(jié)部件的連接形式和驅(qū)動(dòng)形式，主要包括：直接連接傳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)源或帶有機(jī)械傳動(dòng)裝置直接與關(guān)節(jié)相連。遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)源通過遠(yuǎn)距離機(jī)械傳動(dòng)后與關(guān)節(jié)相連。間接驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)源經(jīng)一個(gè)速比遠(yuǎn)大于1的機(jī)械裝置與關(guān)節(jié)相連。1的機(jī)械傳動(dòng)這樣的中間環(huán)節(jié)與關(guān)節(jié)相連。3．模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合部設(shè)計(jì)。模塊化工業(yè)機(jī)器人主要的特點(diǎn)是：經(jīng)濟(jì)性、靈活性4．材料的選擇的出發(fā)點(diǎn)。材料選擇的基本要求是：強(qiáng)度高、彈性模量大、重量輕、阻尼大、材料價(jià)格低。5．平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)起的不良影響、借助平衡系統(tǒng)能使機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定，降低地面安裝要求。二、傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件是驅(qū)動(dòng)源和機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)連接的橋梁，是工業(yè)機(jī)器人的重要部件。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度、加速度（減速度）特性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、精度、承載能力是工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。一．移動(dòng)關(guān)節(jié)導(dǎo)軌工業(yè)機(jī)器人對移動(dòng)導(dǎo)軌的要求移動(dòng)關(guān)節(jié)導(dǎo)軌的目的是在運(yùn)動(dòng)過程中保證位置精度和導(dǎo)向,對移動(dòng)導(dǎo)軌有如下要求:1．間隙小或者能消除間隙；2．再垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的剛度高；3．摩擦系數(shù)低并不隨速度變化;4．高阻尼；5．移動(dòng)導(dǎo)軌和其輔助元件尺寸小、慣量低。導(dǎo)軌、氣浮導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。間隙，具有高剛度、低摩擦、高阻尼等優(yōu)點(diǎn)，但是它需要單獨(dú)的液壓系統(tǒng)和回收:1摩擦小,特別是不隨速度變化;2尺寸小;3剛度高承載能力大;4精度和精度保持度高;5潤滑簡單;6容易制造成標(biāo)準(zhǔn)件;7易加預(yù)載，消除間隙，增加剛度等等。但是,滾動(dòng)導(dǎo)軌用在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)也存在著缺點(diǎn):1阻尼低;2對臟物比較敏感.軸和軸承座的剛度不敏感。主要分向心推力球軸承和“四點(diǎn)接觸”球軸承。.傳動(dòng)件的定位及消隙傳動(dòng)件的定位主要有：1．電氣開關(guān)定位2．機(jī)械擋塊定位3．伺服定位系統(tǒng)定位傳動(dòng)件的消隙主要有：1．消隙齒輪2．柔性齒輪消隙3．對稱傳動(dòng)消隙4．偏心機(jī)構(gòu)消隙5．齒廓彈性覆層消隙協(xié)波傳動(dòng)要求：１．伺運(yùn)動(dòng)精度高，間隙小，能實(shí)現(xiàn)較高的重復(fù)定位精度。２．回轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定，無波動(dòng)，運(yùn)動(dòng)副鍵摩擦小，效率高。３．體積小，重量輕，傳動(dòng)扭矩大。常用的減速機(jī)構(gòu)是行星齒輪機(jī)構(gòu)和諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu).絲杠螺母副和滾珠絲杠傳動(dòng)生沖擊，傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲，能自鎖，由較小的扭矩產(chǎn)生較大的牽引力；缺點(diǎn)是都很高，在傳動(dòng)時(shí)靈敏和平穩(wěn)性很好，磨損小，使用壽命比較長。１．活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)２．鏈傳動(dòng)，皮帶傳動(dòng)，繩傳動(dòng)３．鋼帶傳動(dòng)三、臂部設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人臂部設(shè)計(jì)的基本要求：實(shí)心軸大得多，所以常用鋼管作臂桿及導(dǎo)向桿，用工字鋼和槽鋼作支撐板。２．導(dǎo)向性好。為防止手臂在直線運(yùn)動(dòng)中，沿運(yùn)動(dòng)軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，或設(shè)置導(dǎo)向裝置，或設(shè)計(jì)方形，花鍵等形式的臂桿。３．重量輕。為提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，要盡量減小臂部運(yùn)動(dòng)部分的重量，以減小整個(gè)手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。４．運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)定位精度高。常用的臂部結(jié)構(gòu)有：1．手部直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；構(gòu)形式比較多，常用的有活塞油（氣）缸，齒輪齒條機(jī)構(gòu)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)以及連桿機(jī)構(gòu)等。由于活塞（氣）缸的體積小，重量輕，因而在機(jī)器人結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的比較多。２．手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，活塞缸和連桿機(jī)構(gòu)等。一類新穎的致動(dòng)設(shè)備等)正在步入商業(yè)化。它們基于在受到電刺激時(shí)會(huì)改變形狀的聚合物。類似肌肉的東西也許會(huì)有用武之地。EPAs號(hào)稱要成為未來的人造肌肉。研究人員已經(jīng)在雄心勃勃地工作，希望能夠?yàn)樵S多當(dāng)代的技術(shù)尋找基于EPA的可選方案，而帕薩迪納噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)科學(xué)家YosephBar-Cohen夠最先制造出EAP驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人手臂，而且必須在與人的手臂的一對一掰手腕比賽中取勝。在壓電材料中，機(jī)械應(yīng)力可導(dǎo)致晶體電極化，而且反之亦然。用電流刺激這種材料將使其變形；通過改變其形狀可以產(chǎn)生電。塑料對電的反應(yīng)正好互補(bǔ)。離子型EAPs(性高分子以及碳納米管)是在電化學(xué)的基礎(chǔ)上工作——即正負(fù)離子的移動(dòng)和擴(kuò)散。它們可以直接用電池帶動(dòng)，因?yàn)榧幢阋粋€(gè)個(gè)位(single-digit)電壓也能夠使它們大幅度彎曲。不足之處在于，離子型EAPs通常必須是濕的，因此應(yīng)當(dāng)密封在撓性薄層中。許多離子型EAPs的另一個(gè)主要缺陷在于只要電流接通，該材料就損壞。相反，電子型EAPs(例如鐵電聚合物、電介體、電絕緣橡膠以及電致伸縮移植橡膠)則由電場驅(qū)動(dòng)。它們需要相對較高的電壓，因此會(huì)產(chǎn)生讓人不舒服的電EPAs它們不需要保護(hù)薄層，而且?guī)缀醪恍枰娏骶湍軌虮３帜硞€(gè)定位。SPR的人造肌肉材料屬于電子型EAP類型。它的成功開發(fā)經(jīng)歷了漫長曲折典范例。四、機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)人的下肢主要功能是承受體重和走路。對于靜止直立時(shí)支承體重這一要求，動(dòng)的，人的重心在垂直方向上時(shí)而升高，時(shí)而下降；在水平方向上亦隨著左。右腳交替著地而相對應(yīng)地左、右搖動(dòng)。人的重心變動(dòng)的大小是隨人腿邁步的大小、調(diào)動(dòng)人體其他部分的肌肉運(yùn)動(dòng),巧妙地保持人體的平衡.而人能在不同路面條件下(包括登高、下坡、高低不平、軟硬不一的地面等）走路，是因?yàn)槿四芡ㄟ^眼睛可以看出，要使機(jī)器人能像人一樣，在重心不斷變化的情況下仍能穩(wěn)定的步行，如何正確引導(dǎo)機(jī)器人的移動(dòng)：的位置進(jìn)行導(dǎo)向的。輪子在軌道上滾動(dòng)，由軌道引導(dǎo)到各工作位置。在車間地面下淺層snun－10mm處敷設(shè)電纜，通人數(shù)千（赫芝）高頻交流電，使之產(chǎn)生磁場；在移動(dòng)機(jī)器人決定。電纜敷好以后，要改變導(dǎo)向路線就很困難，但可靠性高，大多數(shù)工廠車間光測定器來測定其移動(dòng)方向，控制指揮機(jī)器人移動(dòng)。位置，選擇移動(dòng)路線而自主運(yùn)動(dòng)。因此，機(jī)器人必須裝有視覺、觸覺等裝置，用來辨識(shí)環(huán)境和道路情況，測出自己的位置和方向，通過計(jì)算機(jī)控制自身的運(yùn)動(dòng)。更加自如。導(dǎo)向控制，在生產(chǎn)車間內(nèi)應(yīng)用。五、機(jī)器人的嗅覺能識(shí)別像H2C2CONO等少數(shù)氣體。因此，除特殊需要安裝探測特定氣體的氣體傳感器外，一般的機(jī)器人基本上沒有嗅覺。六、機(jī)器人的觸覺的，像人的皮膚位于人的體表，依靠表皮的游離神經(jīng)末梢能感受溫度。痛覺、觸覺等多種