畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-六自由度噴漆機(jī)器人設(shè)計(jì)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-PAGEII--PAGEII-摘要噴漆是一種勞動(dòng)強(qiáng)度大、有害人體健康的作業(yè)。近年來在噴漆作業(yè)中應(yīng)用機(jī)器人已有明顯的增加，特別廣泛應(yīng)用于汽車氣體、家電產(chǎn)品和各種塑料制品的噴涂作業(yè)中。一門跨學(xué)科的綜合型技術(shù)，論述了國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀。本文在全面分析和研究了各種機(jī)器人機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，借鑒了它們的一些好的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了一種六自由度關(guān)節(jié)式機(jī)器人的操作部件機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，重量輕，加工方便。文中詳細(xì)簡(jiǎn)述了機(jī)器人的組成、分類、自由度、基本形式、技能等基本知識(shí)；選擇操作機(jī)坐標(biāo)結(jié)構(gòu)形式；工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式的選擇和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；位置檢測(cè)裝置；操作機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)問題的求解和執(zhí)行部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；手臂平衡機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介。關(guān)鍵詞自由度；關(guān)節(jié)式；位置檢測(cè)裝置AbstractThelacquerisaharmfuloperationofhighlaborintensity.Inrecentlyyears,theapplicationofrobotsinthelacquerisobviouslyincreasing,especiallywidelyusedinthesprayinglacqueroperationofautomobilebodies,householdelectricalappliances,andtheplastics.Aftercarefullyanalyzedandstudyeverykindofstructureofrobots,tooksomegooddesignrulesandtheory,designedthemechanismofoperatingcomponentofthejointrobotwithsixdegreeoffreedom.Themechanismissimpleinstructurecompactinsize,lightinweigh,andeasytomanufacture.Thepaperdescribedindetailthebasicknowledgeoftherobotincomposition,classification,degreeinfreedom,basicformandfunctions;theauthorselectedtheformofthecoordinattructureofoperator,selectedthewayhowtodrivetheindustryrobot.Designthetransmissionsystem,setthepositiondetector,solvedtheproblemofthemoving,thedynamicsoftheoperator,designedthestructureoftheexecutingcomponent,introducedthemechanismofbalancingthearm.Keywordsdegreeoffreedom；joint；positiondetectorPAGEII---PAGEV-目錄摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章緒論 11.1工業(yè)機(jī)器人的定義 11.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用簡(jiǎn)介 11.3工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì) 21.3擴(kuò)大機(jī)器人在熱加工行業(yè)應(yīng)用 21.3.2提高工業(yè)機(jī)器人的工作性能 21.3.3發(fā)展組合式機(jī)器人 31.3.4研制“智能機(jī)器人” 31.4工業(yè)機(jī)器人的基本知識(shí) 41.4.1組成 41.4.2分類 51.4.3自由度 51.4.4坐標(biāo)形式機(jī)能 61.5噴漆機(jī)器人簡(jiǎn)介 6第2章總體方案設(shè)計(jì) 72.1設(shè)計(jì)參數(shù)及要求介紹 72.2部件級(jí)總體方案設(shè)計(jì) 72.3機(jī)器人總體布局及其傳動(dòng)原理 92.4總體設(shè)計(jì)步驟 102.5本章小結(jié) 11第3章機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 123.1機(jī)器人的末端執(zhí)行器部件 123.2手腕的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 123.2.1設(shè)計(jì)要求 133.2.2手腕的結(jié)構(gòu) 133.2.3腕部與小臂連接件結(jié)構(gòu) 133.3手腕的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 133.3.1設(shè)計(jì)要求 143.3.2大臂的結(jié)構(gòu) 153.3.3小臂的結(jié)構(gòu) 163.3.4大、小臂連接處的結(jié)構(gòu) 173.4機(jī)座的結(jié)構(gòu) 173.4.1腰部主回轉(zhuǎn)部 173.4.2大臂與腰部連接處的局部結(jié)構(gòu) 183.4.3機(jī)座外形結(jié)構(gòu) 183.5本章小結(jié) 18第4章機(jī)器人的平衡系統(tǒng)介紹 194.1小臂平衡系統(tǒng) 194.2大臂平衡系統(tǒng). 204.3本章小結(jié). 21第5章機(jī)器人的內(nèi)部傳感器 225.1機(jī)器人的內(nèi)部傳感器介紹 235.2本章小結(jié). 24第6章局部結(jié)構(gòu)的計(jì)算及元器件的選擇 256.1軸的強(qiáng)度校核 266.1.1求支反力 276.1.2列剪力與彎矩方程式 286.1.3求最大彎矩 296.1.4求最大彎曲正應(yīng)力 306.2腕部擺動(dòng)油缸的選擇 316.2.1俯仰及旋轉(zhuǎn)用擺動(dòng)油缸 316.2.2手腕擺動(dòng)用擺動(dòng)油缸的選取 326.3滑動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 326.3.1所需油缸輸出力的計(jì)算 336.3.2主要幾何尺寸的計(jì)算 336.3.3油缸性能參數(shù)的計(jì)算 346.4計(jì)算螺栓直徑 346.4.1機(jī)座外形結(jié)構(gòu) 356.4.2機(jī)座外形結(jié)構(gòu) 356.5本章小結(jié) 36結(jié)論 37致謝 38參考文獻(xiàn) 39附錄1 39附錄2 41-PAGE10--PAGE38-第1章緒論1.1工業(yè)機(jī)器人的定義機(jī)器人的英文詞是“Robot”，是捷克斯洛伐特劇作家KarelCapek根據(jù)“Robota”和“Robotnik”兩詞結(jié)合而制造出來的，用以表示“用人們的手制造出來的工人”的意思。工業(yè)機(jī)器人（IndustrialRobot縮寫詞IR）1960年《美國(guó)金屬市場(chǎng)》抱首先使用的，但這個(gè)概念美國(guó)Geoge.C.Devol在1954年申請(qǐng)的專利“程序控制物料傳速配置”中提出來的。目前，關(guān)于工業(yè)機(jī)器人，世界各國(guó)尚無統(tǒng)一的定義。在我國(guó)，從執(zhí)行動(dòng)作的部分來說沒有什么根本的區(qū)別，可以說機(jī)械手就一種動(dòng)作簡(jiǎn)單、工作程序固定、定位點(diǎn)不能靈活改變的簡(jiǎn)單的工業(yè)機(jī)器人。1.2工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用簡(jiǎn)介工業(yè)機(jī)器人自六十年代初問世以來，發(fā)展非常迅速。目前，第二代產(chǎn)品、微型計(jì)算機(jī)控制、直接伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)商品化。美國(guó)是最早研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的國(guó)家，早在1967年就定型批量生產(chǎn)了Vnimate1900型機(jī)器人，這是Vnimate4000型的前身。1969年美國(guó)通用汽車車身的生產(chǎn)自動(dòng)線。七十年代，美國(guó)克萊斯勒汽車公司的32條沖床自動(dòng)線的448臺(tái)沖床，全部采用了工業(yè)機(jī)器人傳速工件。日本機(jī)器人工業(yè)起步雖比美國(guó)晚，但發(fā)展速度更快，據(jù)統(tǒng)計(jì)。1982年日本擁有工業(yè)機(jī)器人共13000余臺(tái)，生產(chǎn)廠家近200家。此外瑞典、挪威、聯(lián)邦德國(guó)、意大利、蘇聯(lián)等國(guó)家也發(fā)展十分迅速。工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)機(jī)械加工過程中的上、下料及搬運(yùn)、配置、焊接（電焊、弧焊）、噴漆、沖壓、樹脂成型加工以及熱處理、鍛壓等。1.3工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)目前工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用逐步擴(kuò)大，技術(shù)性能在不段提高。由于發(fā)展時(shí)間較短，人們對(duì)它有一個(gè)逐步認(rèn)識(shí)的過程，機(jī)器人在技術(shù)上還有一個(gè)逐步認(rèn)識(shí)完善的過程，其目前發(fā)展有以下幾個(gè)趨勢(shì)。1.3.1擴(kuò)大機(jī)器人在熱加工行業(yè)應(yīng)用目前國(guó)內(nèi)機(jī)器人應(yīng)用在機(jī)械工業(yè)冷加工作業(yè)中的較多，而在鑄、焊、熱處理等熱加工以及裝配作業(yè)等方面的應(yīng)用較少。因熱加工作業(yè)的物件重，形狀復(fù)雜，環(huán)境溫度高等，給機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制造帶來不少困難，這就需要解決技術(shù)上的困難，時(shí)機(jī)器人更好地為熱加工作業(yè)服務(wù)。同時(shí)，在其它行業(yè)和部門，也將隨著工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，而逐步擴(kuò)大機(jī)器人的使用。1.3.2提高工業(yè)機(jī)器人的工作性能機(jī)器人工作性能的優(yōu)劣，決定著它能否正常地應(yīng)用于生產(chǎn)中。機(jī)器人工作性能中的重復(fù)定位精度和工作速度兩個(gè)指標(biāo)，是決定機(jī)器人能否保質(zhì)保量地完成操作任務(wù)的關(guān)鍵因素。因此要解決好機(jī)器人的工作平均性和快速性的要求，除了從解決緩沖定位措施入手外，還應(yīng)發(fā)展?jié)M足機(jī)器人性能要求、價(jià)廉的電液伺服閥，將伺服控制控制系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)器人上。1.3.3發(fā)展組合式機(jī)器人從機(jī)器人本身的特點(diǎn)來說，可變程序的機(jī)器人更適應(yīng)產(chǎn)品改型、設(shè)備更新、多品種小批量的要求，但是它的成本高。專用機(jī)器人價(jià)廉，但適用范圍又受到了限制。因此，對(duì)一些特殊用途的場(chǎng)合，就需要專門設(shè)計(jì)，專門加工，這樣就提高了產(chǎn)品成本。為了適應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域分門別類的要求，可將機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成組合的形式。組合式機(jī)器人是將一些通用部件（手臂伸縮部件、升降部件、回轉(zhuǎn)部件和腕部回轉(zhuǎn)、俯仰部件等）根據(jù)作業(yè)的要求，選擇必要的能完成預(yù)定機(jī)能的單元部件，以基座為基礎(chǔ)進(jìn)行組合，配上與其相適應(yīng)的控制部分，即成為能完成特殊要求的機(jī)器人。它可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，兼顧了使用上的專用性和設(shè)計(jì)上的通用性，便于標(biāo)準(zhǔn)化，系列設(shè)計(jì)和組織專業(yè)化生產(chǎn)，有利于提高機(jī)器人的質(zhì)量和降低造價(jià)，是一種有發(fā)展前途的機(jī)器人。1.3.4研制“智能機(jī)器人”對(duì)于需要人工進(jìn)行靈巧操作即需要進(jìn)行判斷的工作場(chǎng)合，工業(yè)機(jī)器人很難代替人的勞動(dòng)。如在工作過程中出現(xiàn)事故、障礙和情況變化等，機(jī)器人不能自動(dòng)分辨糾正，而只能停機(jī)，待人們排除以外故障后才能繼續(xù)工作。因此，人們對(duì)機(jī)器人提出了更高的要求，希望使其具有“視覺”“觸覺”、等功能，使之對(duì)物件進(jìn)行判斷、選擇，能連續(xù)調(diào)節(jié)以適應(yīng)變化的條件，并能進(jìn)行“手一眼”協(xié)調(diào)動(dòng)作。這就需要一個(gè)能處理大量信息的計(jì)算機(jī)，要求人與機(jī)器“對(duì)話”，進(jìn)行信息交流。這種帶“視覺”、“觸覺”反饋的，由于計(jì)算機(jī)控制的，據(jù)有人的部分“智能”的機(jī)械裝置稱為“智能機(jī)器人”。所謂“智能”時(shí)包括：識(shí)別、學(xué)習(xí)、記憶、分析、判斷的功能，而識(shí)別功能是通過“視覺”、“觸覺”和“聽覺”等感覺“器官”以認(rèn)識(shí)對(duì)象的。具有感覺功能的機(jī)器人，其工作性能是比較完善的，能夠準(zhǔn)確地夾持任意方位的物件，判斷物件質(zhì)量，越過障礙物進(jìn)行工作，自動(dòng)測(cè)出夾緊力大小，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)，適用于從事復(fù)雜、精密的操作，如裝配作業(yè)（國(guó)外研制的裝配機(jī)器人能將活塞狀如間隙僅20微米的氣缸內(nèi)），它有著一定的發(fā)展前途。智能機(jī)器人是一種新興的技術(shù)，對(duì)它的研究將涉及到電子技術(shù)、控制論、通訊技術(shù)、電視技術(shù)、空間機(jī)構(gòu)和仿生學(xué)等學(xué)科。它是當(dāng)代自動(dòng)控制技術(shù)的一個(gè)新興的領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能機(jī)器人將會(huì)代替人做更多的作業(yè)。1.4工業(yè)機(jī)器人的基本知識(shí)1.4.1組成機(jī)器人主要由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及位置檢測(cè)系統(tǒng)組成。各系統(tǒng)之間的關(guān)系如圖1-1。圖1-1機(jī)器人的組成1、執(zhí)行系統(tǒng)包括末端執(zhí)行器、手腕、手臂和腰部等部件。1、末端執(zhí)行器：機(jī)器人是一種通用性較強(qiáng)的自動(dòng)化作業(yè)設(shè)備，末端執(zhí)行器則是直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的裝置。大多數(shù)末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和尺寸都是根據(jù)其不同作業(yè)任務(wù)要求來設(shè)計(jì)的，從而形成了多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)其用途和結(jié)構(gòu)的不同可以分為機(jī)械式夾持器、吸附式夾持器和專用工具（如焊槍、噴嘴、電磨頭等）三類。它安裝在機(jī)器人手腕或手臂的機(jī)械接口上。多數(shù)情況下末端執(zhí)行器是為特定的用途而專門設(shè)計(jì)的，但也可以設(shè)計(jì)成一種實(shí)用性較大的多用途末端執(zhí)行器。2、手腕：是臂部和末端執(zhí)行器的連接部件，他應(yīng)具有獨(dú)立的自由度，為使手部能處于空間的任意方向，玩不應(yīng)具有回轉(zhuǎn)、上下俯仰和左右擺動(dòng)三個(gè)自由度。3、手臂：是支撐手腕和末端執(zhí)行器的部件，它分為小臂和大臂兩部件，具有兩個(gè)自由度。4、腰部：是支撐手臂的部件，具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度。腰部也可做成可移式的，具有兩或三個(gè)自由度5、機(jī)座：式機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。2、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。常用的有液壓傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng)，電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等四種形式。3、控制系統(tǒng)有電器控制和射流控制兩種，一般常見的為電器控制。它是機(jī)器人的重要組成部分，它支配著機(jī)器人按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予的指令信息（如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間），同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)，即發(fā)出警報(bào)信號(hào)。4、位置檢測(cè)系統(tǒng)控制機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并于設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度到達(dá)設(shè)定的位置。1.4.2分類工業(yè)機(jī)器人的分類如圖1-21.4.3自由度自由度是涉及機(jī)器人的重要參數(shù)。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度指各運(yùn)動(dòng)部件在三維空間相對(duì)于固定坐標(biāo)系縮聚有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。簡(jiǎn)而言之，即指各運(yùn)動(dòng)部件所包含的直線運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)數(shù)。按驅(qū)動(dòng)方式分：液壓驅(qū)動(dòng)式機(jī)器人、氣壓驅(qū)動(dòng)式機(jī)器人。按適用范圍分：專用型機(jī)器人、通用型機(jī)器人、萬能組合型機(jī)器人。按用途分：沖壓機(jī)器人、熱處理機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴漆機(jī)器人。1.4.4坐標(biāo)形式工業(yè)機(jī)器人由四種不同的坐標(biāo)形式，即直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。1.5噴機(jī)器人簡(jiǎn)介噴漆是一種勞動(dòng)強(qiáng)度大，有害人體健康的作業(yè)。近年來在噴漆作業(yè)中應(yīng)用機(jī)器人已有明顯的增加。噴漆機(jī)器人廣泛應(yīng)用于汽車車體、家電產(chǎn)品和各種塑料制品的噴漆作業(yè)。與其他用途的工業(yè)機(jī)器人比較，噴漆機(jī)器人在使用環(huán)境和動(dòng)作要求上有如下的特點(diǎn)：1、工作環(huán)境包含易爆的噴涂劑蒸汽；2、沿軌跡高速運(yùn)動(dòng)，途徑各點(diǎn)均為作業(yè)點(diǎn)；3、多數(shù)和被噴漆件都搭載在傳送帶上，邊移動(dòng)變噴漆，所以它需要一些特殊性能。最早的噴漆機(jī)器人一般為液壓驅(qū)動(dòng)方式，它由本體、控制柜、液壓系統(tǒng)組成。機(jī)器人的機(jī)構(gòu)為六軸多關(guān)節(jié)型，工作空間大，腰回轉(zhuǎn)采用油缸驅(qū)動(dòng)，手臂也采用油缸驅(qū)動(dòng)。由于腕部不存在其以位形，所以能噴漆形態(tài)復(fù)雜的工件并具有很高的生產(chǎn)率。第2章總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)參數(shù)及要求自由度：6運(yùn)動(dòng)范圍：腰間轉(zhuǎn)、大臂擺動(dòng)、小臂擺動(dòng)—90度腕擺動(dòng)—210度腕俯仰—210度腕旋轉(zhuǎn)—280度最大速度：2m/s腕部最大負(fù)荷：15Kg由作業(yè)的要求，決定設(shè)極為一關(guān)節(jié)式六自由度、液壓傳動(dòng)機(jī)器人。這是因?yàn)椋?、傳動(dòng)的特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)：元件單位質(zhì)量傳遞的功率大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局靈活，便于和其他傳動(dòng)方式連用，易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱和自動(dòng)控制。2)工作性能：速度、扭矩、功率均可無級(jí)調(diào)節(jié)，能迅速換向和變速，調(diào)速范圍款，動(dòng)作快速性好。3)使用維護(hù)：元件的自滋潤(rùn)性好，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過載保護(hù)與保壓，使用壽命較長(zhǎng)，元件以實(shí)現(xiàn)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。2、關(guān)節(jié)式坐標(biāo)形式的優(yōu)點(diǎn)關(guān)節(jié)式機(jī)器人其手臂的運(yùn)動(dòng)類似人的手臂，可作幾個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。它由大臂、小臂和腰部組成，大、小臂之間的連接為肘關(guān)節(jié)，大臂與腰間的連接為肩關(guān)節(jié)，手臂的運(yùn)動(dòng)系由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所組成。它的特點(diǎn)是工作范圍大動(dòng)作靈活，通用性強(qiáng)，能抓取靠近機(jī)座的物件，并能繞過機(jī)體和工件主機(jī)之間的障礙物抓取物件，此為其他型式的機(jī)器人不可以比擬的優(yōu)點(diǎn)。2.1部件級(jí)總體方案設(shè)計(jì)考慮本機(jī)器人設(shè)計(jì)中的作業(yè)內(nèi)容，若大臂、小臂用擺動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)，出力上較難匹配，而且不利于日后機(jī)器人的改型和擴(kuò)展。而采用圖2-1所示機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)，出力理想，可以達(dá)到較大的運(yùn)動(dòng)范圍，而且改型容易，便于滿足不同場(chǎng)合的要求。圖2-1機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)大、小臂及腰部運(yùn)動(dòng)用滑動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)，其余各自由度均利用擺動(dòng)油缸來實(shí)現(xiàn)要求。1．底座部件：起著穩(wěn)定、支撐的作用，故需要達(dá)到一定的質(zhì)量和體積。2．腰部部件：固聯(lián)于底座之上，通過鍵、軸承等于底座內(nèi)滑動(dòng)油缸相連，實(shí)現(xiàn)腰部與底部之間90度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3．大臂部件：大臂通過軸與腰部相連，以軸心為圓心作90度擺動(dòng)。大臂的驅(qū)動(dòng)力來自與大臂油缸。4.小臂部件：小臂與大臂通過軸相連，圍繞軸心作上下擺動(dòng)。在大臂垂直于地面時(shí)，小臂應(yīng)能保持水平，且由水平為之下行50度、上行40度；當(dāng)大臂不與地面成90度時(shí)，小臂的運(yùn)動(dòng)范圍隨大臂與地面成角變化。小臂油安裝如圖2-3。圖2-3小臂油缸的安裝5.手腕部件:手腕部分有三個(gè)自由度，均靠擺動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)。綜合動(dòng)作要求、空間體積、受力情況等各種因素，腕部結(jié)構(gòu)如圖2-4圖2-4腕部結(jié)構(gòu)6.附屬部件：1.彈簧：彈簧作為輔件，對(duì)機(jī)器人的整體性能會(huì)產(chǎn)生十分重要的影響。在大、小臂上安裝彈簧，可以是機(jī)器人的油缸出力變小，油缸承受負(fù)載波動(dòng)變小，并且機(jī)器人變得易于控制。2.拉桿：拉桿可保持機(jī)器人大小臂的平衡，使動(dòng)作平穩(wěn)，油缸承受波動(dòng)變小，輔助彈簧更佳發(fā)揮作用。2.3機(jī)器人總體布局及其傳動(dòng)原理圖2-5表示機(jī)器人的本體組成、旋轉(zhuǎn)軸的位置、數(shù)量、旋轉(zhuǎn)角度范圍及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理。圖2-5總體布局及其傳動(dòng)原理2.4總體設(shè)計(jì)步驟經(jīng)過前面方案的確定，機(jī)器人的主要參數(shù)和運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如2-6圖2-6主要參數(shù)和運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖在設(shè)計(jì)中：1.明確機(jī)器人的工作要求和各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)。2.確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類型3.選定執(zhí)行元件4.計(jì)算、選擇各元件5.性能評(píng)估以上為最普通的設(shè)計(jì)步驟，在具體設(shè)計(jì)中，還要依據(jù)情況而定，作出一些合并、修正。在下面幾章中將具體說明機(jī)器人機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)。2.5本章小結(jié)本章節(jié)是此次課題的重點(diǎn)，主要介紹了總體方案的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)參數(shù)及要求。關(guān)節(jié)式坐標(biāo)形式的優(yōu)點(diǎn)等，通過本章以確定課題的設(shè)計(jì)方向與思路。第3章機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1機(jī)器人的末端執(zhí)行器部件在機(jī)器人的手腕或手臂（當(dāng)末配置手腕時(shí)）前短語末端執(zhí)行器向連結(jié)的機(jī)械連接界面稱機(jī)械接口。只要配置相應(yīng)的末端執(zhí)行器，機(jī)器人即可按作業(yè)要求進(jìn)行不同的操作，結(jié)構(gòu)和功能多種多樣的末端執(zhí)行器增大了機(jī)器人的適用范圍，因此末端執(zhí)行器形式繁多。為便于接換。安裝不同的末端執(zhí)行器，需要在其連接界面上配置一個(gè)機(jī)械接口。這個(gè)接口，應(yīng)保證有足夠的連接強(qiáng)度和所需的位置精度、且接換快捷。本次設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)接來代替機(jī)械接口，轉(zhuǎn)接件的結(jié)構(gòu)如圖3-1。這種接口裝置可在機(jī)器人上迅速更換末端執(zhí)行器，以滿足作業(yè)的蓋面，通用性強(qiáng)。圖3-1轉(zhuǎn)接件的結(jié)構(gòu)3.2手腕的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)手腕時(shí)連接手臂和末端執(zhí)行器的部件，處于機(jī)器人的最末端，其功能是在手臂和腰部實(shí)現(xiàn)了末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)位置坐標(biāo)（自由度）的基礎(chǔ)上，在由手腕來實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)姿態(tài)（方位）坐標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)自由度。通過機(jī)械接口，連接并支撐末端執(zhí)行器。3.2.1設(shè)計(jì)要求對(duì)手腕設(shè)計(jì)的要求有：1、由于手腕處于手臂末端，為減輕手臂的載荷，應(yīng)力求手腕部件的結(jié)構(gòu)緊湊，減少其重置和體積。為此腕部機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置多采用分離傳動(dòng)：將驅(qū)動(dòng)器安裝愛手臂的后端。2、手腕部件的自由度越多，各關(guān)節(jié)叫的運(yùn)動(dòng)范圍越大，其動(dòng)作的靈活性越高，機(jī)器人對(duì)作業(yè)的適應(yīng)能力也越強(qiáng)。3、為提高手腕動(dòng)作的精確性，應(yīng)提高傳動(dòng)的剛度，應(yīng)盡量減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中由于間隙產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)回差。4、對(duì)手腕回轉(zhuǎn)各關(guān)節(jié)軸上要設(shè)置限位開關(guān)和機(jī)械擋塊，以防止關(guān)節(jié)超限造成事故。3.2.2手腕的結(jié)構(gòu)由于作業(yè)要求的不同，手腕的自由度數(shù)及其配置也會(huì)有不同，在擬定手腕驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)方面也有差異，因此手腕的結(jié)構(gòu)形式繁多。在本次設(shè)計(jì)中采用三個(gè)擺動(dòng)液壓缸驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的手腕結(jié)構(gòu)。3.2.3腕部與小臂連接結(jié)構(gòu)手腕左右擺動(dòng)用擺動(dòng)油缸的支架用螺栓與小臂末端連接，它是將上、下支撐架焊接到方形鋼板而成，方形鋼板的中間挖去小矩形，用來通過手腕工作所需的油管及電纜。3.3手臂和機(jī)座的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)由機(jī)器人的動(dòng)力關(guān)節(jié)和連接桿等構(gòu)成的手臂是用來支撐和調(diào)整手腕和末端執(zhí)行器位置的部件。手臂部件一般具有2至3個(gè)自由度。包括有驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向定位裝置、支撐連接件和檢測(cè)元件等。手臂部件自身重量較大，還要承受手臂、末端執(zhí)行器和工件的重量，以及在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的動(dòng)載荷，故其受力情況復(fù)雜。手臂一般安裝在機(jī)座上，機(jī)座可以固定的或行走的。3.3.1設(shè)計(jì)要求對(duì)手臂的設(shè)計(jì)要求有:1.手臂的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)提出的工作空間要求。工作空間的形狀和大小與手臂的長(zhǎng)度、手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍密切相關(guān)。2.根據(jù)手臂所受載荷和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理選擇手臂截面形狀和高強(qiáng)度輕質(zhì)材料；如常采用空心的薄壁矩形框體或圓管以提高其彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。減輕自身的重量?？招慕Y(jié)構(gòu)內(nèi)部可以方便地安置機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。3.盡量減小手臂重量和相對(duì)其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和偏重力矩，以減小驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)載：減少運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)載荷與沖擊，提高手臂運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)速度。4.要設(shè)法減小機(jī)械間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差，提高運(yùn)動(dòng)的精確性和運(yùn)動(dòng)剛度。采用緩沖和限位裝置提高定位精度。大臂的結(jié)構(gòu)大臂相對(duì)腰部有擺角，將擺角用垂直于機(jī)座的平面分成左50°右40°，如下圖3-2。大臂的兩端各與腰部、小臂連接，且這兩個(gè)連接具有兩個(gè)擺動(dòng)自由度圖3-2大臂的兩端各與腰部、小臂連接由度β1=90°，β2=90°。將大、小臂驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)油缸接頭設(shè)置在大臂的中間位置，這樣既美觀也便于加工。此時(shí)，就成了腰部與小臂相對(duì)大臂的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，兩者的運(yùn)動(dòng)范圍相對(duì)大臂是對(duì)稱的，如圖3-3所示。圖3-3小臂、腰部運(yùn)動(dòng)范圍考慮是兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，兩處選用軸孔配合方式，即大臂兩端以吊耳的結(jié)構(gòu)用軸與小臂、腰部連接。為節(jié)省材料、外觀簡(jiǎn)單，大臂由5毫米厚的鋼板焊接而成，剖面近似方形。在大臂兩側(cè)裝有大臂的平衡彈簧與平衡凸輪，大臂中間貫穿電纜與油管束，將上、下耳片焊接在大臂兩端處。這樣設(shè)計(jì)可節(jié)省材料、外觀簡(jiǎn)單。另外，在上耳片內(nèi)側(cè)設(shè)置加強(qiáng)條，以加強(qiáng)上耳片的剛度、強(qiáng)度及載荷能力。在耳片與大臂體鋼板焊接出閣設(shè)置加強(qiáng)角撐，加強(qiáng)焊接強(qiáng)度和耳片的剛度。大臂結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3-4所示。圖3-4大臂的結(jié)構(gòu)3.3.3小臂的結(jié)構(gòu)小臂的兩端各與大臂、手腕連接，相對(duì)大臂具轉(zhuǎn)動(dòng)角=90°，小臂的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖與小臂相對(duì)大臂的運(yùn)動(dòng)空間范圍已在大臂的初步設(shè)計(jì)中給出。由總體布局，小臂驅(qū)動(dòng)油缸設(shè)置在大臂上，為減輕工作載荷、節(jié)省材料，小臂設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形剖面的薄鋼板焊接結(jié)構(gòu)，剖面形式如圖3-5。在小臂剖面的封閉部分中安裝有兩根彈簧，剖面的下半部分裝有液壓伺服閥及系統(tǒng)的油管和電纜這樣布置外觀也顯簡(jiǎn)單的多。小臂端即與手腕連接部分相對(duì)腰部的運(yùn)動(dòng)空間范圍如圖3-6.由運(yùn)動(dòng)間范—陰影部分可知，此結(jié)構(gòu)工作空間大，通用性強(qiáng)，能對(duì)靠近機(jī)座的物件進(jìn)行工作并能繞過障礙物對(duì)物件進(jìn)行工作，充分說明了此結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。圖3-6小臂端部運(yùn)動(dòng)空間范圍3.3.4大、小臂連接處的局部結(jié)構(gòu)小臂通過連接軸和滾針軸承與大臂連接，連接軸是以光軸，一段裝有反饋電位計(jì)，將小臂相對(duì)于大臂的擺角反饋到控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)剖面圖如3-7。圖3-7大、小臂連接處的局部結(jié)構(gòu)3.4機(jī)座的結(jié)構(gòu)3.4.1腰部主回轉(zhuǎn)部腰部主回轉(zhuǎn)部的大致結(jié)構(gòu)如圖3-8.它是由于大臂接連的回轉(zhuǎn)主軸2、（2與7是焊接成一體的），兩個(gè)軸承5、6，軸承座1，搖臂4以及固定在機(jī)座上8的驅(qū)動(dòng)腰部的滑動(dòng)油缸3等部分組成。油缸3通過搖臂4驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在搖臂上端A處有反饋電位計(jì)。圖3-8腰部主回轉(zhuǎn)軸3.4.2大臂與腰部連接處的局部結(jié)構(gòu)大臂通過連接軸和滾動(dòng)軸承與腰部連接，與大小臂軸處的結(jié)構(gòu)相似。在軸的一端也裝有反饋電位計(jì)，其結(jié)構(gòu)剖面圖如3-9。圖3-9大臂與腰部連接處的局部結(jié)構(gòu)3.4.3機(jī)座結(jié)構(gòu)機(jī)座起著穩(wěn)定、支撐的作用，故需要達(dá)到一定的質(zhì)量和體積。機(jī)座是采用型鋼材料的焊接結(jié)構(gòu)，其上裝有腰部主回轉(zhuǎn)部，用于實(shí)現(xiàn)腰關(guān)節(jié)的水平回轉(zhuǎn)。在機(jī)座上還裝有液壓伺服閥、濾油器。液壓儲(chǔ)能器。驅(qū)動(dòng)腰部主回轉(zhuǎn)部的滑動(dòng)油缸，機(jī)座由可卸蓋板保護(hù)。3.5本章小結(jié)本章小結(jié)介紹了機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是機(jī)器人的末端執(zhí)行器部件：手腕、大臂、小臂。確定了機(jī)器人的關(guān)節(jié)，確定了機(jī)器人的形狀。第4章機(jī)器人的平衡系統(tǒng)介紹垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂，一般都需要平衡裝置，以減小驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載和縮短啟動(dòng)時(shí)間。機(jī)器人所采用的平衡機(jī)構(gòu)有一下幾種：配重平衡機(jī)構(gòu)、彈簧平衡機(jī)構(gòu)、活塞推桿平衡機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)的機(jī)器人的小臂采用彈簧平衡方式，大臂采用凸輪—彈簧平衡方式，手腕部分沒有設(shè)置平衡裝置，這種彈簧平衡機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、工作可靠、平衡效果好、易維修，因此應(yīng)用十分廣泛。4.1小臂平衡系統(tǒng)圖4-1表示了機(jī)器人小臂的平衡機(jī)構(gòu)的原理。途中AD為平衡彈簧，采用對(duì)稱兩根安置，DHE為平衡搖臂，OE為平衡拉桿。該機(jī)構(gòu)不能保證小臂所有工作狀態(tài)下達(dá)到平衡，但通過合理選擇彈簧剛度系數(shù)K、彈簧預(yù)變形，能實(shí)效臂在某工作范圍內(nèi)接近平衡。圖4-1小臂平衡機(jī)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：R=140mm，R=1370mm，h=120mm彈簧剛度k=22.74N（兩根總剛度）彈簧長(zhǎng)度l=960mm彈簧中經(jīng)D=30mm彈簧絲徑d=7.5mm4.2大臂平衡系統(tǒng)圖4-2為大臂平衡機(jī)構(gòu)的原理圖。圖中OH表示大臂，其上D處裝有一個(gè)小滾輪。AODD是一個(gè)鉸支于O點(diǎn)的搖臂式平衡凸輪，其外觀見圖4-3。大臂兩側(cè)采用兩根平衡彈簧AB，上端固定與平衡凸輪的A點(diǎn)。大臂轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，其上小滾輪D始終緊貼于平衡凸輪的內(nèi)弧表面。該機(jī)構(gòu)通過凸輪外形（內(nèi)弧表面）的合理設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)大臂任意位置的平衡，但實(shí)際上由于結(jié)構(gòu)與工藝的限制，只能實(shí)現(xiàn)大部分工作范圍內(nèi)的平衡。圖4-2大臂平衡機(jī)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：R=40mm，R=97mm，R=830mm彈簧剛度K=43.59N(兩根總剛度)彈簧長(zhǎng)度l=524mm彈簧中徑D=30mm彈簧絲徑d=8mm4.3本章小結(jié)本小結(jié)主要機(jī)器人的平衡系統(tǒng)：大臂平衡系統(tǒng)、小臂平衡系統(tǒng)，使得機(jī)器人有平衡性，穩(wěn)定性。機(jī)器人的內(nèi)部傳感器機(jī)器人的內(nèi)部傳感器介紹用于檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)的傳感器，成為內(nèi)部傳感器。它主要包括位移（位置）傳感器，速度與加速度傳感器等。位移傳感器種類很多，常用的位移傳感器總體分為直線位移傳感器和角位移傳感器。在本次設(shè)計(jì)中的六個(gè)自由度中不包含移動(dòng)運(yùn)動(dòng)副，故設(shè)置角位移傳感器來檢測(cè)角位移。角位移傳感器主要包括電位計(jì)、可調(diào)變壓器和光電編碼器三種。1、電位計(jì)式角位移傳感器，又稱旋轉(zhuǎn)電位計(jì)，圖—是他的工作原理圖。在工作中，輸出電壓與輸入的角位移有很好的線性度，是機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角的常用測(cè)量傳感器。2、可變變壓器，又稱旋轉(zhuǎn)變壓器，由兩個(gè)固定線圈和一個(gè)活動(dòng)鐵心組成，大線圈為固定線圈，小線圈位于大線圈內(nèi)并可轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)鐵心隨物件旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩線圈的耦合情況發(fā)生改變。如果小線圈供電電壓為U=usinwt，則大線圈兩端將感應(yīng)出U=Kusinvsinwt，其中v為兩線圈軸線間夾角。為了提高精度常用增加極對(duì)數(shù)的方法，稱為多級(jí)旋轉(zhuǎn)變壓器。3、光電編碼器，又稱光電碼盤。它是又一個(gè)常用角位移傳感器。它可采用TTL二進(jìn)制碼提供軸的角度位置。光電編碼器一般分為增量式與絕對(duì)式兩種形式。本次設(shè)計(jì)選用的WHJ型精密合成碳膜電位器的技術(shù)參數(shù)機(jī)外形尺寸如圖5-1圖5-1WJH型精密合成碳膜電位器本章小結(jié)本章主要介紹用于檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)的傳感器，成為內(nèi)部傳感器。它主要包括位移（位置）傳感器，速度與加速度傳感器等。局部結(jié)構(gòu)的計(jì)算及元器件的選擇軸的強(qiáng)度校核設(shè)大小臂軸所受向下剪切力為F，則小臂所受力為F=-F。以驅(qū)動(dòng)小臂油缸和小臂連接處為基準(zhǔn)點(diǎn)分析小臂受力情況如圖6-1。圖6-1小臂受力分析圖其中G1≈60N,G2≈10N,G3≈30N,G4≈600N,G5≈300NGf—為3個(gè)伺服閥的有效重力由力矩平衡公式（6-1）Gl+Gl+Gl+Gl+Gl+Gl=Fl（6-1）得：60×（1642+158+150+120+150）+10×（1642+158+150+150）+10×（1642+158+150）+30×（1642+150）+600×870+300×700=150FF=6396.4N故F=-F=6396.4N軸的受力分析如下圖6-2。圖6-2軸的受力分析圖6.1.1求支反力設(shè)大臂上耳片給軸的支反分別為R、R（實(shí)際上是不均勻密度的力），作用點(diǎn)為A和B。由平衡方程式（6-2）（6-3）：M=0（6-2）得：94×R-121×—+27×—=0解得Ra=Rb=3198.2N列剪力與彎矩方程式由受力分析可知此軸是受對(duì)稱力的，故只需求出CD及DE兩端。1、CD段利用截面法。沿距C點(diǎn)為x的任意截面1-1將軸切開，并以左端研究對(duì)象（圖6-2b）由平衡方程式（6-4）（6-5）得：（6-4）（6-5）==3.5mm分別求得截面I-I的剪力（6-6）和彎矩（6-7）為（6-6）（6-7）2、DE段沿距C點(diǎn)為的x任意截面II-II將軸切開，取左端為研究對(duì)象（圖6-2c），由方程式（6-8）（6-9）解得：解得（6-10）（6-11）：Q=2576.3-44.42x2（6-10）M2=-44.42x2-3198.2+54724.7（6-11）3、EF段沿距C點(diǎn)為x的任意截面III-III將軸切開，取左端為研究對(duì)象（圖6-2d），由平衡方程式（6-12）（6-13）:總和Y=0F/2-Ra+R3=0（6-12）總和Mc=0M3+F/44Dx(X3-X)-F/72Dx(X3-X)=0(6-13)分別求得截面III-III的剪力（6-14）和彎矩（6-15）為Q3=0（6-14）M3=-92747.8（6-15）求最大彎矩對(duì)M（6-7）、M（6-1）分別求導(dǎo)，求極值。dM1(x)/dx=-72.68x1(6-16)dM2(x)/dx=-88.84x2-3198.2=0(6-17)故在x=22mm處M（x）有極值Mmax1=17588.56Nmm在x=36mm處M2（x）有極值Mmax1=-117978.82Nmm故Mmax=117978.82Nm6.1.4求最大彎曲正應(yīng)力橫截面上的最大彎曲正應(yīng)力發(fā)生在距中性軸最遠(yuǎn)的點(diǎn)上。用Y表示最遠(yuǎn)點(diǎn)至中性軸的距離，則最大彎曲正應(yīng)力為：在此Ymax=d/2=25mm故：x25=9.62N/mm2已知考慮安全系數(shù)的情況下鋼的強(qiáng)度為100—120Mpa由于βmax＜＜[βb]，故此軸不僅滿足強(qiáng)度要求，而且受力發(fā)生很大的變化時(shí)也能滿足要求。6.2腰部擺動(dòng)油缸的選擇腕部有三個(gè)自由度—擺動(dòng)、俯仰、旋轉(zhuǎn)，此三個(gè)自由度都采用擺動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)。擺動(dòng)油缸是一種輸出軸做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件，突出優(yōu)點(diǎn)是能使負(fù)載直接獲得擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，無需任何變速機(jī)構(gòu)，因此已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。它分為單片式和雙葉式兩種。1、單葉片示：葉片把工作腔分隔成兩腔。當(dāng)壓力油通入其中—腔時(shí)，該腔容積增大，葉片旋轉(zhuǎn)。另一腔容積減小，進(jìn)行排油。通過與葉片相連的輸出軸帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)。壓力油反向時(shí)，葉片反轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小。安裝方便，利于整體布局。機(jī)械效率高。最大轉(zhuǎn)角≤310°，工作壓力≤21Mpa，輸出扭矩≤3500Nm。單葉片擺動(dòng)缸的輸出轉(zhuǎn)矩T=Pb（D2-d2）γx10m3Nm（6-20）其中β—機(jī)械效率輸出角速度W=4Qx10rad/s（6-21）2、多葉片式：對(duì)于多葉片式，兩個(gè)（或三個(gè)）對(duì)應(yīng)腔必須同時(shí)通入壓力油。兩個(gè)（或三個(gè)）其他腔也同時(shí)排由。與單葉片式相比，輸出扭矩能增加一倍（或兩倍）。輸出軸不受徑向力，機(jī)械效率更高。轉(zhuǎn)角較小，內(nèi)泄漏較大。容積效率較低。最大轉(zhuǎn)角≤100°，工作壓力≤21Mpa，輸出扭矩≤83000Nm。雙葉片擺動(dòng)缸的輸出轉(zhuǎn)矩T=Pb(D2-d2)βx103Nm（6-22）輸出角速度W=2Qβx10rad/s其中β—體積效率俯仰及旋轉(zhuǎn)用擺動(dòng)油缸因俯仰角=210°旋轉(zhuǎn)角=280°故選用單葉片系列。選俯仰及旋轉(zhuǎn)用擺動(dòng)油缸為同一類型號(hào)，且安裝時(shí)兩油缸的擺動(dòng)軸線相垂直。腕部最大負(fù)載為15Kg。初選為2.5IIPB280型擺動(dòng)油缸。其技術(shù)參數(shù)如下：壓力（Mpa）2.5轉(zhuǎn)速（°/s）650轉(zhuǎn)矩（Nm）25質(zhì)量（Kg）1擺角（°）280°±2設(shè)擺動(dòng)、俯仰、旋轉(zhuǎn)用擺動(dòng)油缸分別簡(jiǎn)記為油缸I、II、III,且三個(gè)油缸中心在一條水平線上時(shí)相互作用力最大。油缸III對(duì)II產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩T=1×9.8×（82＋84）÷1000=1.215Nm其中82mm—II中心到III近端面距離負(fù)載對(duì)II產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩T=6×9.8×（82＋84＋x）÷1000其中：x—負(fù)載重心到III端面的距離?？紤]轉(zhuǎn)接件的長(zhǎng)度，初取x=120mmT=6×9.8×（82＋84＋120）÷1000=16.817Nm旋轉(zhuǎn)支架對(duì)II的最大轉(zhuǎn)矩經(jīng)由公式m=2.5初算得：m=0.5Kg（兩個(gè)），m=0.283Kg故T3=2x0.5x9.8x0.027+0.283x9.8x9.8x0.08=0.5Nm油缸II所受轉(zhuǎn)矩T=T+T+T=1.215+16.817+0.5=18.5＜25故油缸II、III的選取合理。手腕擺動(dòng)用擺動(dòng)油缸的選取為實(shí)現(xiàn)手腕的左右擺動(dòng)，油缸I、II、III的中心在一條水平線上時(shí)，的擺動(dòng)軸線應(yīng)與II、III的軸線都垂直。工作中，油缸I不直接受II、III負(fù)荷及支架重量引起的水平面上的轉(zhuǎn)矩的影響，只要能將他們擺動(dòng)就夠了?，F(xiàn)選2.5IIPB280/06型。其技術(shù)參數(shù)如下：壓力（Mpa）2.5轉(zhuǎn)矩（Nm）25擺角（°）280±2轉(zhuǎn)速（°/s）450質(zhì)量（Kg）36.3滑動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算在本次設(shè)計(jì)中采用的滑動(dòng)油缸的結(jié)構(gòu)如圖6-3。其技術(shù)參數(shù)如下：壓力6.3Mpa速度0.3m/s行程210mm缸徑50mm活塞桿徑25mm小臂、大臂擺動(dòng)。腰部回轉(zhuǎn)用滑動(dòng)油缸設(shè)計(jì)成為同一類，現(xiàn)選小臂驅(qū)動(dòng)油缸為主進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算。所需油缸輸出力的計(jì)算設(shè)所需由港輸出力為F，小臂受力分析如圖6-4。圖6-4小臂受力分析由力矩平衡方程（6-24）：G負(fù)l負(fù)+G3l3+G2l2+G1l1+G0l0+Gflf+GFlF=Fl（6-24）60x(1642+158+150+120)+10x（1642+158+150）+10x（1642+158）+30x1642+600x720+300x550=150FF=5386.4N6.3.2主要幾何尺寸的計(jì)算1、油缸內(nèi)徑D的計(jì)算根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計(jì)算DD=3.57x102F（m）其中F-液壓缸推力（KN）,現(xiàn)取所需工作壓力F=6628.4N;P-選定的工作壓力（Mpa），取P=6.3Mpa，則D=3.57x10x5.3864=33.0mm再考慮的靈活性和安全起見，取D=50mm。2、塞桿直徑d的計(jì)算根據(jù)速度臂的要求來計(jì)算活塞桿直徑d為速度臂，油缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比一般有2,1.46,1.33,1.25和1.15等幾種，一般推薦1-D2，現(xiàn)取=1.33，1.25和1.15等幾種，一般推薦β＜1.61，現(xiàn)取β=1.33則D=24.9mm按GB/T2349活塞桿外徑尺寸系列圓整得d=25mm3、油缸行程S的確定油缸行程S主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定。如圖6-5，大臂在兩極限位置時(shí)的油缸總長(zhǎng)分別記為l1l2。其中L3=OO2+OA2=4702+1502=493.35mmA=tg-1=17.7°圖6-5油缸行程分析圖在三角形ABC中運(yùn)用余弦定理l1=BC=AB2+AC2-2xABxACcosCABDAB=122.3°在三角形ABD中運(yùn)用余弦定理l2=BD=AB2+AD2-2xABxADcosDAB=587.35mm故油缸行程S=l2—l1=587.35-375.2=212.15=210mm油缸性能參數(shù)的計(jì)算1、油缸的輸出力F本次設(shè)計(jì)的為單桿活塞式液壓缸，采用耳環(huán)型安裝方式。由表37.761，查得當(dāng)D=50mm，P=6.3Mpa，時(shí)液壓缸的輸出拉力F=9.28KN。2、油缸的儲(chǔ)油量V油缸的儲(chǔ)油量V為V=AS式中A—油缸的作用面積，S—油缸的行程，210mm則V=1962.5×210=412125mm3≈41.2L計(jì)算螺栓直徑計(jì)算手腕擺動(dòng)用擺動(dòng)油缸支架與腕部連接用螺栓直徑d，是由校核螺栓強(qiáng)度來確定。6.4.1分析螺栓組連接的載荷對(duì)支架來說，三個(gè)擺動(dòng)油缸中心在一條水平線上時(shí)所受力矩最大，且為傾覆力矩。M=M1+M2+M3+M負(fù)+M架M1=3x9.8x0.096=2.822NmM2=1x9.8x0.254=2.489NmM3=1x9.8x（0.366+0.0084）=3.9984NmM負(fù)=6x9.8x0.55=32.3（0.5x0.29+0.283x0.336+0.758x0.238+0.528x0.156+0.448x0.2+1.601x0.0625）=6.786Nm轉(zhuǎn)接件、三個(gè)電位計(jì)及電位計(jì)保護(hù)蓋產(chǎn)生的力矩約計(jì)為3Nm，則M=2.822+2.489+3.998+32.34+6.786+3=43.124Nm計(jì)算力最大的螺栓承受的工作載荷F螺栓數(shù)目Z=4，對(duì)稱布置，且所受力矩最大時(shí)油缸1、2、3的重心與支架中心在一條水平線上，故M使每個(gè)螺栓所受的工作載荷均等，其值為F=ML/ZL2=43.124x0.068/4x0.0682=158.546N（6-28）腕部總體質(zhì)量G不直接引起軸向工作載荷。本章小結(jié)本章主要介紹局部結(jié)構(gòu)的計(jì)算及元器件的選擇：軸的強(qiáng)度校核、腕部擺動(dòng)油缸的選擇、滑動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算、計(jì)算螺栓直徑等。結(jié)論本文通過對(duì)各種機(jī)器人機(jī)構(gòu)的分析研究，提出了一種較具有使用價(jià)值的六自由度關(guān)節(jié)式機(jī)器人機(jī)構(gòu)，綜合起來，它具有以下特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，重量輕。大量采用低碳鋼焊接結(jié)構(gòu)，如復(fù)雜外形的支架，耳片接頭均采用焊接件，節(jié)省材料，加工方便。多數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)部位采用滾針軸承，軸向不加擋圈，尺寸小構(gòu)造簡(jiǎn)單。小臂與大臂的驅(qū)動(dòng)油缸安置在一側(cè)，使用向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。系統(tǒng)采用彈簧式平衡，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕。2.機(jī)器人的手腕抓重可達(dá)15Kg，在相同等級(jí)的機(jī)器人中，其抓重較大；工作范圍也較大，因此工作的適應(yīng)性較廣。3.平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有特點(diǎn)，小臂能在常用-30°工作范圍內(nèi)保持平衡；大臂采用彈簧一凸輪外形的選擇，使大臂大部分工作范圍內(nèi)達(dá)到平衡。4.該機(jī)加工比較粗糙，重復(fù)定位精度較低。初步證明，這種機(jī)器人機(jī)構(gòu)是可行的。致謝四年短暫緊張的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束了，我之所以能如期完成畢業(yè)論文，應(yīng)忠心感謝羅建偉老師的精心指導(dǎo)和熱情幫助。在課題的進(jìn)行過程中、在論文撰寫過程中、羅建偉老師給了我極大的幫助和教導(dǎo)，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高尚的品德、敏銳的思維、扎實(shí)的專業(yè)功底，讓我終身難忘。感謝各位學(xué)者，本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。感謝我的同學(xué)和朋友，在我論文的寫作過程中給予我的素材，還在論文的排版和撰寫中提供熱情的幫助。參考文獻(xiàn)1劉文劍..工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)與應(yīng)用。黑龍江省科學(xué)技術(shù)出版社，1990（10）2中英昌著。鄭春瑞譯.機(jī)器人.科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1986:423孟繁化.機(jī)器人應(yīng)用技術(shù).1968.6：34[日]牧野洋[中]謝存稀。空間機(jī)構(gòu)及機(jī)器人學(xué)。1987.10：235王知行，劉延榮。機(jī)械原理。高等教育出版社，1999，（1）：6王連明，陳鐵鳴。機(jī)械設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.7單成禪。傳感器的理論與設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用。國(guó)防工業(yè)出版社，1999：8[美]付京遜R.C岡薩雷斯CS.G李.機(jī)器人學(xué)控制傳感技術(shù)視覺智能.1989.10：69趙九江，張少實(shí)，王春香。材料力學(xué)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，199810賈銘新，曹誠(chéng)明。液壓傳動(dòng)與控制。哈爾濱工程大學(xué)出版社，1995，11徐頜。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社。199212姚智慧，張廣玉，侯珍秀。現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000，（2）13《DevelopmentofaHighPerformanceMCUs-ControlledDirectCurrentPowerSupplyPanel》.出版商IEEE,2010:124-14814GuiyunTian《FoumdationandApplicationpfMicrocontroller》.高等教育出版社,2009:43—117附錄1有許多關(guān)于機(jī)器人這個(gè)術(shù)語的定義。采用不同的定義，全世界各地機(jī)器人的數(shù)量就會(huì)發(fā)生很大的變化。在制造工廠中使用的許多單用途機(jī)器人可能會(huì)看起來就像機(jī)器人。這些機(jī)器是硬連線的，不能通過重新編程的方式去完成不同的工作。這種單用途的機(jī)器不能滿足被人們?nèi)找鎻V泛接受的關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的定義。這個(gè)定義是由美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)提出的：機(jī)器人是一個(gè)可以改編程序的多功能操作器，被設(shè)計(jì)用來按照預(yù)先編制的能夠完成多種作業(yè)的運(yùn)動(dòng)程序運(yùn)送材料、零件、工具或者專用設(shè)備。注意在這個(gè)定義中包含有“可以改編程序”和“多功能”這兩個(gè)詞。正是這兩個(gè)詞將真正的機(jī)器人與現(xiàn)代制造工廠中使用的單一用途的機(jī)器區(qū)分開來。“可以改編程序”這個(gè)術(shù)語意味著兩件事：機(jī)器人根據(jù)編寫的程序工作，以及可以通過重新編寫程序來適應(yīng)不同種類的制造工作的需要?！岸喙δ堋边@個(gè)詞意味著機(jī)器人能通過編程和使用不同的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來完成不同的制造工作，圍繞著這兩個(gè)關(guān)鍵特征所撰寫的定義正在變成為制造業(yè)的專業(yè)人員所接受的定義。第一個(gè)帶有活動(dòng)關(guān)節(jié)的手臂于1951年被研制出來，由美國(guó)原子能委員會(huì)使用。在1954年，第一個(gè)可以編程的機(jī)器人由喬治·狄弗設(shè)計(jì)出來的。它基于下面兩項(xiàng)重要技術(shù)：1字控制（NC）技術(shù)2程操作技術(shù)數(shù)字控制技術(shù)提供了一種非常適合與機(jī)器人的機(jī)器控制技術(shù)。它可以通過儲(chǔ)存的程序?qū)\(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。這些程序包含機(jī)器人進(jìn)行順序運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，開始運(yùn)動(dòng)和停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間控制信號(hào)，以及做出決定所需要的邏輯語句。遠(yuǎn)程操作器技術(shù)使得一臺(tái)機(jī)器的性能超出一臺(tái)數(shù)控機(jī)器。它可以使這種機(jī)器能夠在不容易進(jìn)入和不安全的環(huán)境中完成各種制造任務(wù)。通過融合了上述兩項(xiàng)技術(shù)，狄弗研制出來第一個(gè)機(jī)器人，它是一個(gè)不復(fù)雜的，可以編程的物料運(yùn)送機(jī)器人。第一臺(tái)商業(yè)化生產(chǎn)的機(jī)器人在1959年研制成功。通用汽車公司在1962年安裝了第一臺(tái)用于生產(chǎn)線上的工業(yè)機(jī)器人，它是尤尼梅森公司生產(chǎn)的。在1973年，辛辛那體·米蘭克朗公司研制出T-3工業(yè)機(jī)器人，在機(jī)器人的控制方面取得了較大的進(jìn)展。T-3機(jī)器人是第一臺(tái)商業(yè)化生產(chǎn)的采用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人。數(shù)字控制技術(shù)和遠(yuǎn)程造作技術(shù)推動(dòng)了大范圍的機(jī)器人研制和應(yīng)用。但是主要的技術(shù)進(jìn)步并不僅僅是由于這些新的應(yīng)用能力而產(chǎn)生的，而是必須由利用這些能力所得到的效益來提供動(dòng)力。就工業(yè)機(jī)器人而言，這個(gè)動(dòng)力是經(jīng)濟(jì)性的。在20世紀(jì)70年代中，工資的快速增長(zhǎng)大大增加了制造業(yè)的企業(yè)中的人工費(fèi)用。與此同時(shí)，來自國(guó)外的競(jìng)爭(zhēng)成為美國(guó)制造業(yè)所面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。諸如日本等外國(guó)的制造廠家在廣泛地應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)之后，其工業(yè)產(chǎn)品，特別是汽車，在美國(guó)和世界市場(chǎng)中占據(jù)了日益增大的份額。通過采用包括機(jī)器人在內(nèi)的各種自動(dòng)化技術(shù)，從70年代開始，日本的制造廠家能夠比沒有采用自動(dòng)化技術(shù)的美國(guó)制造廠家更好的和更便宜的汽車。隨后，為了生存，美國(guó)制造廠家被迫考慮采用任何能夠提高生產(chǎn)率的技術(shù)。為了國(guó)外制造廠家進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，必須以比較低的成本，生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品。其他的因素，諸如尋找能夠更好地完成帶有危險(xiǎn)性的制造工作的方式也促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。但是，抓喲的理由一直是，而且現(xiàn)在仍然是提高生產(chǎn)率。機(jī)器人的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它們可以在對(duì)于人類來說是危險(xiǎn)的位置上工作。采用機(jī)器人進(jìn)行焊接和切斷工作是比由人工來完成這些工作更安全的例子。盡管機(jī)器人與工作地點(diǎn)的安全密切相關(guān)，它們本身也可能是危險(xiǎn)的。應(yīng)該仔細(xì)地設(shè)計(jì)和配置機(jī)器人和機(jī)器人單元，使它們不會(huì)傷害人類和其他機(jī)器。應(yīng)該精確地計(jì)算出機(jī)器人的工作范圍，并且在這個(gè)范圍的四周清楚地標(biāo)出危險(xiǎn)區(qū)域。可以采用地面上的紅色帶子和障礙物以阻止工人進(jìn)入機(jī)器人的工作范圍。機(jī)器人系統(tǒng)的組成部分可以從物質(zhì)的觀點(diǎn)也可以從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來討論機(jī)器人系統(tǒng)的組成部分。從物質(zhì)上看，我們可以將系統(tǒng)分成機(jī)器人、電源系統(tǒng)和控制器（計(jì)算機(jī)）。機(jī)器人本身可以像人一樣分為基座、肩、肘、腕、抓握器和工具。這些術(shù)語中的大部分不需要任何解釋。因此，我們將依照信息轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來描述機(jī)器人的組成部分，這個(gè)組成部分進(jìn)行何種邏輯或者算術(shù)運(yùn)算，這個(gè)組成部分可以完成許多不同的信息處理工作（例如，中心計(jì)算機(jī)可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行許多不同種類的計(jì)算），這一點(diǎn)是很重要的。與之相似，在結(jié)構(gòu)上分開的兩個(gè)組成部分可以進(jìn)行相同的信息操作（例如，肩部和肘部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)用非常相似的方式將信息轉(zhuǎn)成運(yùn)動(dòng)）。執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)相連，并且驅(qū)動(dòng)這個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)和液壓機(jī)和液壓油缸是典型的實(shí)行機(jī)構(gòu)。由于對(duì)位置和方向進(jìn)行安全控制需要六個(gè)變量，通常一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)需要六個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中，許多機(jī)器人并不需要具有這種完全的靈活性，因此，機(jī)器人通常只有五個(gè)或更少的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳感器為了控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，計(jì)算機(jī)內(nèi)必須有關(guān)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的信息，還可能有執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度的信息。這里所說的位置是執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對(duì)任意參考點(diǎn)的位移。例如在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，“位置”為角度的位置，并且采用弧度為單位來對(duì)其進(jìn)行度量。許多種類的傳感器能夠表示位置和速度。各種傳感器需要有不同的機(jī)構(gòu)作為它與計(jì)算機(jī)之間的連接裝置。此外，操縱型機(jī)器人在工業(yè)中的應(yīng)用要求對(duì)這種連接裝置加以保護(hù)，使其免受工廠中的惡劣電氣環(huán)境的影響。如果在設(shè)計(jì)和制作時(shí)沒有認(rèn)真考慮對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的連接裝置加以保護(hù)，諸如電弧焊機(jī)和大電機(jī)所產(chǎn)生的電氣噪聲源可以很容易地使這個(gè)數(shù)字系統(tǒng)失去作用。計(jì)算部分我們可以容易地將甲酸模塊稱為計(jì)算機(jī)，這是因?yàn)槲覀儗⒁枋龅拇蟛糠止δ芡ǔＪ怯蓴?shù)字計(jì)算機(jī)完成的。然而，許多功能也可以由專用的硬件或者計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來完成。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在要求進(jìn)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，可能需要專門的設(shè)備，盡管目前的趨勢(shì)是向著全數(shù)字化發(fā)展，這個(gè)設(shè)備的某些部位甚至還可能采用模擬方式。在這里我們將把計(jì)算部分當(dāng)做一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)來討論。進(jìn)一步的說明：盡管機(jī)器人制造廠家目前在他們的系統(tǒng)中使用一個(gè)或者幾個(gè)微處理器，在本書中我們避免使用微處理器這個(gè)術(shù)語，簡(jiǎn)單地將其稱之為計(jì)算機(jī)。計(jì)算部分可以完成下述工作：伺服已知執(zhí)行機(jī)構(gòu)當(dāng)前的位置和速度，確定使執(zhí)行機(jī)構(gòu)向著它預(yù)定的位置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。對(duì)于每一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都需要進(jìn)行這種控制。運(yùn)動(dòng)學(xué)已知執(zhí)行機(jī)構(gòu)目前的狀態(tài)（位置和速度），確定抓握器目前的狀態(tài)。相反地，已知手的一個(gè)期望狀態(tài)，確定每一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的期望狀態(tài)。動(dòng)力學(xué)已知機(jī)器人臂的負(fù)載信息（慣量、摩擦、重力、加速度），利用這種信息對(duì)伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以取得更好的工作特性。在工作地點(diǎn)進(jìn)行傳感器信息分析已知需要完成的任務(wù)的信息，確定適當(dāng)?shù)臋C(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令。這可能會(huì)包括對(duì)工作場(chǎng)所的電視圖像的分析，或者對(duì)手部施加的力的測(cè)量和補(bǔ)償。除了這些容易確定的組成部分，還有一些監(jiān)督管理工作，例如軌跡設(shè)計(jì)和操作者的干涉。附錄2英文參考資料Thecomponentsofarobotsystemcouldbediscussedeitherfromaphysicalpointofview.orfromapoint.Physically,wewoulddividethesystemintotherobot,powersystem,andcontroller(computer)Likewise,therobotitself.couldbepartitionedanthropomrphicallyintobase,shoulder,elbow,wrist,gripperandtool.Mostofthesetermsrequirelittle.explanation.Consequently,wewilldescribethecomponentsofarobotsystemform.Thepointofviewofinformationtransfer.Thatiswhatorinformationsignalthecomponentsofa"computer".Itsfunctionisnotpredefinedbutdependsontheprogramthatitexecutes.Amicrocontrollernecessarilycomprisesaprocessorcoreincludingacommandsequencer(whichisadevicedistributingvariouscontrolsignalstotheinstructionsofaprogram),anarithmeticandlogicunit(forprocessingthedata)andregisters(whicharespecializedmemoryunits).Theothercomponentsofthe"computer"canbeeitherinternalorexternaltothemicrocontroller,however.Inotherwords,theothercomponentsareintegratedintoeitherthemicrocontrollerorauxiliarycircuits.Theseothercomponentsofthe"computer"aredataprocessingandstoragedevices,forexamplereadonlyorrandomaccessmemorycontainingtheprogramtobeexecuted,clocksandinterfaces(serialorparallel).Asageneralrule,asystembasedonamicrocontrollerthereforecomprisesamicrochipcontainingthemicrocontroller,andapluralityofmicrochipscontainingtheexternaldataprocessingandstoragedeviceswhicharenotintegratedintothemicrocontroller.Amicrocontroller-basedsystemofthiskindcomprises,forexample,oneormoreprintedcircuitboardsonwhichthemicrocontrollerandtheothercomponentsaremounted.Itistheapplicationprogram,theprogramwhichisexecutedbythemicrocontroller,whichdeterminestheoveralloperationofthemicrocontrollersystem.Eachapplicationprogramisthereforespecifictoaseparateapplication.Inmostcurrentapplicationstheapplicationprogramistoolargetobeheldinthemicrocontrollerandisthereforestor