垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人位置控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（腰部關(guān)節(jié)）,垂直,關(guān)節(jié),機(jī)器人,位置,控制,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),腰部 畢業(yè)設(shè)計(jì)演講稿垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人位置控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（腰部關(guān)節(jié)）匯報(bào)人：1 引言引言11垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的研究與應(yīng)用的研究與應(yīng)用在工業(yè)革命后，一個(gè)世紀(jì)內(nèi)，隨著工業(yè)水平的發(fā)在工業(yè)革命后，一個(gè)世紀(jì)內(nèi)，隨著工業(yè)水平的發(fā)展。直到美國(guó)在展。直到美國(guó)在20世紀(jì)六十年代，發(fā)明了第一臺(tái)世紀(jì)六十年代，發(fā)明了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，長(zhǎng)遠(yuǎn)看去，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了好幾十年了。工業(yè)機(jī)器人，長(zhǎng)遠(yuǎn)看去，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了好幾十年了。在這個(gè)年代，噴漆工作存在很大的危險(xiǎn)，由于這在這個(gè)年代，噴漆工作存在很大的危險(xiǎn)，由于這些噴漆工作工作量比較大，對(duì)工作人員的技術(shù)要些噴漆工作工作量比較大，對(duì)工作人員的技術(shù)要求比較高，而且用人力進(jìn)行噴漆工作的時(shí)候，會(huì)求比較高，而且用人力進(jìn)行噴漆工作的時(shí)候，會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)人員的水平、工作環(huán)境等原因造成生產(chǎn)因?yàn)榧夹g(shù)人員的水平、工作環(huán)境等原因造成生產(chǎn)出來(lái)的東西出現(xiàn)質(zhì)量方面的問(wèn)題，所以為了在這出來(lái)的東西出現(xiàn)質(zhì)量方面的問(wèn)題，所以為了在這方面，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本，垂直多方面，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本，垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用關(guān)節(jié)機(jī)器人在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于西方某些國(guó)家在垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的應(yīng)用中發(fā)展較快，從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，就已經(jīng)自動(dòng)在汽車(chē)的噴漆中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴漆，經(jīng)濟(jì)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，2000以來(lái)，垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。用人力進(jìn)行噴漆工作的時(shí)候，會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)要求、自身錯(cuò)誤方面的問(wèn)題造成生產(chǎn)的產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題，用噴漆代替人力，會(huì)有效的避免這些問(wèn)題，而且噴漆的比較全面均衡，大大保障了質(zhì)量問(wèn)題。12 噴涂機(jī)器人的特點(diǎn)和組成噴涂機(jī)器人的特點(diǎn)和組成垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的大小臂像人的手臂一樣。分為小臂和大臂，它們之間都是用關(guān)節(jié)連接，大臂和機(jī)身也是的，它的原理跟人的手臂是一樣的，但是關(guān)節(jié)式的手臂功能比較優(yōu)越，工作空間是比較大的，對(duì)于噴漆工作非常有利。垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的編程方式也是需要配齊的，因?yàn)榱慵谋砻婵赡軙?huì)很復(fù)雜。13 噴涂機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)噴涂機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該根據(jù)每個(gè)產(chǎn)家的需求，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出應(yīng)用于不同領(lǐng)域的垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人。提高噴槍的速度，從而使效率不斷提高，生產(chǎn)力才是根本。為了空間的要求，我們要求垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人會(huì)質(zhì)量越來(lái)越輕，功能越來(lái)越強(qiáng)大，并能更容易適應(yīng)各個(gè)條件下的噴漆。離線編程示教，應(yīng)用于各種復(fù)雜的曲面。要求無(wú)人干涉的協(xié)調(diào)全自動(dòng)智能?chē)娖帷?4 課題研究意義課題研究意義根據(jù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展，市場(chǎng)方面的需求，不斷提高質(zhì)量，降低成本，向先進(jìn)國(guó)家學(xué)習(xí)，并慢慢提高，在這個(gè)世界上生存。我們也隨著滿足國(guó)內(nèi)的發(fā)展需求，做了研究垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的課題，垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的高效率，生產(chǎn)成本的降低，噴漆質(zhì)量的提高，正在不斷地被我們國(guó)家的制造業(yè)所接收。2 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)21 坐標(biāo)形式的選擇坐標(biāo)形式的選擇工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)形式分別為直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型和平面關(guān)節(jié)型。關(guān)節(jié)機(jī)器人的工作范圍比較大，由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成，但是體積比較小。計(jì)算比較復(fù)雜，但是應(yīng)用廣泛。所以在很多實(shí)踐過(guò)程中，一般采用這種機(jī)器人，如圖2-1(d)。在這次設(shè)計(jì)中，我們采用關(guān)節(jié)式機(jī)器人，設(shè)計(jì)大小臂，可以實(shí)現(xiàn)大小臂的俯仰，手腕的俯仰、旋轉(zhuǎn)自由度。要求大臂實(shí)現(xiàn)前俯30o，后仰10o，所以一般多為關(guān)節(jié)型。(a)直角坐標(biāo)型 (b)圓柱坐標(biāo)型 (c)球坐標(biāo)型 (d)關(guān)節(jié)型圖2-1 四種機(jī)器人坐標(biāo)形式22 驅(qū)動(dòng)方式的確定驅(qū)動(dòng)方式的確定驅(qū)動(dòng)裝置最主要的是傳遞動(dòng)力的裝置。一般分為三種：液壓、氣動(dòng)、電動(dòng) 用液壓驅(qū)動(dòng)的話，一般采用高壓油為工作介質(zhì)。驅(qū)動(dòng)力非常大，里面結(jié)構(gòu)很稠密，傳動(dòng)比較穩(wěn)并且快速高效，但是對(duì)于密封要求很高，成本很高，不適合在惡劣的地方工作，精度要求也高。氣壓傳動(dòng)相似于液壓傳動(dòng)，容易達(dá)到高速，最主要的是對(duì)于環(huán)境的污染小。成本比較低，但是效率低，一般適合要求低的作業(yè)。因?yàn)樗欧姍C(jī)的性能很好，可以準(zhǔn)確的控制速度，實(shí)現(xiàn)位置的準(zhǔn)確定位，不會(huì)污染環(huán)境，由于此次設(shè)計(jì)的機(jī)器人體積不大，非常適合中小型機(jī)器人，結(jié)合各電機(jī)性能特點(diǎn)，所以選擇伺服步進(jìn)電機(jī)。23 傳動(dòng)方式的確定傳動(dòng)方式的確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以把動(dòng)力傳遞到各個(gè)部位。機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以把動(dòng)力傳遞到各個(gè)部位。機(jī)器人中常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)、滾珠器人中常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)、滾珠絲杠傳動(dòng)、同步齒形帶傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)及絲杠傳動(dòng)、同步齒形帶傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)、流體傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)與凸輪傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)、流體傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)與凸輪傳動(dòng)。由于垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人要求效率高，傳動(dòng)由于垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人要求效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、工作可靠、比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)，所以我選擇齒輪傳動(dòng)。使用壽命長(zhǎng)，所以我選擇齒輪傳動(dòng)。24 平衡方式的確定平衡方式的確定平衡方式大概分為液壓和氣壓，還有彈簧平衡。其工作的方式都差不多，最明顯的是平衡時(shí)，負(fù)載壓力是不變的，考慮到經(jīng)濟(jì)還有方便。彈簧平衡是最值得考慮的，它質(zhì)量很輕，結(jié)構(gòu)也很少，可以通過(guò)彈簧的長(zhǎng)短變換和剛度的變換達(dá)到平衡要求。25 噴涂機(jī)器人總體裝配示意圖噴涂機(jī)器人總體裝配示意圖 圖23噴涂機(jī)器人總體裝配示意圖 3 噴涂機(jī)器人大臂設(shè)計(jì)噴涂機(jī)器人大臂設(shè)計(jì)31 大臂和小臂臂長(zhǎng)的設(shè)計(jì)大臂和小臂臂長(zhǎng)的設(shè)計(jì)圖圖31是關(guān)節(jié)型機(jī)器人工作空間的示意圖是關(guān)節(jié)型機(jī)器人工作空間的示意圖 32 大臂臂身的設(shè)計(jì)大臂臂身的設(shè)計(jì)大臂的結(jié)構(gòu)是垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的一個(gè)很重要的組成部分，它的作用很大，帶動(dòng)小臂作空間運(yùn)動(dòng)，并支撐著小臂。大臂的前俯10度，后仰30度的目的:可以將小臂的手腕在空間隨意運(yùn)動(dòng)。假設(shè)將小臂和手腕的方位改變并進(jìn)行工作，則必須利用大臂進(jìn)行配合。所以，對(duì)于大臂的設(shè)計(jì)的要求:1.大臂質(zhì)量輕，抗壓力大，剛性好大臂質(zhì)量輕，抗壓力大，剛性好（2）大臂的運(yùn)行速度快，但慣性?。?）手臂動(dòng)作應(yīng)靈活（4）位置精度要高其實(shí)，關(guān)節(jié)式垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人精度很差，由于它的位置很難控制。必須在手臂上安裝定位系統(tǒng)，可以方便精確位置精度。3.3大臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4 大臂電機(jī)及減速器選型大臂電機(jī)及減速器選型3.5 減速器參數(shù)的計(jì)算減速器參數(shù)的計(jì)算3.6承載能力的計(jì)算承載能力的計(jì)算4 大臂的平衡設(shè)計(jì)大臂的平衡設(shè)計(jì)4.1 彈簧的受力分析彈簧的受力分析當(dāng)大臂帶上彈簧時(shí)的受力情況如圖4.1所示。圖4.1 帶平衡彈簧時(shí)的大臂受力圖 圖解法計(jì)算不同位置時(shí)彈簧力的力臂如圖4.5所示。4.2 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)計(jì)算，選定的有關(guān)參數(shù)為：材料為碳素彈簧鋼絲，為了保證大臂的穩(wěn)定性，保證在不同位置，也可以達(dá)到平衡的要求，安裝時(shí)通過(guò)螺母使彈簧的長(zhǎng)度和拉力保持相對(duì)平衡，鋼絲直徑為4mm，旋繞比為6.25，彈簧中徑25mm，彈簧右旋，螺旋角為，自由長(zhǎng)度為434mm。