買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 I 目 錄 摘 要 . . 2 1 緒論 . 3 述 . 3 業(yè)機(jī)器人的主要組成 . 5 械臂 . 5 部機(jī)構(gòu) . 6 部裝置 . 6 制系統(tǒng) . 6 器人的發(fā)展 . 7 國(guó) . 7 國(guó) . 8 國(guó) . 9 國(guó) . 9 羅斯 . 10 國(guó) . 10 本 . 10 器人的研究意義及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) . 11 2 器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 13 輪計(jì)算 . 13 轉(zhuǎn)機(jī)座一級(jí)齒輪計(jì)算 . 13 轉(zhuǎn)機(jī)座二級(jí)齒輪的計(jì)算 . 17 承的計(jì)算 . 21 連接的強(qiáng)度計(jì)算 . 22 腕齒輪軸處的鍵 . 22 腕平心軸處的鍵 . 22 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 器人動(dòng)力學(xué)建摸 . 23 動(dòng)學(xué)分析 . 23 標(biāo)系的建立 . 23 態(tài)的歐拉角描述 . 23 態(tài)的歐拉參數(shù)描述 . 26 克比矩陣 . 30 力學(xué)建摸 . 31 械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建摸理論 . 31 器人動(dòng)力學(xué)建摸 . 33 4 機(jī)器人伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu) . 37 流（ 服電機(jī)的基本工作原理 . 37 流（ 服電機(jī)的基本工作 . 38 C 伺服控制系統(tǒng)中的特殊電路 . 39 子位置檢測(cè)電路 . 39 弦波發(fā)生器 . 40 換電路 . 40 度檢測(cè)電路 . 41 流（ 服控制系統(tǒng)的數(shù)字化 . 41 結(jié) 論 . 43 致 謝 . 44 參考文獻(xiàn) . 45 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘 要 工業(yè)機(jī)器人的工作實(shí)體（操作機(jī)），實(shí)質(zhì)上是一個(gè)擬人手臂的空間機(jī)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型繁多，在這些基本型式中，關(guān)節(jié)型由于它在相同的幾何參數(shù)和運(yùn)動(dòng) 參數(shù)的條件下具有較大的工作空間，所以四商用機(jī)器人的優(yōu)選型式。 具有傳動(dòng)精度高、結(jié)構(gòu)小巧緊湊、重量輕、工作范圍大、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的核心與基礎(chǔ)是其伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，過(guò)去主要用于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)的 動(dòng)技術(shù)，終于在 90 年代，可以逐步取代高性能的 動(dòng)。 本文先從各個(gè)方面了解了機(jī)器人的各個(gè)方面，然后在此基礎(chǔ)上，對(duì) 器人進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先，進(jìn)行各部位的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定選用的零件是不是能夠承擔(dān)工作。然后，又對(duì) 器人進(jìn) 行了動(dòng)力學(xué)建摸， 建立了坐標(biāo)系利用歐拉定理和雅克比矩陣、拉各朗日方程 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。 最后，了解了機(jī)器人伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu) 。 關(guān)鍵詞： 工業(yè)機(jī)器人；關(guān)節(jié)式；動(dòng)力學(xué)；伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 in is an of of in As in of a So is a It of of of of of C in 990s, C of on in of of is to on a s ay 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 1 緒論 述 機(jī)械工業(yè)是國(guó)名經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，它為其他部門提供技術(shù)設(shè)備。機(jī)械工業(yè)的提供了技術(shù)裝備的水平和質(zhì)量，將直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。因此加強(qiáng)發(fā)展機(jī)械制造業(yè)是發(fā)展國(guó)民經(jīng) 濟(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵性措施，是提高經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)能力的強(qiáng)有力的手段。很早以來(lái)人類就幻想能有一種機(jī)械，能代替人從事各種單調(diào)乏味的工作以減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 很早以來(lái)，人類就幻想能有一種擬人機(jī)械，能實(shí)現(xiàn)像人一樣靈活自由的活動(dòng)并能代替人做各種工作。早在 15 世紀(jì)霍梅洛斯著的伊利亞一書(shū)中，就出現(xiàn)了“機(jī)器人”一詞。中國(guó)三國(guó)時(shí)期的諸葛亮就發(fā)明了“木牛流馬”能行走爬山。機(jī)器人詞最早出現(xiàn)在 1921 年捷克作家查培克的劇本羅莎姆萬(wàn)能機(jī)器人中，其中的“機(jī)器人”角色僅是一種幻想出的人物。 本世紀(jì)六十年代，美國(guó) 公司 研制出第一臺(tái)通用工業(yè)機(jī)器人。 1974 年制造出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人?，F(xiàn)在，機(jī)器 人 己在汽車制造、電子工業(yè)、機(jī)械制造等眾多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。機(jī)器人的種類日益增多，并逐漸向智能化發(fā)展。 機(jī)器人分為并聯(lián)機(jī)器人和串聯(lián)機(jī)器人。他們各有各自的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人一股采用串聯(lián)形式，其特點(diǎn)是操作靈活，工作空間大，響應(yīng)速度快，但承載能力差、剛度底、累積誤差大等缺點(diǎn)。最早的并聯(lián)式機(jī)構(gòu)是由美國(guó) D 于 1965 年提出的 6 3構(gòu)，即著名的 臺(tái)機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)器人由于剛度高、承載能力大、結(jié)構(gòu)緊揍、位 置精度高等優(yōu)點(diǎn)而與串聯(lián)機(jī)器入形成互補(bǔ)，擴(kuò)大了整個(gè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。并聯(lián)機(jī)器人可以作為航天上的飛船對(duì)接器、航海上的潛艇對(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。 工業(yè)機(jī)器人是一種可以反復(fù)編程且具有多功能的、用來(lái)搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)，或者是為了執(zhí)行不同任務(wù)而具有可變的，可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 第一代工業(yè)機(jī)器人是示教再現(xiàn)型機(jī)器人。它主要有機(jī)械臂 1、夾持器 2、驅(qū)動(dòng)器3、機(jī)座 4、控制器 5 和示教盒 6 等部分組成。操作人員通過(guò)示教裝置預(yù)先把機(jī)器人的作業(yè)內(nèi)容輸入到控制器中的存儲(chǔ)器內(nèi)。接到啟動(dòng)命令后 ，機(jī)器人從存儲(chǔ)器中讀出操作信息，控制器根據(jù)作業(yè)內(nèi)容中的動(dòng)作順序信息、運(yùn)動(dòng)位置信息和時(shí)間信息發(fā)出指令，由驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)械臂完成預(yù)定操作。 第二代工業(yè)機(jī)器人配有外部傳感裝置（如觸覺(jué)傳感器、力覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器以及語(yǔ)音識(shí)別裝置等），能夠獲得有關(guān)作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息。機(jī)器人可根據(jù)這些信息對(duì)機(jī)械臂和夾持器的動(dòng)作進(jìn)行反饋控制。 第三代工業(yè)機(jī)器人是具有高度適應(yīng)性和多種感知功能的智能機(jī)器人。這種機(jī)器人的控制系統(tǒng)可以根據(jù)外界反饋信息自行作出判斷決策，使機(jī)器人在事先未知的作業(yè)環(huán)境中獨(dú)立移動(dòng)位置，從事各種復(fù)雜的操作。 上圖為一個(gè)帶有視覺(jué)裝置、類人形機(jī)械臂和多關(guān)節(jié)多指手部裝置的移動(dòng)式機(jī)器人，用于在核工廠內(nèi)從事檢修工作。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 工業(yè)機(jī)器人與其他專用自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的主要區(qū)別在于它的工作內(nèi)容可由計(jì)算機(jī)程序來(lái)改變。當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)變動(dòng)時(shí)，工業(yè)機(jī)器人能以較低成本重新編程和配置輔助夾具，迅速適應(yīng)新的作業(yè)對(duì)象和內(nèi)容。機(jī)器人使人類的生產(chǎn)方式從手工操作、機(jī)械化、專用自動(dòng)化發(fā)展為有適應(yīng)變化能力的柔性制造系統(tǒng)，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)中小批量、多品種的特殊要求。 業(yè)機(jī)器人的主要組成 工業(yè)機(jī)器人主要由機(jī)械臂、腕部結(jié)構(gòu)、手部裝置 和控制系統(tǒng)組成。 械臂 機(jī)械臂是機(jī)器人的主要執(zhí)行部件，通常有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，能模擬人體的上肢功能，帶動(dòng)手臂末端沿計(jì)算機(jī)程序規(guī)定的路徑移動(dòng)。機(jī)械臂的姿態(tài)決定了腕部和手部裝置在工作空間中的位置。 機(jī)器人按機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)形式可分為下列幾種類型 ： （ 1） 直角坐標(biāo)型 臂部由三個(gè)相互正交的移動(dòng)副組成。帶動(dòng)腕部分別沿 x、y、 z 三個(gè)坐標(biāo)軸的方向作直線移動(dòng)。這類機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)位置精度高。但所占空間較大，工作范圍相對(duì)較小。 （ 2） 圓柱坐標(biāo)型 臂部由一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和兩個(gè)移動(dòng)副組成。產(chǎn)生圍繞機(jī)座軸 機(jī)座軸 y 的升降運(yùn)動(dòng)和沿手 臂軸 x 的伸縮運(yùn)動(dòng)。它的所占空間比直角坐標(biāo)型機(jī)器人小、工作范圍大，故應(yīng)用較廣。 （ 3） 關(guān)節(jié)型 臂部構(gòu)造類似于人體的上肢，有動(dòng)力型旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和前、下兩臂組成。關(guān)節(jié)型機(jī)器人以臂部各相鄰部件的相對(duì)角位移為運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，控制算法比較復(fù)雜。但動(dòng)作靈活、所占空間小、工作范圍大，且能在狹窄空間內(nèi)繞過(guò)各種障礙物。其中平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人設(shè)有兩個(gè)垂直的關(guān)節(jié)軸和一個(gè)作垂直運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)副，在自動(dòng)裝配作業(yè)方面有廣泛的應(yīng)用。 （ 4） 極坐標(biāo)型 臂部由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)移動(dòng)副組成。產(chǎn)生沿手臂軸 x 的直線移動(dòng)、繞機(jī)座軸 y 的轉(zhuǎn)動(dòng)和繞關(guān)節(jié)軸 z 的擺動(dòng)。這 類機(jī)器人的手臂可做繞 z 軸的俯仰運(yùn)動(dòng)，能抓取地面上的物體。 1機(jī)械臂的結(jié)構(gòu) 機(jī)械臂的伸縮、擺動(dòng)、俯仰和升降是通過(guò)各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。 2機(jī)械臂的控制 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)控制通常采用液壓伺服系統(tǒng)和電動(dòng)伺服系統(tǒng)。液壓裝置可傳遞較大的力和力矩，連續(xù)控制各個(gè)關(guān)節(jié)軸的運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械臂準(zhǔn)確地移動(dòng)到指定位置。 在電動(dòng)伺服系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的是步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)從驅(qū)動(dòng)器得到一系列脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖信號(hào)使步進(jìn)電機(jī)軸產(chǎn)生一定的角位移。一般不需要反饋回路和位置編碼器，控制比較簡(jiǎn)單。采用直流伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)以測(cè)速器和角度編碼器作為反饋裝置，能夠精確地控制機(jī)械臂關(guān)節(jié)軸的運(yùn)動(dòng)，它的工作狀態(tài)平穩(wěn)，旋轉(zhuǎn)速度可以連續(xù)調(diào)節(jié)，對(duì)加速和減速指令都能迅速作出反應(yīng)。 部機(jī)構(gòu) 腕部 機(jī)構(gòu)支承機(jī)器人手部裝置并調(diào)整其姿態(tài)，一般有 23 個(gè)自由度，使位于機(jī)械臂末端的手爪產(chǎn)生俯仰擺動(dòng)和繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)的合成，使機(jī)器人的手部相對(duì)于操作對(duì)象形成靈活的工作姿態(tài)。 部裝置 機(jī)器人的手部裝置又稱末端執(zhí)行器。根據(jù)作業(yè)性質(zhì)不同，機(jī)械臂末端的執(zhí)行器有不同的形式。 （ 1） 焊接機(jī)器人和噴涂機(jī)器人的末端分別為固定焊槍和噴槍的 夾具。 （ 2） 搬運(yùn)大件光整平板的機(jī)器人一般采用真空吸附式末端執(zhí)行器，利用吸盤(pán)內(nèi)壓力與大氣壓力之間的差值產(chǎn)生吸附作用力。 （ 3） 對(duì)于一般的物料搬運(yùn)和裝配機(jī)器人，末端執(zhí)行器為種類繁多的機(jī)械夾持器，用機(jī)械手指的閉合和張開(kāi)來(lái)夾緊和釋放工件。 （ 4） 運(yùn)送鐵磁物質(zhì)的機(jī)器人還可以將電磁吸盤(pán)作為末端執(zhí)行器。 制系統(tǒng) 工業(yè) 機(jī)器人是多自由度 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸受一個(gè)伺服系統(tǒng)控制，伺服系統(tǒng)接受上級(jí)控制系統(tǒng)發(fā)出的程序指令，結(jié)合傳感器反饋的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)位置、速度等信息控制對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)。部分機(jī)器人還采用開(kāi)環(huán)伺 服系統(tǒng)，上級(jí)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路送到驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂動(dòng)作的各步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)將驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流矩形波轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂中的對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)。 常用的機(jī)械臂關(guān)節(jié)位置和位移傳感器有電阻式位移傳感器、光電編碼器以及電容式、 電感式和磁柵式位移傳感器。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 機(jī)器人的控制系統(tǒng)一般分為多級(jí)控制層，每一控制層完成專門的運(yùn)算或信號(hào)處理工作。最低層為伺服控制層，該層每隔數(shù)十毫秒接受一組相鄰關(guān)節(jié)點(diǎn)間的位移、速度和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令，在不同的速度值之間作加速或減速控制，為各關(guān)節(jié)軸產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使程序指令轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械臂的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。最 高層為主控制層，該層控制各項(xiàng)作業(yè)的安排和調(diào)度、監(jiān)控和診斷系統(tǒng)故障、采集和處理機(jī)器人主機(jī)和作業(yè)對(duì)象的狀態(tài)信息，協(xié)調(diào)各關(guān)節(jié)軸的運(yùn)動(dòng)。中間為軌跡計(jì)算、軌跡插值和坐標(biāo)變換層。軌跡計(jì)算層解釋和處理來(lái) 自用戶程序和傳感系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生機(jī)器人各關(guān)節(jié)軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對(duì)各個(gè)軌跡節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩值。軌跡插值層根據(jù)作業(yè)要求，采用不同的插值程序（線性插值、圓弧插值、多項(xiàng)式插值、特殊函數(shù)插值等），把關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)值（離散的軌跡點(diǎn)位置、速度等）轉(zhuǎn)化為可供機(jī)器人執(zhí)行的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)連續(xù)軌跡。坐標(biāo)變換層將直角坐標(biāo)系中的關(guān)節(jié)運(yùn) 動(dòng)軌跡變換為以機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)表示的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡。 計(jì)算機(jī)在機(jī)器人的控制系統(tǒng)中起著記憶、處理和管理各類信息、運(yùn)動(dòng)路徑計(jì)算和控制以及外圍設(shè)備通訊等作用，這些功能是依靠硬件（控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器）和軟件（系統(tǒng)控制軟件和作業(yè)程序）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 器人的發(fā)展 國(guó) 美國(guó)是機(jī)器人的誕生地，早在 1962 年就研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，比起號(hào)稱 機(jī)器人王國(guó) 的日本起步至少要早五六年。經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展，美國(guó)現(xiàn)已成為世界上的機(jī)器人強(qiáng)國(guó)之一，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)。綜觀它的發(fā)展史，道路是曲折的，不平坦的。 由 于美國(guó)政府從 60 年代到 70 年代中的十幾年期間，并沒(méi)有把工業(yè)機(jī)器人列入重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，只是在幾所大學(xué)和少數(shù)公司開(kāi)展了一些研究工作。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，在只看到眼前利益，政府又無(wú)財(cái)政支持的情況下，寧愿錯(cuò)過(guò)良機(jī)，固守在使用剛性自動(dòng)化裝置上，也不愿冒著風(fēng)險(xiǎn)，去應(yīng)用或制造機(jī)器人。加上，當(dāng)時(shí)美國(guó)失業(yè)率高達(dá) 6 65，政府擔(dān)心發(fā)展機(jī)器人會(huì)造成更多人失業(yè)，因此不予投資，也不組織研制機(jī)器人，這不能不說(shuō)是美國(guó)政府的戰(zhàn)略決策錯(cuò)誤。 70 年代后期，美國(guó)政府和企業(yè)界雖有所重視，但在技術(shù)路線上仍把重點(diǎn)放在研究機(jī)器人軟件及軍事、宇宙、海洋、核工程 等特殊領(lǐng)域的高級(jí)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)上，致使日本的工業(yè)機(jī)器人后來(lái)居上，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 并在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用上及機(jī)器人制造業(yè)上很快超過(guò)了美國(guó)，產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上形成了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 進(jìn)入 80 年代之后，美國(guó)才感到形勢(shì)緊迫，政府和企業(yè)界才對(duì)機(jī)器人真正重視起來(lái)，政策上也有所體現(xiàn)，一方面鼓勵(lì)工業(yè)界發(fā)展和應(yīng)用機(jī)器人，另一方面制訂計(jì)劃、提高投資，增加機(jī)器人的研究經(jīng)費(fèi)，把機(jī)器人看成美國(guó)再次工業(yè)化的特征，使美國(guó)的機(jī)器人迅速發(fā)展。 80 年代中后期，隨著各大廠家應(yīng)用機(jī)器人的技術(shù)日臻成熟，第一代機(jī)器人的技術(shù)性能越來(lái)越滿足不了實(shí)際需要，美國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)帶有視覺(jué)、力 覺(jué)的第二代機(jī)器人，并很快占領(lǐng)了美國(guó) 60的機(jī)器人市場(chǎng)。 盡管美國(guó)在機(jī)器人發(fā)展史上走過(guò)一條重視理論研究，忽視應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究的曲折道路，但是美國(guó)的機(jī)器人技術(shù)在國(guó)際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)。具體表現(xiàn)在： （ 1）性能可靠，功能全面，精確度高； （ 2）機(jī)器人語(yǔ)言研究發(fā)展較快，語(yǔ)言類型多、應(yīng)用廣，水平高居世界之首； （ 3）智能技術(shù)發(fā)展快，其視覺(jué)、觸覺(jué)等人工智能技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用； （ 4）高智能、高難度的軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人等發(fā)展迅速，主 要用于掃雷、布雷、偵察、站崗及太空探測(cè)方面。 國(guó) 早在 1966 年，美國(guó) 司的尤尼曼特機(jī)器人和 司的沃莎特蘭機(jī)器人就已經(jīng)率先進(jìn)入英國(guó)市場(chǎng)。 1967 年英國(guó)的兩家大機(jī)械公司還特地為美國(guó)這兩家機(jī)器人公司在英國(guó)推銷機(jī)器人。接著，英國(guó) 司研制出自己的機(jī)器人 70 年代初期，由于英國(guó)政府科學(xué)研究委員會(huì)頒布了否定人工智能和機(jī)器人的 告，對(duì)工業(yè)機(jī)器人實(shí)行了限 制發(fā)展的嚴(yán)厲措施，因而機(jī)器人工業(yè)一蹶不振，在西歐差不多居于末位 。 但是，國(guó)際 上機(jī)器人蓬勃發(fā)展的形勢(shì)很快使英政府意識(shí)到：機(jī)器人技術(shù)的落后，導(dǎo)致其商品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力大為下降。于是，從 70 年代末開(kāi)始，英國(guó)政府轉(zhuǎn)而采取支持態(tài)度，推行并實(shí)施了一系列支持機(jī)器人發(fā)展的政策和措施，如廣泛宣傳使用機(jī)器人的重要性、在財(cái)政上給購(gòu)買機(jī)器人企業(yè)以補(bǔ)貼、積極促進(jìn)機(jī)器人研買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 究單位與企業(yè)聯(lián)合等，使英國(guó)機(jī)器人開(kāi)始了在生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用及大力研制的興盛時(shí)期。 國(guó) 法國(guó)不僅在機(jī)器人擁有量上居于世界前列，而且在機(jī)器人應(yīng)用水平和應(yīng)用范圍上處于世界先進(jìn)水平。這主要?dú)w功于法國(guó)政府一開(kāi)始就比較重視機(jī)器人技術(shù)，特別是把重點(diǎn)放在開(kāi)展機(jī)器人的應(yīng)用研究上。 法國(guó)機(jī)器人的發(fā)展比較順利，主要原因是通過(guò)政府大力支持的研究計(jì)劃，建立起一個(gè)完整的科學(xué)技術(shù)體系。即由政府組織一些機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究項(xiàng)目，而由工業(yè)界支持開(kāi)展應(yīng)用和開(kāi)發(fā)方面的工作，兩者相輔相成，使機(jī)器人在法國(guó)企業(yè)界很快發(fā)展和普及 。 國(guó) 德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于日本和美國(guó)。這里所說(shuō)的德國(guó)，主要指的是原聯(lián)邦德國(guó)。它比英國(guó)和瑞典引進(jìn)機(jī)器人大約晚了五六年。其所以如此，是因?yàn)榈聡?guó)的機(jī)器人工業(yè)一起步，就遇到了國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)不景氣。但是德國(guó)的社會(huì)環(huán)境卻是有利于機(jī)器人工業(yè)發(fā)展的。因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)，導(dǎo)致勞動(dòng)力短缺，以及國(guó)民技術(shù)水平高，都是實(shí)現(xiàn)使用機(jī)器人的有利條件。到了 70 年代中后期，政府采用行政手段 為機(jī)器人的推廣開(kāi)辟道路；在 改善勞動(dòng)條件計(jì)劃 中規(guī)定，對(duì)于一些有危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來(lái)代替普通人的勞動(dòng)。這個(gè)計(jì)劃為機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)拓了廣泛的市場(chǎng)，并推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。日爾曼民族是一個(gè)重實(shí)際的民族，他們始終堅(jiān)持技術(shù)應(yīng)用和社會(huì)需求相結(jié)合的原則。除了像大多數(shù)國(guó)家一樣，將機(jī)器人主要應(yīng)用在汽車工業(yè)之外，突出的一點(diǎn)是德國(guó)在紡織工業(yè)中用現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù) 改造原有企業(yè)，報(bào)廢了舊機(jī)器，購(gòu)買了現(xiàn)代化自動(dòng)設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)和機(jī)器人，使紡織工業(yè)成本下降、質(zhì)量提高，產(chǎn)品的花色品種更加適銷對(duì)路。到 1984 年終于使這一被喻為 快完蛋的行業(yè) 重新振興起來(lái)。與此同時(shí)，德國(guó)看到了機(jī)器人等先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的作用，提出了 1985 年以后要向高級(jí)的、帶感覺(jué)的智能型機(jī)器人轉(zhuǎn)移的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)近十年的努力，其智能機(jī)器人的研究和應(yīng)用方面在世界上處于公認(rèn)的領(lǐng)先地位。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 羅斯 在前蘇聯(lián)（主要是在俄羅斯），從理論和實(shí)踐上探討機(jī)器人技術(shù)是從 50 年代后半期開(kāi)始的。到了 50 年代后期開(kāi)始了機(jī) 器人樣機(jī)的研究工作。 1968 年成功地試制出一臺(tái)深水作業(yè)機(jī)器人。 1971 年研制出工廠用的萬(wàn)能機(jī)器人。早在前蘇聯(lián)第九個(gè)五年計(jì)劃（ 1970 年一 1975 年）開(kāi)始時(shí)，就把發(fā)展機(jī)器人列入國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展綱領(lǐng)之中。到 1975 年，已研制出 30 個(gè)型號(hào)的 120 臺(tái)機(jī)器人，經(jīng)過(guò) 20 年的努力，前蘇聯(lián)的機(jī)器人在數(shù)量、質(zhì)量水乎上均處于世界前列地位。國(guó)家有目的地把提高科學(xué)技術(shù)進(jìn)步當(dāng)作推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的手段，來(lái)安排機(jī)器人的研究制造；有關(guān)機(jī)器人的研究生產(chǎn)、應(yīng)用、推廣和提高工作，都由政府安排，有計(jì)劃、按步驟地進(jìn)行。 國(guó) 有人認(rèn)為， 應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動(dòng)力，而我國(guó)勞動(dòng)力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國(guó)國(guó)情。這是一種誤解。在我國(guó)，社會(huì)主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)揮其長(zhǎng)處。它不僅能為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國(guó)的宇宙開(kāi)發(fā)、海洋開(kāi)發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。 我國(guó)已在 “七五 ”計(jì)劃中把機(jī)器人列人國(guó)家重點(diǎn)科研規(guī)劃內(nèi)容，撥巨款在沈陽(yáng)建立了全國(guó)第一個(gè)機(jī)器人研究示范工程，全面展開(kāi)了機(jī)器人基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)元器件研究。十幾年來(lái)，相繼研制出示教再現(xiàn)型的搬運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配 等門類齊全的工業(yè)機(jī)器人及水下作業(yè)、軍用和特種機(jī)器人。目前，示教再現(xiàn)型機(jī)器人技術(shù)已基本成熟，并在工廠中推廣應(yīng)用。我國(guó)自行生產(chǎn)的機(jī)器人噴漆流水線在長(zhǎng)春第一汽車廠及東風(fēng)汽車廠投入運(yùn)行。 1986 年 3 月開(kāi)始的國(guó)家 863 高科技發(fā)展規(guī)劃已列入研究、開(kāi)發(fā)智能機(jī)器人的內(nèi)容。就目前來(lái)看，我們應(yīng)從生產(chǎn)和應(yīng)用的角度出發(fā)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，加快生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的實(shí)用型機(jī)器人和某些特種機(jī)器人。 本 日本在 60 年代末正處于經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展時(shí)期，年增長(zhǎng)率達(dá) 11。第二次世界大戰(zhàn)后，日本的勞動(dòng)力本來(lái)就緊張，而高速度的經(jīng)濟(jì)發(fā)展更加 劇了勞動(dòng)力嚴(yán)重不足的困難。為此，日本在 1967 年由川崎重工業(yè)公司從美國(guó) 司引進(jìn)機(jī)器人及其技術(shù)，建立起生產(chǎn)車間，并于 1968 年試制出第一臺(tái)川崎的 “尤尼曼特 ”機(jī)器人。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 正是由于日本當(dāng)時(shí)勞動(dòng)力顯著不足，機(jī)器人在企業(yè)里受到了 “救世主 ”般的歡迎。日本政府一方面在經(jīng)濟(jì)上采取了積極的扶植政策，鼓勵(lì)發(fā)展和推廣應(yīng)用機(jī)器人，從而更進(jìn)一步激發(fā)了企業(yè)家從事機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的積極性。尤其是政府對(duì)中、小企業(yè)的一系列經(jīng)濟(jì)優(yōu)惠政策，如由政府銀行提供優(yōu)惠的低息資金，鼓勵(lì)集資成立 “機(jī)器人長(zhǎng)期租賃公司 ”，公司出資購(gòu)入機(jī)器人后長(zhǎng)期租給 用戶，使用者每月只需付較低廉的租金，大大減輕了企業(yè)購(gòu)入機(jī)器人所需的資金負(fù)擔(dān)；政府把由計(jì)算機(jī)控制的示教再現(xiàn)型機(jī)器人作為特別折扣優(yōu)待產(chǎn)品，企業(yè)除享受新設(shè)備通常的 40%折扣優(yōu)待外，還可再享受 13的價(jià)格補(bǔ)貼。另一方面，國(guó)家出資對(duì)小企業(yè)進(jìn)行應(yīng)用機(jī)器人的專門知識(shí)和技術(shù)指導(dǎo)等等。 這一系列扶植政策，使日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，經(jīng)過(guò)短短的十幾年，到80 年代中期，已一躍而為 “機(jī)器人王國(guó) ”，其機(jī)器人的產(chǎn)量和安裝的臺(tái)數(shù)在國(guó)際上躍居首位。按照日本產(chǎn)業(yè)機(jī)器人工業(yè)會(huì)常務(wù)理事米本完二的說(shuō)法： “日本機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)過(guò)了 60 年代的搖籃期 ， 70 年代的實(shí)用期，到 80 年代進(jìn)人普及提高期。 ”并正式把 1980 年定為 “產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的普及元年 ”，開(kāi)始在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)廣泛推廣使用機(jī)器人 。 日本政府和企業(yè)充分信任機(jī)器人，大膽使用機(jī)器人。機(jī)器人也沒(méi)有辜負(fù)人們的期望，它在解決勞動(dòng)力不足、提高生產(chǎn)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本方面，發(fā)揮著越來(lái)越顯著的作用，成為日本保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的一支不可缺少的隊(duì)伍。 日本在汽車、電子行業(yè)大量使用機(jī)器人生產(chǎn)，使日本汽車及電子產(chǎn)品產(chǎn)量猛增，質(zhì)量日益提高，而制造成本則大為降低。從而使日本生產(chǎn)的汽車能夠以價(jià)廉的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)進(jìn)軍號(hào)稱 “汽車王國(guó) ”的美國(guó)市場(chǎng)，并且向機(jī)器人誕生國(guó)出口日本產(chǎn)的實(shí)用型機(jī)器人。此時(shí)，日本價(jià)廉物美的家用電器產(chǎn)品也充斥了美國(guó)市場(chǎng) ， 這使 “山姆大叔 ”后悔不已。日本由于制造、使用機(jī)器人，增大了國(guó)力，獲得了巨大的好處，迫使美、英、法等許多國(guó)家不得不采取措施，奮起直追。 器人的研究意義 及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 機(jī)器人是一種精密輕型關(guān)節(jié)式通用機(jī)器人。它具有傳動(dòng)精度高、結(jié)構(gòu)小巧緊湊、重量輕、工作范圍大、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于醫(yī)藥、食品、電子、機(jī)械等作業(yè)，從事包裝、材料配制、安裝，以及小型機(jī)電元件的裝配、搬運(yùn)、噴涂、機(jī)器加載、試驗(yàn)、檢查等工作。 1978 年 美國(guó) 司推出通用工業(yè)機(jī)器人 標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。 今仍然工作在工廠第一線。 直到現(xiàn)在，工業(yè)機(jī)器人的整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)，控制結(jié)構(gòu)，編程語(yǔ)言均和 1978 無(wú)本質(zhì)差別。 器人的主要構(gòu)成部件有：由立柱與基座組成的回轉(zhuǎn)機(jī)座以及大臂、小臂、手腕等。由于時(shí)間的關(guān)系和本人的實(shí)力，只設(shè)計(jì)了 器人的回轉(zhuǎn)機(jī)座和手腕兩部分。 機(jī)座是一個(gè)鋁制的整體鑄件，其上裝有關(guān)節(jié) 1 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，小臂定位（零位）夾板，兩個(gè)控制手爪裝置的氣動(dòng)閥 。在機(jī)座內(nèi)腔安置了關(guān)節(jié) 1 的兩級(jí)直圓柱齒輪制成的減速齒輪組。立柱為薄壁鋁管制成，內(nèi)部安裝了關(guān)節(jié) 1 的回轉(zhuǎn)軸及其軸承、軸承座。 手腕是一個(gè) 鋼鑄件，加工精密，安排緊湊，齒輪軸相互穿叉，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，是個(gè)十分精巧的部件。 機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)： （ 1） 為保證較高的傳動(dòng)精度，其各對(duì)齒輪都設(shè)計(jì)有消除齒輪間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。其調(diào)整方法為：首先松開(kāi)鎖緊螺釘，將專用扳手插入調(diào)整孔轉(zhuǎn)動(dòng)偏心襯套，以調(diào)整齒輪嚙合的中心踞，消除傳動(dòng)間隙，最后擰緊鎖緊螺釘。 （ 2） 在轉(zhuǎn)軸的連接上，采用了一種結(jié)構(gòu)新穎，工藝簡(jiǎn)單的彈性萬(wàn)向 聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器由金屬整體加工而成。其兩端為夾緊軸的結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)螺釘 ，一個(gè)用來(lái)頂緊軸，防止軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)； 一個(gè)用來(lái)鎖緊，防止軸的軸向松動(dòng)。 聯(lián)軸器中段為刻有螺旋槽的彈簧式結(jié)構(gòu)，使其在軸向、周向都有較大的柔性，以致能朝任意方向彎曲。能補(bǔ)償兩軸不同軸的偏斜以及軸向長(zhǎng)度偏差。此外它還能起到緩和沖擊、衰減振動(dòng)的作用。 （ 3） 為了保證手臂操作過(guò)程中安全可靠，在關(guān)節(jié) 1、 2、 3 電機(jī)軸上各裝有一個(gè)電磁制動(dòng)閥。當(dāng)手臂切斷電源時(shí)，關(guān)節(jié) 1、 2、 3 產(chǎn)生制動(dòng)， 使手臂保持原有姿態(tài)。由于手腕重量與尺寸都很小，故其關(guān)節(jié)上沒(méi)有設(shè)置這種制動(dòng)閥 。 （ 4） 機(jī)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。 （ 5） 工作范圍大，適應(yīng)性廣。 了自身立柱所占空間以外，它的工作空間幾乎是它的手臂長(zhǎng)度所能達(dá)到的全球空間。再加之其手腕軸的活動(dòng)角度大，最大的達(dá) 578 度，因此使它工作時(shí)位姿的適應(yīng)性很強(qiáng)。 （ 6） 重復(fù)定位精度高。這是由于結(jié)構(gòu)上采取了剛性齒輪傳動(dòng)，調(diào)整齒輪間隙機(jī)構(gòu)，彈性萬(wàn)向聯(lián)軸器；工藝上加工精密，多用整體鑄件的結(jié)果。買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 2 器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 輪計(jì)算 轉(zhuǎn)機(jī)座一級(jí)齒輪計(jì)算 1選材料確定初步參數(shù) （ 1）選材料 小齒輪： 40 質(zhì)，平均取齒面硬度為 260齒輪： 45 鋼調(diào)質(zhì)，平均取齒面硬度為 230 2）初選齒數(shù) 取小齒輪齒數(shù) 1z =7 則大齒輪齒數(shù) 2z =整 ,為使 u 為除不盡的數(shù)取 2z =29 （ 3）齒數(shù)比 u =1229=算傳動(dòng)比誤差， %允許 （ 4） 選擇齒寬系數(shù)d和傳動(dòng)精度等級(jí) 取齒寬系數(shù) 1d初估小齒輪直徑 51 估則齒寬 51511 估齒輪圓周速度 7015100060 11 估參照表選擇精度等級(jí) 9 級(jí) （ 5）計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 1T 46161 6）確定重合度系數(shù) 重合度 3 3 9171(1(1 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 分別計(jì)算 得 8 8 Y（ 7）確定載荷系數(shù) K 、 1）使用系數(shù) 由已知條件查表，取 K 2）動(dòng)載系數(shù)）齒向載荷分布系數(shù)K=）齒間載荷分配系數(shù) K 、根據(jù)條件 100/1 查表，得 5）載荷系數(shù) 面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （ 1）確定許用應(yīng)力 H 1）總工作時(shí)間h 2 5 0 0%2582 5 05 2）應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 1N 、 2N 8111 0 097016060 hv 78122 壽命系數(shù) 1 觸疲勞極限 1、 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985