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開題論證報告
關(guān)節(jié)型機器人腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計
一、 題目來源、題目研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
題目來源：工業(yè)機器人是一種機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品。采用工業(yè)機器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動生產(chǎn)率、實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件的一種有效手段。目前手工電弧焊接效率低，操作環(huán)境差，而且對操作員技術(shù)熟練程度要求較高，因此采用機器人技術(shù)，實現(xiàn)焊接生產(chǎn)操作的柔性自動化，以提高生產(chǎn)效率。
題目研究的主要內(nèi)容：機器人的機械設(shè)計技術(shù)是機器人技術(shù)的一個重要內(nèi)容，機器人的結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)驅(qū)動和傳動等的設(shè)計和伺服控制密切相關(guān)。本課題主要是對焊接用機器人進行機械設(shè)計，我主要著重手腕（手腕，夾持器）部分，該部分由三個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（臂轉(zhuǎn)、手轉(zhuǎn)、腕擺）組合而成。并保證與基座和手臂部分尺寸和功能的協(xié)調(diào)。
國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述:從機器人誕生到本世紀(jì)80年代初，機器人技術(shù)經(jīng)歷了一個長期緩慢的發(fā)展過程。到90年代，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。除了工業(yè)機器人水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的先進機器人系統(tǒng)也有了長足的進展。目前國際機器人界都在加大科研力度，進行機器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。目前的研究內(nèi)容主要集中在：工業(yè)機器人操作機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、機器人控制技術(shù)、多傳感技術(shù)、機器人遙控及監(jiān)控技術(shù),機器人半自主和自主技術(shù)、虛擬機器人技術(shù)、多智能體調(diào)控制技術(shù)、軟機器人技術(shù)、仿人和仿生技術(shù)、微型和微小機器人技術(shù)。其中微型和微小機器人技術(shù)是機器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進展將會引起機器人技術(shù)的一場革命， 并且對社會進步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運動方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。在我國對此進行了深入的研究，如徐衛(wèi)平和張玉茹發(fā)表的《六自由度微動機構(gòu)的運動分析》對六自由度微動機構(gòu)進行了位移分析并為其結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了計算依據(jù)。還有劉辛軍、高峰和汪勁松發(fā)表的《并聯(lián)六自由度微動機器人機構(gòu)的設(shè)計方法》研究了微動機器人機構(gòu)的設(shè)計方法，建立了并聯(lián)六自由度微動機器人的空間模型，并分析了該微動機器人的空間模型，并分析了該微動機器人的機構(gòu)尺寸與各向同性、剛度等性能指標(biāo)的關(guān)系得到了一系列性能圖譜，從各圖譜中可以看出各項性能指標(biāo)在空間模型設(shè)計參數(shù)空間中的分布規(guī)律，這有助于設(shè)計者根據(jù)性能指標(biāo)來設(shè)計該微動機器人的機構(gòu)尺寸，是探討微動機器人機構(gòu)設(shè)計的有效分析工具。
二、本題擬解決的問題
1. 手腕處于手臂末端，須減輕手臂的載荷，力求手腕部件的結(jié)構(gòu)緊湊，減
少其重量和體積；
2. 提高手腕動作的精確性；
3. 三個自由度（臂轉(zhuǎn)、手轉(zhuǎn)、腕擺）的實現(xiàn)。
三、解決方案及預(yù)期效果
（一）解決方案：
1. 腕部機構(gòu)的驅(qū)動裝置采用分離傳動，將3個驅(qū)動器安置在小臂的后端。
2. 提高傳動的剛度，盡量減少機械傳動系統(tǒng)中由于間隙產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)回差，
對分離傳動多采用傳動軸。
3. 驅(qū)動電機1經(jīng)傳動軸和一對圓柱齒輪和一對圓錐齒輪帶動手腕在殼體上
作偏擺運動。電機2經(jīng)傳動軸驅(qū)動圓柱齒輪傳動和圓錐齒輪傳動，從而
使軸回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)手腕的上下擺動。電機3經(jīng)傳動軸和兩對圓錐齒輪傳動
帶動軸回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)手腕機械接口法蘭盤的回轉(zhuǎn)運動
（二）預(yù)期效果：
1. 工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單；
2. 能實現(xiàn)準(zhǔn)確動作；
3. 裝卸方便，便于維修、調(diào)整；
4. 盡量使用通用件，以便降低制造成本。
作業(yè)范圍大，動作靈活并能廣泛應(yīng)用于噴涂、焊接等作業(yè)中。
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