关节型机器人腕部结构设计开题报告.doc

开题论证报告关节型机器人腕部结构设计1一、题目来源、题目研究的主要内容及国内外现状综述题目来源：工业机器人是一种机械技术和电子技术相结合的产品。采用工业机器人是提高产品质量与劳动生产率、实现生产过程自动化、改善劳动条件的一种有效手段。目前手工电弧焊接效率低，操作环境差，而且对操作员技术熟练程度要求较高，因此采用机器人技术，实现焊接生产操作的柔性自动化，以提高生产效率。题目研究的主要内容：机器人的机械设计技术是机器人技术的一个重要内容，机器人的结构、关节驱动和传动等的设计和伺服控制密切相关。本课题主要是对焊接用机器人进行机械设计，我主要着重手腕（手腕，夹持器）部分，该部分由三个回转关节（臂转、手转、腕摆）组合而成。并保证与基座和手臂部分尺寸和功能的协调。国内外现状综述:从机器人诞生到本世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。到90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。目前的研究内容主要集中在：工业机器人操作机结构的优化设计技术、机器人控制技术、多传感技术、机器人遥控及监控技术,机器人半自主和自主技术、虚拟机器人技术、多智能体调控制技术、软机器人技术、仿人和仿生技术、微型和微小机器人技术。其中微型和微小机器人技术是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白，因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响，微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。在我国对此进行了深入的研究，如徐卫平和张玉茹发表的六自由度微动机构的运动分析对六自由度微动机构进行了位移分析并为其结构设计提供了计算依据。还有刘辛军、高峰和汪劲松发表的并联六自由度微动机器人机构的设计方法研究了微动机器人机构的设计方法，建立了并联六自由度微动机器人的空间模型，并分析了该微动机器人的空间模型，并分析了该微动机器人的机构尺寸与各向同性、刚度等性能指标的关系得到了一系列性能图谱，从各图谱中可以看出各项性能指标在空间模型设计参数空间中的分布规律，这有助于设计者根据性能指标来设计该微动机器人的机构尺寸，是探讨微动机器人机构设计的有效分析工具。2二、本题拟解决的问题1.手腕处于手臂末端，须减轻手臂的载荷，力求手腕部件的结构紧凑，减少其重量和体积；2.提高手腕动作的精确性；3.三个自由度（臂转、手转、腕摆）的实现。三、解决方案及预期效果（一）解决方案：1.腕部机构的驱动装置采用分离传动，将3个驱动器安置在小臂的后端。2.提高传动的刚度，尽量减少机械传动系统中由于间隙产生的反转回差，对分离传动多采用传动轴。3.驱动电机1经传动轴和一对圆柱齿轮和一对圆锥齿轮带动手腕在壳体上作偏摆运动。电机2经传动轴驱动圆柱齿轮传动和圆锥齿轮传动，从而使轴回转，实现手腕的上下摆动。电机3经传动轴和两对圆锥齿轮传动带动轴回转，实现手腕机械接口法兰盘的回转运动（二）预期效果：1.工作可靠，结构简单；2.能实现准确动作；3.装卸方便，便于维修、调整；4.尽量使用通用件，以便降低制造成本。作业范围大，动作灵活并能广泛应用于喷涂、焊接等作业中。