指導(dǎo)教師：原大寧工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)班級：機(jī)105班學(xué)生：孟豪學(xué)號：3100211144一、本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容工業(yè)機(jī)器人概述機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)電機(jī)的選型計(jì)算機(jī)器人關(guān)節(jié)的討論二、背景及意義背景

工業(yè)機(jī)器人典型的機(jī)電一體化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)、自動化工廠、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的自動化工具。

意義

廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，對保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)成本有著重要意義。三、總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)要求，該機(jī)器人具有五個(gè)自由度，機(jī)器人各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動大致分成腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕的俯仰和回轉(zhuǎn)。綜合各種手臂構(gòu)形，最后確定其結(jié)構(gòu)形式為下圖第一種：水平關(guān)節(jié)型腰部回轉(zhuǎn)方案方案一：電機(jī)和回轉(zhuǎn)軸直連的方式，這種傳動方式結(jié)構(gòu)簡單，縮短了力的傳遞路線。方案二：電機(jī)間接和腰部回轉(zhuǎn)軸連接，電機(jī)安裝在底座上面，其輸出軸先經(jīng)諧波減速器減速再經(jīng)一對齒輪減速后，由第一關(guān)節(jié)輸出軸帶動整個(gè)腰部在基座上回轉(zhuǎn)。方案一傳動結(jié)構(gòu)簡單，方便安裝維修，電機(jī)經(jīng)諧波減速器減速后，速度已經(jīng)較低。故選擇方案一大臂小臂回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)方案方案一：電機(jī)和諧波減速器直接相連，帶動大臂小臂實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)。方案二：大臂回轉(zhuǎn)是通過電機(jī)直接帶動減速器來實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)，小臂回轉(zhuǎn)是通過現(xiàn)在經(jīng)過諧波減速器，帶動一套連桿機(jī)構(gòu)，大臂和小臂的驅(qū)動電機(jī)安裝在大臂的回轉(zhuǎn)軸線上諧波減速器帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪），帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪），波發(fā)生器H。通常波發(fā)生器為主動件，柔輪和剛輪之一為從動件，另一為固定件。諧波減速器工作原理若剛輪固定，波發(fā)生器主動，柔輪從動，當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時(shí)，由于波發(fā)生器兩滾子外側(cè)之間的距離略大于柔輪內(nèi)孔直徑，使柔輪產(chǎn)生彈性形變成為橢圓，長軸兩端的齒完全與鋼輪嚙合。同時(shí)柔輪短軸的齒與剛輪的齒完全脫開，其余齒視回轉(zhuǎn)方向的不同分別處于嚙入和嚙出狀態(tài)，當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，嚙入和嚙出區(qū)隨橢圓的長短軸相位的變化而依次變化。于是柔輪就相對于不動的剛輪沿波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反的方向作低速回轉(zhuǎn)。柔輪固定，剛輪從動，工作過程完全相同，只是剛輪的轉(zhuǎn)向與波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相同。腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)6,4不動，7和5單獨(dú)轉(zhuǎn)動時(shí)，由于10不動，轉(zhuǎn)動的殼體8將迫使11做行星運(yùn)動，即11隨8做公轉(zhuǎn)，同時(shí)還繞14做一附加的自轉(zhuǎn)運(yùn)動，稱為誘導(dǎo)運(yùn)動

手爪常用的手部按握持工件的原理,分為夾持和吸附兩大類。吸附式常用抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體,不適合用于本方案。采用夾持式手部按運(yùn)動形式分為平移型和回轉(zhuǎn)型，平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動,適于夾持平板方料,若采用典型的平移型手指,驅(qū)動力需加在手指移動方向上，這樣會使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且體積龐大。因此不適合。通過考慮選擇滑槽杠桿型手爪

三、電機(jī)的選型計(jì)算1.慣量J由伺服電動機(jī)慣量與進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)載慣量組成：

折算到伺服電機(jī)軸上的負(fù)載慣量為

電機(jī)慣量與系統(tǒng)負(fù)載慣量應(yīng)滿足

2.快速空載啟動所需力矩

其中3.電機(jī)型號手腕回轉(zhuǎn)電機(jī)為選取電機(jī)型號為SM40-003-30LFB，大臂和小臂俯仰電機(jī)型號為SM110-020-30