五自由度工業(yè)機(jī)器手臂設(shè)計(jì)

1、Contents機(jī)器人概述機(jī)器人概述v 機(jī)器人是現(xiàn)代機(jī)械學(xué)、自動控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)與機(jī)器人是現(xiàn)代機(jī)械學(xué)、自動控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、人工智能、微電子學(xué)、光學(xué)、通訊技術(shù)、仿工程、人工智能、微電子學(xué)、光學(xué)、通訊技術(shù)、仿生技術(shù)、社會學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶生技術(shù)、社會學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶機(jī)器人技術(shù)成為一項(xiàng)具有高度綜合性的先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)成為一項(xiàng)具有高度綜合性的先進(jìn)技術(shù)。因此，一個(gè)國家的機(jī)器人技術(shù)發(fā)展情技術(shù)。因此，一個(gè)國家的機(jī)器人技術(shù)發(fā)展情況，可以說就是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展況，可以說就是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，是一個(gè)國家綜合國力的重水平的重要標(biāo)志，是一個(gè)國家綜合國力的重要體

2、現(xiàn)。要體現(xiàn)。我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展背景我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展背景v在我國，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步較晚在我國，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步較晚v我國的機(jī)器人大致經(jīng)歷了我國的機(jī)器人大致經(jīng)歷了3個(gè)階段個(gè)階段:70年代的萌芽期，年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和年代的開發(fā)期和90年代的適用化時(shí)期。年代的適用化時(shí)期。v我國的機(jī)器人發(fā)展水平與西方發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)機(jī)器人我國的機(jī)器人發(fā)展水平與西方發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)相比仍有很大的差距，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用普及程技術(shù)相比仍有很大的差距，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用普及程度也不高度也不高。 前前 景景目前，工業(yè)機(jī)器人的研究開發(fā)正處在一個(gè)目前，工業(yè)機(jī)器人的研究開發(fā)正處在一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，在先進(jìn)的的工業(yè)發(fā)

3、達(dá)國蓬勃發(fā)展的階段，在先進(jìn)的的工業(yè)發(fā)達(dá)國家里，工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)與制造正在形成家里，工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)與制造正在形成一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，全世界每年的工業(yè)機(jī)器一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，全世界每年的工業(yè)機(jī)器人銷售額可達(dá)人銷售額可達(dá)42億美元。盡管如此，工業(yè)億美元。盡管如此，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)仍在不斷拓展，不斷向新機(jī)器人產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)仍在不斷拓展，不斷向新的領(lǐng)域進(jìn)軍的領(lǐng)域進(jìn)軍。工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)式機(jī)器人具有很好的作業(yè)適應(yīng)性，是目前通關(guān)節(jié)式機(jī)器人具有很好的作業(yè)適應(yīng)性，是目前通用工業(yè)機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)形式。機(jī)械手的驅(qū)動形用工業(yè)機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)形式。機(jī)械手的驅(qū)動形式主要有液壓驅(qū)動、電驅(qū)動、氣動等。液壓驅(qū)動式主

4、要有液壓驅(qū)動、電驅(qū)動、氣動等。液壓驅(qū)動主要用于承載大、要求快速反應(yīng)場所；氣動具有主要用于承載大、要求快速反應(yīng)場所；氣動具有價(jià)格低、適用負(fù)載小、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，但其難價(jià)格低、適用負(fù)載小、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，但其難以實(shí)現(xiàn)伺服控制；電驅(qū)動由于擁有噪聲低、控制以實(shí)現(xiàn)伺服控制；電驅(qū)動由于擁有噪聲低、控制方便、精度高等特點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用。本設(shè)計(jì)中采方便、精度高等特點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用。本設(shè)計(jì)中采用伺服電機(jī)作為驅(qū)動源，通過齒輪、同步帶（輪）用伺服電機(jī)作為驅(qū)動源，通過齒輪、同步帶（輪）等進(jìn)行傳動。腕關(guān)節(jié)上設(shè)計(jì)有裝配手爪用法蘭，等進(jìn)行傳動。腕關(guān)節(jié)上設(shè)計(jì)有裝配手爪用法蘭，可以通過更換手爪來實(shí)現(xiàn)不同的作業(yè)任務(wù)可以通過更換手爪來

5、實(shí)現(xiàn)不同的作業(yè)任務(wù)五自由度機(jī)械手為基本的關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，五自由度機(jī)械手為基本的關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，圖為其結(jié)構(gòu)簡圖，共擁有圖為其結(jié)構(gòu)簡圖，共擁有5個(gè)旋轉(zhuǎn)自由個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，分別為：機(jī)身旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)度，分別為：機(jī)身旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)J1（肩關(guān)（肩關(guān)節(jié)）、大臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)節(jié)）、大臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)J2（肩關(guān)節(jié)）、（肩關(guān)節(jié)）、小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)小臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)J3（肘關(guān)節(jié)）和手腕仰（肘關(guān)節(jié)）和手腕仰俯運(yùn)動關(guān)節(jié)俯運(yùn)動關(guān)節(jié)J4、手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動關(guān)節(jié)、手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動關(guān)節(jié)J5（腕關(guān)節(jié)）（腕關(guān)節(jié)）24。其中的。其中的2個(gè)肩關(guān)節(jié)個(gè)肩關(guān)節(jié)協(xié)同協(xié)同1個(gè)肘關(guān)節(jié)完成定位操作，個(gè)肘關(guān)節(jié)完成定位操作，2個(gè)腕個(gè)腕關(guān)節(jié)進(jìn)行定向。兩個(gè)肩關(guān)節(jié)分別實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)進(jìn)行定向。兩個(gè)肩關(guān)節(jié)分別實(shí)現(xiàn)俯仰和

6、繞豎直線方向旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)肩關(guān)俯仰和繞豎直線方向旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)肩關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線正交，肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸線節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線正交，肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸線平行于實(shí)現(xiàn)俯仰的肩關(guān)節(jié)平行于實(shí)現(xiàn)俯仰的肩關(guān)節(jié)J2。這種構(gòu)。這種構(gòu)型擁有動作靈敏準(zhǔn)確、占用空間小，型擁有動作靈敏準(zhǔn)確、占用空間小，作業(yè)過程不發(fā)生干涉等優(yōu)點(diǎn)，是通用作業(yè)過程不發(fā)生干涉等優(yōu)點(diǎn)，是通用機(jī)械手的常見選型。機(jī)械手的常見選型。使用的同步傳送帶由于工作過程有較大的張緊力，在使用使用的同步傳送帶由于工作過程有較大的張緊力，在使用中會發(fā)生塑性伸長進(jìn)而有可能會產(chǎn)生松弛和打滑等現(xiàn)象，中會發(fā)生塑性伸長進(jìn)而有可能會產(chǎn)生松弛和打滑等現(xiàn)象，因此在傳送帶的設(shè)計(jì)過程中添加了一個(gè)可以調(diào)整位置的張因此在傳送帶的設(shè)計(jì)過程中添加了一個(gè)可以調(diào)整位置的張緊裝置，用以確保帶輪有固定的張緊力。如圖所示，張緊緊裝置，用以確保帶輪有固定的張緊力。如圖所示，張緊輪通過彈簧有一個(gè)向上的固定壓緊力，可以在帶松弛時(shí)會輪通過彈簧有一個(gè)向上的固定壓緊力，可以在帶松弛時(shí)會自動施壓來保證張緊自動施壓來保證張緊。主要設(shè)計(jì)參數(shù) 項(xiàng)目項(xiàng)目 規(guī)格規(guī)格自由度5結(jié)構(gòu)直立，關(guān)節(jié)式驅(qū)動系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)（J1到J5）位置檢測方