噴漆機(jī)器人設(shè)計(jì)-機(jī)身系統(tǒng)設(shè)計(jì) 匯報(bào)人：1 緒緒 論論?隨著人類科技的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)器人學(xué)成為近幾十年來(lái)迅速發(fā)展的一門綜合學(xué)科它體現(xiàn)了光機(jī)電一體化技術(shù)的最新成就，機(jī)器人作為其中的佼佼者更是發(fā)揮了不可磨滅的作用 1.1機(jī)器人的特點(diǎn)機(jī)器人的特點(diǎn)?1機(jī)器人能進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，降低成本就本次設(shè)計(jì)的噴漆機(jī)器人而言，它能不間斷的搬運(yùn)零件和各種材料的輸送 ?2機(jī)器人能使產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，減少人工污染人工生產(chǎn)會(huì)使產(chǎn)品質(zhì)量受工人狀態(tài)起伏而影響 ?3機(jī)器人能改善勞動(dòng)條件，避免各種工傷在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，人工操作會(huì)有危險(xiǎn)，機(jī)器人能代替人工作，改善了人們的勞動(dòng)條件?4機(jī)器人能持久、耐勞，可以把人從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)，人在連續(xù)工作幾個(gè)小時(shí)后，總會(huì)感到疲勞或厭倦，以機(jī)器人代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故?5機(jī)器人的靈活性、通用性強(qiáng)它能通過(guò)更換部件來(lái)適應(yīng)不同產(chǎn)品的生產(chǎn) 1.2機(jī)器人的組成機(jī)器人的組成?工業(yè)機(jī)器人是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成?一般機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由手部或者叫抓取部分、腕部、臂部、緩沖與定位，還有行走機(jī)構(gòu)組成。

?驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等形式不過(guò)目前還是以液壓和氣動(dòng)用的最多?機(jī)器人的控制方式有點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制兩種方式大多數(shù)是用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位程序控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性 1.3噴漆機(jī)器人?噴漆機(jī)器人又叫噴涂機(jī)器人（spray painting robot）， 是可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人，1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集 團(tuán)）發(fā)明噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等 1.4 本文研究主要內(nèi)容本文研究主要內(nèi)容?通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò)工具、圖書館的書籍和各類期刊、雜志查閱了解噴漆機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)，確定本設(shè)計(jì)符合要求，滿足需要具體設(shè)計(jì)方法如下：?1、查閱資料、結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，產(chǎn)生噴漆機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路；?2、查閱各類機(jī)械機(jī)構(gòu)手冊(cè)，確定合理的噴漆機(jī)器人結(jié)構(gòu)；?3、根據(jù)給定技術(shù)參數(shù)來(lái)選擇合適的手部、腕部、臂部等部位；?4、重點(diǎn)對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究；?5、通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外情況，確定本設(shè)計(jì)課題的重點(diǎn)設(shè)計(jì)；?6、完成2D裝配圖的設(shè)計(jì)和繪制，并由此繪制零件圖；?7、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；?8、檢查并完善本設(shè)計(jì)課題。

2 機(jī)器人機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)機(jī)器人機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)?本文的重要任務(wù)是完成噴漆機(jī)器人的設(shè)計(jì)，本章內(nèi)容是圍繞噴漆機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)展開，介紹噴漆機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路?2.1噴漆機(jī)器人的基本技術(shù)參數(shù)確定噴漆機(jī)器人的基本技術(shù)參數(shù)確定?技術(shù)參數(shù)主要有自由度、坐標(biāo)形式的選擇 2.1.1自由度?一般通用噴漆機(jī)器人有5～6個(gè)自由度即可滿足使用要求（其中臂部有3個(gè)自由度，腕部和行走裝置有2～3個(gè)自由度），專用噴漆機(jī)器人有1～2個(gè)自由度即可滿足使用要求 2.1.2坐標(biāo)形式的選擇?噴漆機(jī)器人的坐標(biāo)形式主要可分為：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型另外還有比較復(fù)雜的SCARA型和并聯(lián)型?1直角坐標(biāo)型噴漆機(jī)器人 ?2圓柱坐標(biāo)型噴漆機(jī)器人 ?3球坐標(biāo)型機(jī)器人 ?4關(guān)節(jié)坐標(biāo)型噴漆機(jī)器人 圖2. 1噴漆機(jī)器人的坐標(biāo)形式 圖2.2 噴漆機(jī)器人基本形式示意圖 2.2 噴漆機(jī)器人材料的選擇噴漆機(jī)器人材料的選擇?機(jī)器人手臂的材料應(yīng)根據(jù)手臂的實(shí)際工作情況來(lái)進(jìn)行選擇，在滿足機(jī)器人的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)要求前提下 ?機(jī)器人手臂選用的材料與一般的結(jié)構(gòu)材料不同機(jī)器人手臂是要受到控制的，必須考慮它的可控性在選擇手臂材料時(shí)，可控性還要和材料的可加工性、成本、質(zhì)量等性質(zhì)一起考慮。

?總之，選擇機(jī)器人手臂的材料時(shí)，要綜合考慮強(qiáng)度、剛度、重量、彈性、抗震性、外觀及價(jià)格等多方面因素 2.3機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式?考慮到噴漆機(jī)器人的作業(yè)特點(diǎn)，即要求其動(dòng)作靈活、有較大的工作空間、且要求結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小等特點(diǎn)，故選用關(guān)節(jié)型噴漆機(jī)器人這類噴漆機(jī)器人一般由2個(gè)肩關(guān)節(jié)和1個(gè)肘關(guān)節(jié)進(jìn)行定位，由2個(gè)或3個(gè)腕關(guān)節(jié)進(jìn)行定向. 圖2.4 常見的運(yùn)動(dòng)方式 2.4噴漆機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)元件噴漆機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)元件?在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電氣驅(qū)動(dòng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力或力矩，直接或經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)，來(lái)獲得動(dòng)力電氣驅(qū)動(dòng)主要有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)以及最近幾年出現(xiàn)的超聲波電機(jī)和HD電動(dòng)機(jī)等幾種 ?對(duì)幾種機(jī)器人常用電機(jī)的分析和比較，綜合考慮本文噴漆機(jī)器人臂并不要求有很高的扭矩，但是要求有較高精度并要求能夠快速啟動(dòng)和制動(dòng)，所以選擇應(yīng)用較為廣泛的步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)2.5 機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)?綜合考慮噴漆機(jī)器人的作業(yè)任務(wù)和作業(yè)環(huán)境，采用了5 個(gè)自由度的關(guān)節(jié)型機(jī)器人整個(gè)機(jī)構(gòu)的水平運(yùn)動(dòng)采用來(lái)實(shí)現(xiàn)，即整個(gè)機(jī)構(gòu)裝在一個(gè)上整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一個(gè)4 自由度的串行機(jī)構(gòu)，且大臂與小臂關(guān)節(jié)的軸線相互平行。

3 噴漆機(jī)器人機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)噴漆機(jī)器人機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?通過(guò)總體分析后,確定了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)的機(jī)身部分采用二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)圖3-1 機(jī)器人關(guān)節(jié)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖?3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇?3.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比動(dòng)比?3.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算圖3-4中間軸結(jié)構(gòu)圖3.4 確定齒輪的參數(shù)確定齒輪的參數(shù)?圖圖3-5 大齒輪結(jié)構(gòu)圖大齒輪結(jié)構(gòu)圖圖圖3-6 小齒輪結(jié)構(gòu)圖小齒輪結(jié)構(gòu)圖?3.5 殼體設(shè)計(jì)殼體設(shè)計(jì)?基座部分采用球墨鑄鐵材料,方形結(jié)構(gòu),壁厚在15mm左右立柱采用鑄鋁,空心圓柱形狀,起固定軸承外圈的作用其他部分具體尺寸由結(jié)構(gòu)確定,這里不一一敘述,詳見圖紙?3.6小結(jié)小結(jié)?本章針對(duì)機(jī)身的齒輪、大齒輪軸、小齒輪軸進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核，另外還表述了設(shè)計(jì)上的見解通過(guò)校核可知設(shè)計(jì)的齒輪、軸均符合強(qiáng)度要求。