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開題論證報告
關節(jié)型機器人腕部結構設計
一、 題目來源、題目研究的主要內容及國內外現(xiàn)狀綜述
題目來源：工業(yè)機器人是一種機械技術和電子技術相結合的產品。采用工業(yè)機器人是提高產品質量與勞動生產率、實現(xiàn)生產過程自動化、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，而且對操作員技術熟練程度要求較高，因此采用機器人技術，實現(xiàn)焊接生產操作的柔性自動化，以提高生產效率。
題目研究的主要內容：機器人的機械設計技術是機器人技術的一個重要內容，機器人的結構、關節(jié)驅動和傳動等的設計和伺服控制密切相關。本課題主要是對焊接用機器人進行機械設計，我主要著重手腕（手腕，夾持器）部分，該部分由三個回轉關節(jié)（臂轉、手轉、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。
國內外現(xiàn)狀綜述:從機器人誕生到本世紀80年代初，機器人技術經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、微電子技術、網絡技術等的快速發(fā)展，機器人技術也得到了飛速發(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的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。目前的研究內容主要集中在：工業(yè)機器人操作機結構的優(yōu)化設計技術、機器人控制技術、多傳感技術、機器人遙控及監(jiān)控技術,機器人半自主和自主技術、虛擬機器人技術、多智能體調控制技術、軟機器人技術、仿人和仿生技術、微型和微小機器人技術。其中微型和微小機器人技術是機器人研究的一個新的領域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領域幾乎是空白，因此該領域研究的進展將會引起機器人技術的一場革命， 并且對社會進步和人類活動的各個方面產生不可估量的影響，微小型機器人技術的研究主要集中在系統(tǒng)結構、運動方式、控制方法、傳感技術、通信技術以及行走技術等方面。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《六自由度微動機構的運動分析》對六自由度微動機構進行了位移分析并為其結構設計提供了計算依據(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的設計方法》研究了微動機器人機構的設計方法，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尺寸與各向同性、剛度等性能指標的關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在空間模型設計參數(shù)空間中的分布規(guī)律，這有助于設計者根據(jù)性能指標來設計該微動機器人的機構尺寸，是探討微動機器人機構設計的有效分析工具。
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，力求手腕部件的結構緊湊，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、手轉、腕擺）的實現(xiàn)。
三、解決方案及預期效果
（一）解決方案：
1. 腕部機構的驅動裝置采用分離傳動，將3個驅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)中由于間隙產生的反轉回差，
對分離傳動多采用傳動軸。
3. 驅動電機1經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經傳動軸驅動圓柱齒輪傳動和圓錐齒輪傳動，從而
使軸回轉，實現(xiàn)手腕的上下擺動。電機3經傳動軸和兩對圓錐齒輪傳動
帶動軸回轉，實現(xiàn)手腕機械接口法蘭盤的回轉運動
（二）預期效果：
1. 工作可靠，結構簡單；
2. 能實現(xiàn)準確動作；
3. 裝卸方便，便于維修、調整；
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用于噴涂、焊接等作業(yè)中。
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