平面關節(jié)型機器人的結構設計

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題目： 平面關節(jié)型機器人的結構設計 姓 名： 指導教師： 專 業(yè)： 畢 業(yè) 設 計（論文）I摘 要平面關節(jié)型機械手采用兩個回轉關節(jié)和一個移動關節(jié)；兩個回轉關節(jié)控制前后左右運動，而移動關節(jié)則實現(xiàn)上下運動，它的縱截面為矩形的回轉體，縱截面高為移動關節(jié)的行程長，兩回轉關節(jié)轉角的大小決定回轉體截面的大小、形狀 [11]。能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。關鍵詞：機械手 ，軸承 ，汽缸IIABSTRACTSelective Compliance Assembly Robot Arm have two slew joints and one move joints ; two slew joints control the moving of the front and back left and right , the move joints control the moving of up and down , the vertical section is a rectangle slew , the high of the vertical section is move joints’ journey , the move angle of the two slew joints decide the big and small and figure of the vertical section .Mechanical hand, is also called from begins, auto hand can imitate the manpower and arm's certain holding function, with by presses the fixed routine to capture, the transporting thing 'OR' operation tool's automatic operation installment. It may replace person's strenuous labor to realize the production mechanization and the automation, can operate under the hostile environment protects the personal safety, thus widely applies in departments and so on machine manufacture, metallurgy, electron, light industry and atomic energy.Key words: manipulator, axletree , cylinderIII目 錄摘 要 .IABSTRACT .II第 1 章 總體設計 11.1 平面關節(jié)型機器人的技術參數(shù) .21.2 平面關節(jié)型機器人的結構特點 .2第 2 章 結構設計 32.1 設計時要注意的問題 .32.2 零件的計算 .32.3 夾緊力的 計算 .3第 3 章 移動關節(jié)的設計計算 63.1 驅動方式的比較 63.2 汽缸的設計 7第 4 章 小臂設計 94.1 設計時注意的問題 .94.2 小臂結構的設計 94.3 軸的設計計算 .104.4 軸承的選擇 .104.5 軸承摩擦力矩的計算 114.6 驅動選擇和控制 .12第 5 章 大臂設計 145.1 結構的設計 .145.2 軸的設計計算 .14IV5.3 軸承的選擇 155.4 軸承摩擦力矩的計算 .165.5 伺服系統(tǒng)的選擇和控制 .17第 6 章 機身設計 186.1 設計時注意的問題 .18小 結 19參考文獻 21致 謝 221第 1 章 總體設計工業(yè)機械手是一種模仿人手部分動作，按照預先設定的程序，軌跡或其他要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置。它在二十世紀五十年代就已用于生產(chǎn)，是在自動上下料機構的基礎上發(fā)展起來的一種機械裝置，開始主要用來實現(xiàn)自動上下料和搬運工件，完成單機自動化和生產(chǎn)線自動化，隨著應用范圍的不段擴大，現(xiàn)在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。實踐證明它可以代替人手的繁重勞動，減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率 [12]工業(yè)機器人的總體結構類型可分為直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型和關節(jié)型四種。其中, 由于關節(jié)型結構動作靈活, 操作機占地面積小, 具有較大的操作空間, 應用比較廣泛, 因此, 本文也以多關節(jié)工業(yè)機器人作為研究對象。從常規(guī)體系結構的角度來看, 多關節(jié)機器人應該由機器人執(zhí)行機構( 操作機 ) 、電氣控制系統(tǒng)、作業(yè)環(huán)境以及人機接口等部分組成。日本開發(fā)的 SCARA 平面關節(jié)式機器人是目前使用最廣泛的機器人。它專門用于垂直安裝作業(yè)，共有四個關節(jié)：三個水平轉動關節(jié)和一個垂直滑動關節(jié)。機器人能抓取元部件在水平方向定位，在垂直方向進行插入作業(yè)。它的平面轉動關節(jié)可以“放松” ，使插入元件時可以順應孔的位置作微小調整，具有柔順性，但其只能糾正側向誤差，適合于“上下”安裝的裝配任務。SCARA 裝配機器人有較大的工作區(qū)域，使進料更容易。平面關節(jié)型又稱為 SCARA 型，即選擇柔性組合機器人臂（Selective Compliance Assembly RobotArm） 。 SCARA 型工業(yè)機器人最早由 Makino 于 20 世紀 70 年代后期研制成功，是具有選擇柔順性的平面關節(jié)型機器人，其所有轉動關節(jié)的軸線都是與立柱平行的，其顯著特點是：運動速度快、重合定位精度高。因為其結構的關系，機器人在垂直方向剛性很好，但在水平方向卻有較好的柔性，因而有助于插裝作業(yè)，所以 SCARA 型機器人廣泛應用于裝配、搬運等行業(yè)領域中，并成了裝配機器人的主流機型。SCARA 機器人為平面關節(jié)型的機器人 [9]?？傮w設計的任務：包括進行機械手的運動設計，確定主要工作參數(shù)，選擇驅動系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，整體結構設計，最后繪出方案草圖。21.1 平面關節(jié)型機器人的技術參數(shù)主要技術參數(shù)見表 1-1表 1-1機械手類型 平面關節(jié)型抓取重量 2.2Kg自由度 3 個（2 個回轉 1 個移動）大臂 長 400mm，回轉運動，回轉角 240，異步電機驅動 單片機控制小臂 長 400mm，回轉運動，回轉角 240，異步電機驅動 單片機控制移動關節(jié) 氣缸驅動 行程開關控制手指 氣缸驅動 行程開關控制1.2 平面關節(jié)型機器人的結構特點平面關節(jié)型機器人的結構特點如圖 1.2.1 所示:圖 1.2.1 機械臂1.底座 2.大臂 3.電機 4.小臂 5.腕部（回轉） 6.腕部（升降）3第 2 章 結構設計工業(yè)機械手的手部是用來抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速、準確和牢靠程度都將直接影響到工業(yè)機械手的工作性能，它是工業(yè)機械手的關鍵部件之一 [1]。2.1 設計時要注意的問題設計時要注意的問題：(1) 手指應有足夠的夾緊力，為使手指牢靠的夾緊工件，除考慮夾持工件的重力外，還應考慮工件在傳送過程中的動載荷。(2) 手指應有一定的開閉范圍。其大小不僅與工件的尺寸有關，而且應注意手部接近工件的運動路線及其方位的影響 [2]。(3) 應能保證工件在手指內(nèi)準確定位。(4) 結構盡量緊湊重量輕，以利于腕部和臂部的結構設計。(5) 根據(jù)應用條件考慮通用性 [4]。2.2 零件的計算 )(0428.102867)(286050314. 922 NvgmGhrRV????????其中 g 取 10取 G=23（N）2.3 夾緊力的計算：2.3.1 GfN?4f 為手指與工件的靜摩擦系數(shù)，工件材料為 40 號鋼，手指為鋼材，查參考文獻[8]表2-5 f=0.15所以 3.815.042????fGN取 N=40（N）驅動力的計算 ??14tgP?4圖 2.3.1 驅動力的計算為斜面傾角， ， 為傳動機構的效率，這里為平摩擦傳動，?o15???查參考文獻 [8]表 2-2 這里取 0.8592.085??所以 4140?tgP取 p=55(N)2.3.2 活塞手抓重量的估算 )(2310785214.321 NghrG??????r 為桿的半徑，h 為長度，g 取 102.3.3 汽缸的設計因為氣壓工作壓力較低，對氣動組件的材質和精度要求較液壓底，無污染，動作迅速反映快，維護簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動 [5]。汽缸內(nèi)型選擇，由于行程短，選單作用活塞汽缸，借彈簧復位。汽缸的計算氣壓缸內(nèi)徑 D 的計算按《液壓傳動與氣壓傳動》公式 13-1 ??PDF42?D 為汽缸的內(nèi)徑(m)，P 為工作壓力（Pa）, 為負載率，負載率與汽缸工作壓力有關，取 ，查《液壓傳動與氣壓傳動》表 13-2 由于汽缸垂直安裝，40.? 65.03.??5所以取 P=0.3。 )(16.24)(0.13.041.3546 mPFD??????按《液壓傳動與氣壓傳動》表 13-3 圓整取 32mm.活塞桿直徑 d 的計算一般 ，此選 0.23.02.??Ddmm4.6??按《液壓傳動與氣壓傳動》表 13-4 圓整取 8mm汽缸壁厚 的計算?按《液壓傳動與氣壓傳動》表 13-5 查得 4??彈簧力的 F 的計算 )(231NG??6第 3 章 移動關節(jié)的設計計算3.1 驅動方式的比較機械手的驅動系統(tǒng)有液壓驅動，氣壓驅動，電機驅動，和機械傳動四種。一臺機械手可以只用一種驅動，也可以用幾種方式聯(lián)合驅動 [3]。各種驅動的特點見表 3-1。表 3-1驅動方式電機 驅動比較內(nèi) 容 機械傳動異步電機，直流電機步進或伺服電機氣壓傳動 液壓傳動輸出力矩輸出力矩較大 輸出力可較大輸出力矩較小氣體壓力小，輸出力矩小，如需輸出力矩較大，結構尺寸過大液體壓力高，可以獲得較大的輸出力控制性能速度可高，速度和加速度均由機構控制，定位精度高，可與主機嚴格同步控制性能較差，慣性大，步易精確定位控制性能好，可精確定位，但控制系統(tǒng)復雜可高速，氣體壓縮性大，阻力效果差，沖擊較嚴重，精確定位較困難，低速步易控制油液壓縮性小，壓力流量均容易控制，可無級調速，反應靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制體積 當自由度多時，機構復雜，體積液較大要油減速裝置，體積較大體積較小 體積較大 在輸出力相同的條件下體積小維修使用維修使用方便 維修使用方便維修使用較復雜維修簡單，能在高溫，粉塵等惡劣環(huán)境種使用，維修方便，液體對溫度變化敏感，油液泄漏易著火7泄漏影響小應用范圍適用于自由度少的專用機械手，高速低速均能適用適用于抓取重量大和速度低的專用機械手可用于程序復雜和運動軌跡要求嚴格的小型通用機械手中小型專用通用機械手都有中小型專用通用機械手都有，特別時重型機械手多用成本結構簡單，成本低，一般工廠可以自己制造成本低成本較高結構簡單，能源方便，成本低液壓元件成本較高，油路也較復雜3.2 汽缸的設計因為氣壓工作壓力較低，對氣動組件的材質和精度要求較液壓底，無污染，動作迅速反映快，維護簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動 [6]。汽缸內(nèi)型選擇：因為活塞行程較長，往復運動，所以選雙作用單活塞汽缸，利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動。初選活塞桿直徑 d=12mm，估算其重量 )(85.41075.0)21.(4.3)2( NghdG??????取 5N 321??GF取 80N氣壓缸內(nèi)徑 D 的計算按《液壓傳動與氣壓傳動》公式 13-1 ??PdF4)(2??D 為汽缸的內(nèi)徑(m)，P 為工作壓力（Pa）, 為負載率，負載率與汽缸工作壓力有關，取 ，查《液壓傳動與氣壓傳動》表 13-2 由于汽缸垂直安裝，40.? 65.03.??所以取 P=0.3。一般 ，此選 0.33.02.??d8)(54.30)(0.19.034.138091.466 mPFD ?????????按《液壓傳動與氣壓傳動》表 13-3 圓整取 40mm.一般 ，此選 0.3.2.??Ddmm124030???汽缸壁厚 的計算?按《液壓傳動與氣壓傳動》表 13-5 查得 4?汽缸重量的計算 )(7.2310785.0)2.04.(13)(23 NghrRG ????????其中：R 為汽缸外徑， r 為汽缸內(nèi)徑，h 為汽缸長度， g 取 10， 為汽缸材料密度?取 25N3G9第 4 章 小臂設計臂部是機械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支撐手部和腕部，主要用來改變工件的位置。手部在空間的活動范圍主要取決于臂部的運動形式 [7]。4.1 設計時注意的問題(1) 剛度要好，要合理選擇臂部的截面形狀和輪廓尺寸，空心桿比實心桿剛度大的多，常用鋼管做臂部和導向桿，用槽鋼左支撐板，以保證有足夠的剛度 [8]。(2) 偏重力矩要小，偏重力矩時指臂部的總重量對其支撐或回轉軸所產(chǎn)生的力矩。(3) 重量要輕，慣量要小，為了減輕運動時的沖擊，除采取緩沖外，力求結構緊湊，重量輕，以減少慣性力。(4) 導向性要好。4.2 小臂結構的設計選 45 號鋼。 ,小臂長為mhbcmbhWy 48,30,8.46,7.85g/cm23 ????400mm。較核： （N）91.0.30.大??G取 120N其受力如圖 4.2.1:圖 4.2.1 小臂的受力圖F=120+105=225（N） ).(62.014.052大1 mNLGFM???????MPaPaWy ][8.)(.763????按《材料力學》公式 5.11 hbFs23??10其中 h 為鋼的高度，b 為鋼的寬，F(xiàn)s 為所受的力。所以 MPaaFs60][97.023?????所以選 45 號鋼合適。4.3 軸的設計計算材料為 45 號鋼，受力如圖 4.3.1:圖 4.3.1 大軸的受力驗算：F=660N)(601221 NlMF??????.02cmpaw?)(9.186322mind?????24rF???)(16.3minms???為保證安全，選擇軸直徑 30mm。4.4 軸承的選擇因為上軸承只受徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用角接觸球軸承，按參考文獻[8]表 9-6－1（GB 297-84）選 7304E，d=30mm kN2.17c 3.5c0? e=0.3軸承的校核因為此處軸承做低速的擺動，所以其失效形式是，接觸應力過大，產(chǎn)生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形） ，按軸承靜載能力選擇的公式為：11《機械設計》13-17 0PSC?其中 為當量靜載荷， 為軸承靜強度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條件。0P0S按《 機械設計 》表 3-8 作擺動運動軸承,沖擊及不均勻載荷 , 此處 1.5.5.10??上軸承受純徑向載荷 , )(610NFP??所以 2.7)(95.1600 KCPS???因此軸承合適.下軸承受徑向和軸向載荷, AYRXP00??R 為徑向載荷A 為軸向載荷X Y 分別為徑向軸向載荷系數(shù)，其值按《機械設計》表 13－5 查取因為 3.027.6018???eR所以 0YNRAYXP6?所以 )(.1)(95.10KCNS?因此軸承合適小軸承受力很小，所以不用教核4.5 軸承摩擦力矩的計算：如果 （C 為基本額定動載荷，P 為所受當量動載荷） ，可按《機械設計手冊》10?第二版 (16.1-13)公式:估算FdT?5.0?其中: 為滾動軸承摩擦因數(shù)，F(xiàn) 為軸承載荷，d 為軸承內(nèi)徑。?查表《機械設計手冊 》第二版 表 16.1-29 得 01.??，所以也可以用此公式估算102617??PC所以 ).(726.0.6.5.01 MNFdT??查表《機械設計手冊 》第二版 表 16.1-29 得 ，013??，所以也可以用此公式估算101827??PC12所以 ).(029525013.5.02 MNFdT?????1897621 （總 ???取 0.14.6 驅動選擇和控制 因為所需驅動力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，體積小，重量輕，防護等級為 IP44,廣泛用在小型機床、化工、紡織、醫(yī)療器械上的 YS 系列三相異步電動機。其主要技術參數(shù)如下：型號：YS8024功率：0.75 轉速：1400電流：2電壓：380效率：75.5功率因素：0.75堵轉轉矩：2.3額定轉矩：6堵轉電流：6主要尺寸：總長 300mm，凸緣直徑 120mm，電動機外圓直徑 80mm。該機械臂采用步進電機做驅動器件，對機械臂的運動控制也就是對步進電機的分布式控制。它可以采用開環(huán)和閉環(huán)的方式。閉環(huán)控制可以使機械臂的運動和輸入的指令期望的運動參數(shù)盡可能的吻合，但是控制部分和機械部分的結構相對復雜。開環(huán)控制方式就比較簡單，而且在滿足電機不失步的情況下，電機的定位精度很高。因此機械臂懂得驅動控制可以采用開環(huán)控制，其開環(huán)控制系統(tǒng)模塊如圖。圖 4.6.1 開環(huán)控制系統(tǒng)模塊13PC 主機通過 RS232 串口發(fā)送計時器參數(shù)和其他的控制參數(shù)，單片機控制器按照 PC 發(fā)送的參數(shù)通過驅動模塊驅動步進電機的運行。進而實現(xiàn)對執(zhí)行機構機械臂的控制。驅動模塊可以選用集成芯片 UCN5804B，它集成了包括：環(huán)形分配器，電流控制器，保護電路，放大驅動電路。結構簡單可靠，同時用戶自己也可以設計各種電路對電機進行控制驅動。14第 5 章 大臂設計5.1 結構的設計選 45 號鋼。 ,小臂長為 400mm。mhbcmbhWy 60,58,.76,7.85g/cm323 ????較核： （N）27.194.0.85大??G取 140N其受力如圖 5.1.1:圖 5.1.1 大臂的受力圖F=75+120+140=335（N） ).(517624.0).260(75)4.0(12 2大21大21 mNLGLLFM??????? MPaPaWy ][.3)1(.2?????按《材料力學》公式 5.11 hbFs23??其中 h 為鋼的高度，b 為鋼的寬，F(xiàn)s 為所受的力。所以 MPaaFs60][4.123????所以選 45 號鋼合適。5.2 軸的設計計算材料為 45 號鋼。其受力如圖 5.2.1:15圖 5.2.1 軸的受力圖驗算： F=1765N)(17650.221 NlMF??????)(.15.762cmpaw?)(.60322mind?????24rFs???)(5.3minm???為保證安全，選擇軸最小直徑 32mm。5.3 軸承的選擇大軸軸承的選擇：因為上軸承只受徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用角接觸球軸承，按參考文獻[8]表 9-6－1（GB 297-84）選 7304E，d=50mm e=0.3kN2.17c 3.5c0?軸承的校核因為此處軸承做低速的擺動，所以其失效形式是，接觸應力過大，產(chǎn)生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形） ，按軸承靜載能力選擇的公式為：《機械設計》13-17 0PSC?其中 為當量靜載荷， 為軸承靜強度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條件。按 《機0P0S械設計》表 3-8 作擺動運動軸承,沖擊及不均勻載荷, 此處 1.5.5.10??上軸承受純徑向載荷, )(17650NF??所以 )(2.17)(.2647.700 KNCPS???16因此軸承合適.下軸承受徑向和軸向載荷, AYRXP00??R 為徑向載荷A 為軸向載荷X Y 分別為徑向軸向載荷系數(shù)，其值按《機械設計》表 13－5 查取因為 3.018.765320???eR所以 10YNRAYXP760?所以 )(2.)(.24.0KCS?因此軸承合適小軸承受力很小，所以不用教核5.4 軸承摩擦力矩的計算如果 （C 為基本額定動載荷，P 為所受當量動載荷） ，可按《機械設計手冊》10?第二版 (16.1-13)公式:估算FdT?5.其中: 為滾動軸承摩擦因數(shù)，F(xiàn) 為軸承載荷，d 為軸承內(nèi)徑。查表《機械設計手冊 》第二版 表 16.1-29 得 ，01.??，所以也可以用此公式估算1054.617290??PC所以 ).(9425765 MNFdT???查表《機械設計手冊 》第二版 表 16.1-29 得 ，013??，所以也可以用此公式估算106.835270??PC所以 ).(45.02.352 NFdT???3784.9221 M（總 ????取 0.1175.5 驅動系統(tǒng)的選擇和控制因為所需驅動力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，體積小，重量輕，防護等級為 IP44,廣泛用在小型機床、化工、紡織、醫(yī)療器械上的 YS 系列三相異步電動機。其主要技術參數(shù)如下：型號：YS8024功率：0.75 轉速：1400電流：2電壓：380效率：75.5功率因素：0.75堵轉轉矩：2.3額定轉矩：6堵轉電流：6主要尺寸：總長 300mm，凸緣直徑 120mm，電動機外圓直徑 80mm。該機械臂采用步進電機做驅動器件，對機械臂的運動控制也就是對步進電機的分布式控制。它可以采用開環(huán)和閉環(huán)的方式。閉環(huán)控制可以使機械臂的運動和輸入的指令期望的運動參數(shù)盡可能的吻合，但是控制部分和機械部分的結構相對復雜。開環(huán)控制方式就比較簡單，而且在滿足電機不失步的情況下，電機的定位精度很高。因此機械臂懂得驅動控制可以采用開環(huán)控制，其開環(huán)控制系統(tǒng)模塊如圖 4.6.1。圖 4.6.1 開環(huán)控制系統(tǒng)模塊PC 主機通過 RS232 串口發(fā)送計時器參數(shù)和其他的控制參數(shù)，單片機控制器按照 PC發(fā)送的參數(shù)通過驅動模塊驅動步進電機的運行。進而實現(xiàn)對執(zhí)行機構機械臂的控制。驅動模塊可以選用集成芯片 UCN5804B，它集成了包括：環(huán)形分配器，電流控制器，保護電路，放大驅動電路。結構簡單可靠，同時用戶自己也可以設計各種電路對電機進行控制驅動。 18第 6 章 機身設計機身是支承臂部的部件，升降，回轉和俯仰運動機構等都可以裝在機身上。主要由兩部分組成，外殼和軸承套。外殼材料采用 45 鋼。底座的軸承可以承受軸向和徑向的力，這樣避免了電機過載。電機安裝在端蓋上，結構簡單，加工安裝方便，材料用質輕強度好的鋁合金。位于軸承套底部的電機通過對軸的驅動，從而帶動了和軸固接的大臂的轉動。圖 6.1 底座1.軸 2.軸承套 3.軸承 4.外殼 5.緊定螺釘 6.端蓋 7.電機6.1 設計時注意的問題(1) 要有足夠的剛度和穩(wěn)定性。(2) 運動要靈活，升降運動的導套長度不宜過短，否則可能產(chǎn)生卡死現(xiàn)象；一般要有導向裝置。(3)結構布置要合理，便于裝修。由于此設計要求為三個自由度，所以此處無運動要求，只用來支承。只要剛度能滿足就行了，高度可根據(jù)自動線的高低確定。19小 結機器人的結構設計對整個控制系統(tǒng)的性能有很大的影響，因此其結構的合理與精心設計是整個控制系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵之一。在結構的具體設計中，還要考慮各部分的彈性變形、摩擦、間隙和傳動誤差等問題。本文設計的機械臂機構簡單，較容易控制?？梢詰迷跈C器人控制試驗和教學等領域；加上合適的機械手爪還可以組成控制精度更高、系統(tǒng)更穩(wěn)定的閉環(huán)機器人控制系統(tǒng)?；诔杀炯熬鹊鹊目紤]，可選擇電位器實現(xiàn)位置的反饋。如今 SCARA 機器人還廣泛應用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領域。它的主要職能是搬取零件和裝配工作。它的第一個軸和第二個軸具有轉動特性，第三和第四個軸可以根據(jù)工作的需要的不同，制造成相應多種不同的形態(tài)，并且一個具有轉動、另一個具有線性移動的特性。由于其具有特定的形狀，決定了其工作范圍類似于一個扇形區(qū)域。隨著計算機技術，微電子技術，網(wǎng)絡技術等的快速發(fā)展，裝配機器人也得到飛速發(fā)展。當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，多樣化方向發(fā)展。一些公司通過有限元分析，模態(tài)分析及仿真設計等現(xiàn)代設計方法的運用，機器人操作機已實現(xiàn)優(yōu)化設計。以德國 KUKA 公司為代表的機器人公司，已將機器人并聯(lián)平行四邊形結構改為開鏈結構，拓展了機器人工作范圍，加之輕質鋁合金材料的應用，大大提高了機器人性能；同時機械結構向模塊化可重構化發(fā)展，例如關節(jié)模塊中伺服電機，減速器，監(jiān)測系統(tǒng)三位一體化；由關節(jié)模塊，連桿模塊用重組方式構造機器人整機，國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問世。由于機器人技術發(fā)展水平的不平衡，各個國家對機器人發(fā)展有不同理解，但從技術先進性來看，在這一領域，代表國際發(fā)展趨勢的裝配機器人研究方向主要有：直接驅動裝配機器人：傳統(tǒng)機器人都要通過減速裝置達到降速并提高輸出力矩，這些傳動鏈會增加系統(tǒng)功耗,慣量，誤差等，并降低系統(tǒng)可靠性。為了減少關節(jié)慣性，實現(xiàn)高速，精密，大負載及高可靠性，一種趨勢是采用高扭矩低速電機直接驅動。智能裝配機器人：裝配機器人的一個目標是實現(xiàn)工作自主，因此要利用知識規(guī)劃，專家系統(tǒng)等人工智能研究領域成果，并開發(fā)出智能型自主移動裝配機器人，能在各種裝配工作站工作。并聯(lián)機器人：傳統(tǒng)機器人采用連桿和關節(jié)串聯(lián)結構，而并聯(lián)機器人具有非累積定位20誤差，執(zhí)行機構的分布得到改善，結構緊湊，剛性提高，承載能力增加等優(yōu)點，而且其逆位置問題比較直接，奇異位置相對較少，所以近些年倍受重視。協(xié)作裝配機器人：隨著裝配機器人應用領域的擴大，對裝配機器人也提出一些新要求。如多機器人之間的協(xié)作，同一機器人雙臂的協(xié)作，甚至人與機器人的協(xié)作，這對于重型或精密裝配任務非常重要?？梢灶A見的是，當機器人正在深入到自動化生產(chǎn)的各個領域中時，SCARA 機器人還將繼續(xù)領帶潮流。21參考文獻[1]周伯英.《工業(yè)機器人設計》[M] . 機械工業(yè)出版社， 1995，45-46[2]龔振幫.《機器人機械設計》[M]. 電子工業(yè)出版社 ，1995，222-224[3]藤森洋三.《機構設計》[M] .機械工業(yè)出版社 ，1990，119-120[4]加藤一郎.《機械手圖冊》[M].上?？萍汲霭嫔?，1989，33-35[5]成大先.《機械設計圖冊》 （5）[M] .化學工業(yè)出版社 ，1999，88-90[6]劉鴻文.《材料力學》[M] .高等教育出版社 ，1991，77-81[7]濮良貴 紀名剛.《機械設計》[M] .高等教育出版社 ，1995，56-78[8]周開勤.《機械零件手冊》 [M] .高等教育出版社 ，1993，34-44[9]許果，王峻峰等.一種基于 SCARA 機器人機械結構設計[J].機器人技術，2005， （4）：65-66[10]付宜利,潘博,李康. 內(nèi)窺鏡操作機器人結構設計及運動學仿真[J]. 機械設計，2007，(01)：62-65[11]陳曉勇. 機器人的結構設計[J]. 機械研究與應用，2004，(01)，17（1）：53-54[12]張衛(wèi)鋒,樊炳輝. 新型變形移動機器人結構設計和分析[J]. 現(xiàn)代機械，2006，(05)：66-67[13]陳曉勇. 機器人的結構設計[J]. 四川工業(yè)學院學報，2004，(01)，23（1）：20-21[14]Amir-A. 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Dulger, “ CONTROL OF A SCARA ROBOT: PSO-PID APPROACH“, Control and Intelligent Systems, 2010, 38(1)22致 謝畢業(yè)設計是學生綜合學習的一個難得機會，同時也是檢驗我這幾年學習水平的一次機會。在這次做畢業(yè)設計的過程中，我獲益匪淺。它讓我把大學幾年來所學的知識做了一次系統(tǒng)的復習，把之前有所遺忘的知識又加深了印象，對于專業(yè)知識的掌握更加牢靠，同時由于每個人做的題目都不相同，每個人必須學會自主學習，研究，提高了我獨立分析問題和解決問題的能力，也使我學會怎樣更好的利用圖書館，網(wǎng)絡查找資料和運用資料，還使我學會如何與同學共同討論問題。但是在設計過程中也遇到很多問題，如設計綜合考慮不夠周全，還有一些細節(jié)方面考慮不夠仔細。不過通過反復的修改和改進，我對設計的認識有了進一步的提高，這對我以后的工作有很大的幫助,今后我會在工作中不斷的學習,努力的提高自己的水平。