大连工业大学2012届本科生毕业设计（论文）
3.5 大小臂(关节2和关节3)电机的计算与型号选择……………………....16
3.5.1 电机的计算………………………………………………………….17 3.6 主要零件材料的选择与强度校核…………………………………...……18
3.6.1 齿轮系材料的选择………………………………………………….19 3.6.2 齿轮副的强度校核………………………………………………...20 3.7本章小结……………………………………………………...…………….24 第4章 臂部结构和基座设计……………………………………………………25
4.1 大、小臂部结构设计………………………………………………...……25 4.2 基座设计…………………………………………………………………...错误！未定义书签。
总结与展望………………………………………………………………………….31 参考文献…………………………………………………………………………….33 致 谢 ..................................................................................................................... 35
- IV -
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第1章 绪 论
随着人类科技的进步，社会经济的发展，机器人学成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。它体现了光机电一体化技术的最新成就，机器人作为其中的佼佼者更是发挥了不可磨灭的作用。在人类社会中，凡是有机械活动的地方，都能看到机器人的身影。机器人产品的应用已经由核工业和军事科技等高端科学领域向医疗、农业甚至是服务娱乐等民用领域发展了，并且各式各样的机器人正在涌现出来，以惊人的速度延伸到人类活动的各个领域。机器人是由于人类期望生产水平的提高，为了提升生产效率而出现的。然而由于机器人善于完成重复的，单调的，精确度要求高的工作，能取代人在恶劣的环境中完成人类不能或者不愿完成的工作，因此，机器人的出现又大大解放了人类的生产力。所以说机器人的发展是社会发展的结果，也是社会发展的必然趋势。现在，很多发达国家都追逐着机器人这一发展趋势，积极地进行着机器人的各种开发和研制的工作，并且其中一些国家已经取代了不错的成果，研制出了许多新型且实用的机器人或者是机器人。例如：日本的跳舞机器人、犬型机器人爱宝(AIBO)；英国研制的履带式“手推车”及“超级手推车”排爆机器人；美国iRobot公司推出了能避开障碍，自动设计行进路线吸尘器机器人Roomba；上海世博会使用过的福娃机器人等等。
由于机器人的迅猛发展，机器人进入学校教学是必然的。三自由度机器人作为是机器人的典型产品，其设计及应用对机电一体化、机械结构工艺、机械制造、自动化、电子信息等专业的教学及研究都有着很重要的意义。
1.1机器人的特点
1机器人能进行自动化生产，降低成本。就本次设计的喷涂机器人而言，它能不间断的搬运零件和各种材料的输送。这样既提高了生产率又降低了生产成本。
2机器人能使产品品质稳定，减少人工污染。人工生产会使产品质
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量受工人状态起伏而影响。对于某些高精度产品，人工送取会产生人工污染。
3机器人能改善劳动条件，避免各种工伤。在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，人工操作会有危险，机器人能代替人工作，改善了人们的劳动条件。
4机器人能持久、耐劳，可以把人从繁重的劳动中解放出来，人在连续工作几个小时后，总会感到疲劳或厌倦，以机器人代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
5机器人的灵活性、通用性强。它能通过更换部件来适应不同产品的生产。并通过改变程序和自由度来达到迅速改变作业的可能性。这样机器人能满足各种各样的零件生产，在生产中发挥重大作用。
1.2机器人的组成
工业机器人是由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。 1.2.1执行机构
一般机器人的执行机构由手部或者叫抓取部分、腕部、臂部、缓冲与定位，还有行走机构组成。 1.2.2驱动机构
驱动机构主要有液压驱动、气动驱动、电动驱动和机械驱动等形式。不过目前还是以液压和气动用的最多。
液压驱动具有体积小、出力大、控制性能好、动作平稳等特点，它利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动具有润滑性能好、寿命长的特点，结构紧凑，刚性好。定位精度高，克实现任意位置开停。有很多专业机器人能直接利用主机的液压系统。但缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。
气动驱动结构简单、造价低廉、气源方便，所需的压缩气源一般工
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厂都有，并且无污染，一般采用的压力0.4-0.6MPa，最高可达1MPa。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。
电动由于减速和回转运动变往复运动机构复杂, 很少采用。机械式用于简单的场合。 1.2.3控制机构
机器人的控制方式有点动和连续控制两种方式。大多数是用插销板进行点位程序控制，也有采用可编程序控制器控制、微型计算机数字控制，采用凸轮、磁盘磁带、穿孔卡等记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特性。
1.3喷涂机器人
喷涂机器人又叫喷漆机器人（spray painting robot）， 是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人，1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集 团）发明。喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2～3个自由度，可灵活运动。较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷等工艺生产部门[1][2] 。
喷涂机器人的主要优点：（1）柔性大，工作范围大。（2）提高喷涂质量和材料使用率。（3）易于操作和维护，可离线编程，大大的缩短现场调试时间。（4）设备利用率高，喷涂机器人的利用率可达90%-95%。
1.4 本文研究主要内容
通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查阅了解喷涂机器人的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。具体设计方法如
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下：
1、查阅资料、结合所学专业课程，产生喷涂机器人结构设计的基本思路；
2、查阅各类机械机构手册，确定合理的喷涂机器人结构； 3、根据给定技术参数来选择合适的手部、腕部、臂部等部位； 4、重点对驱动机构及控制机构进行设计研究；
5、通过研究国内外情况，确定本设计课题的重点设计； 6、完成2D装配图的设计和绘制，并由此绘制零件图； 7、编写设计说明书； 8、检查并完善本设计课题。
本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案，所运用的资料来源广泛，内容充足。
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