机械设计制造及自动化毕业论文-并联六自由度微动机器人

发布时间：2023-11-07 03:59:45   来源：安博电竞

  意义：应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而能够提高劳动生产率和降低生产所带来的成本。应用机械手能代替人进行工作，这不仅直接减少人力，同时还可以连续工作。在高温、高压、低温、低压、噪声、臭味、有放射性或其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

  近年来，人类的活动领域逐步扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域发展[9]。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求[10]。这一些行业与制造业相比，其主要特征是工作环境的非结构化和不确定性，因而对机器人的要求更高，需要机器人具有行走功能，对外 感知能力及局部的自主规划能力等，是机器人技术的一个重要发展趋势[11]。

  在我国对此进行了深入的研究，如徐卫平和张玉茹对六自由度微动机构进行了位移分析并为其结构设计提供了计算依据[14]。还有刘辛军、高峰和汪劲松研究了微动机器人机构的设计方法，建立了并联六自由度微动机器人的空间模型，并分析了该微动机器人的空间模型，并分析了该微动机器人的机构尺寸与各向同性、刚度等性能指标的关系取得了一系列性能图谱，从各图谱中能够准确的看出各项性能指标在空间模型设计参数空间中的分布规律，这有助于设计者根据性能指标来设计该微动机器人的机构尺寸，是探讨微动机器人机构设计的有效分析工具[15]。

  目的：提高生产的全部过程中的自动化程度，改善劳动条件，避免人身故事，减轻人力，便于有节奏的生产。

  工业机器人技术是以机械、电机、电子计算机和自动控制等学科领域的技术为基础融合而成的一种系统技术[6]。

  a.机器人操作机：通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机已实现了优化设计。以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大幅度的提升了机器人的性能。此外使用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。

  从机器人诞生到本世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。到90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的加快速度进行发展，机器人技术也得到了快速的提升[1]。除了工业机器人水准不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展[2]。目前的研究内容大多分布在在：工业机器人操作机结构的优化设计技术、机器人控制技术、多传感技术、机器人遥控及监控技术,机器人半自主和自主技术、虚拟机器人技术、智能体调控制技术、软机器人技术、仿人和仿生技术、微型和微小机器人技术[3]。其中微型和微小机器人技术是机器人研究的一个新的领域和重点发展趋势[4]。过去的研究在该领域几乎是空白，因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命， 并且对社会进步和人类活动的每个方面产生不可估量的影响，微小型机器人技术的研究大多分布在在系统结构、运动方式、操控方法、传感技术、通信技术和行走技术等方面[5]。

  目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展[12]。主要研究内容集中在以下10个方面：

  eFra Baidu bibliotek机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术

  d.传感系统：激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大幅度的提升了机器人的作业性能和对环境的适应性。日本KAWASAKI、YASKAWA、FANUC和瑞典ABB、德国KUKA、REIS等公司皆推出了此类产品[7]。

  b.并联机器人：采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已开发出了此类产品。

  c.控制管理系统：控制系统的性能进一步提升，已由过去控制标准的6轴机器人发展到现在能够控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。人机界面更加友好，基于图形操作的界面也已问世。编程方式仍以示教编程为主，但在某些领域的离线、研究/设计的目标：

  （1）. 手腕处于手臂末端，设计时应注意减轻手臂的载荷，力求手腕部件的结构紧密相连，减少其重量和体积；

  为实现总体机构在空间的位置提供的6个自由度，可以有不同的运动组合，根据本课题可以将其设计成以下五种方案：

  e.网络通信功能：日本YASKAWA和德国KUKA公司的最新机器人控制器已实现了与Canbus、Profibus总线及一些网络的联接，使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备发展。

  f.可靠性：由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大提高。过去机器人系统的可靠性MTBF一般为几千小时，而现在已达到5万小时，几乎能满足任何场合的需求[8]。

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