第一篇：焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的論文

0引言

管道對(duì)接是管道鋪設(shè)過(guò)程中一個(gè)重要的工序，它廣泛應(yīng)用于的油氣、天然氣輸送管道等需要兩管對(duì)接的行業(yè)。鑒于現(xiàn)在大直徑管道焊接絕大多數(shù)還是采用傳統(tǒng)的手工焊接，工作效率低，工作進(jìn)度慢，對(duì)人身傷害大，進(jìn)而設(shè)計(jì)一種適合大直徑、全位置的焊接機(jī)器人對(duì)大直徑管道鋪設(shè)具有代表性的意義[1～3]。

1焊接機(jī)器人組成介紹

焊接機(jī)器人采用了移動(dòng)小車式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于攜帶、靈活性好等特點(diǎn)，其三維實(shí)體模型如圖1所示，具有3個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別是周向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、軸向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和徑向伸縮機(jī)構(gòu)。周向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由車體、鋼帶型軌道、主動(dòng)鏈輪、鏈條和張緊機(jī)構(gòu)等組成。周向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用齒輪鏈條機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)鏈條，鏈條和鋼帶的摩擦力促使小車?yán)@驅(qū)動(dòng)方向的反方向運(yùn)動(dòng)。這里的鏈條的外鏈板具有齒鋸，從而增加了鏈條和鋼帶的摩擦度。軸向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、支架等組成。軸向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)采用的是滾珠絲杠—直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，絲桿帶動(dòng)絲母在直線導(dǎo)軌上沿軸向來(lái)回?cái)[動(dòng)。徑向伸縮機(jī)構(gòu)就是焊槍調(diào)整架的一部分，主要由齒輪、齒條、支架等組成。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪，齒輪帶動(dòng)齒條徑向升降。

2焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1周向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

周向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)大管徑、全位置焊接，以及便于裝卸的關(guān)鍵內(nèi)容。焊接小車是焊接機(jī)器人的主要承載體，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2軸向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)

軸向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)是使焊槍實(shí)現(xiàn)在焊道軸向擺動(dòng)焊接的關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3徑向伸縮機(jī)構(gòu)

徑向伸縮機(jī)構(gòu)是使焊接機(jī)器人實(shí)現(xiàn)適應(yīng)徑向高度（隨著焊道填充疊加）的關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)因焊槍而選取，這里就不過(guò)多介紹。

3運(yùn)動(dòng)學(xué)干涉分析

大直徑管對(duì)接焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)干涉問(wèn)題就是：當(dāng)小車環(huán)繞管道作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏈條和小車車體可能存在干涉的問(wèn)題。我們先用CAD作出管道和小車的幾何關(guān)系圖，如圖4所示；再找出鏈條和鋼帶以及和主動(dòng)齒輪分度圓的接觸切點(diǎn)，也就是圖8里的C、D兩點(diǎn)；再測(cè)得小車車體和鏈條的垂直距離D。由圖7可以看出來(lái)：R值越大，D的值也就越大。當(dāng)管道半徑取最小值（R=170mm）時(shí)，此時(shí)D>0。這就可以得出，無(wú)論R取任何值，D都大于0。從而可以得出，鏈條和小車不存在干涉。

4運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真

這里對(duì)管徑為400mm，管壁為10mm的圓形管道進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。設(shè)定小車的焊接速度為0.14rad/s，軸向擺動(dòng)速度為0，從管道頂端順時(shí)針繞一周。利用Pro/E軟件對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置軌跡和速度曲線，如圖7、圖8所示。圖7可以看出來(lái)，焊接機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)（焊槍）的位置軌跡與焊縫的軌跡相同；圖8可以看出，焊接速度起初是一個(gè)啟動(dòng)過(guò)程，速度增大到0.14rad/s后，趨于穩(wěn)定，當(dāng)快到頂端時(shí)，開(kāi)始減速，最后停止。

5結(jié)論

對(duì)大直徑對(duì)接管焊接機(jī)器人進(jìn)行了本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)干涉分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和位置仿真。通過(guò)上述分析，有利于對(duì)大直徑對(duì)接管焊接機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)學(xué)特性等深入了解，從而為大直徑對(duì)接管焊接機(jī)器人的生產(chǎn)與運(yùn)動(dòng)控制提供了理論依據(jù)。

第二篇：論文工業(yè)機(jī)器人抓取手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

工業(yè)機(jī)器人抓取手部結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用 前言

1.1 工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介

幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便將人類從繁重的勞動(dòng)中解脫出來(lái)。如古希臘神話《阿魯哥探險(xiǎn)船》中的青銅巨人泰洛斯（Taloas)，猶太傳說(shuō)中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時(shí)刻激勵(lì)著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，早在兩千年前就開(kāi)始出現(xiàn)了自動(dòng)木人和一些簡(jiǎn)單的機(jī)械偶人。

到了近代，機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問(wèn)世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。

工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝臵構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。

機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝臵，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。

1.2 世界機(jī)器人的發(fā)展

國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì)：

（1）.工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的10．3萬(wàn)美元降至97年的6．5萬(wàn)美元。（2）.機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。

（3）．工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。

（4）．機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位臵、速度、加速度等傳感器 外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配臵技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。

（5）．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生臵身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。

（6）．當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的?索杰納?機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。

（7）．機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出?虛擬軸機(jī)床?以來(lái)，這種新型裝臵已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。

1.3 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展

有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動(dòng)力，而我國(guó)勞動(dòng)力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國(guó)國(guó)情。這是一種誤解。在我國(guó)，社會(huì)主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)揮其長(zhǎng)處。它不僅能為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國(guó)的宇宙開(kāi)發(fā)、海洋開(kāi)發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。

我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代?七五?科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)?七五?、?八五?科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。以上原因主要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，?一客戶，一次重新設(shè)計(jì)?，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在?863?計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000米水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開(kāi)發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種；在機(jī)器人視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、聲覺(jué)等基礎(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上開(kāi)展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在十五世紀(jì)后期立于世界先進(jìn)行列之中。手部結(jié)構(gòu) 2.1概述

手部是機(jī)械手直接用于抓取和握緊工件或夾持專用工具進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安裝于機(jī)械手手臂的前端。手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場(chǎng)合和被夾持工件的形狀，尺寸，重量，材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計(jì)各種類型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為鉗爪式，氣吸式，電磁式和其他型式。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機(jī)構(gòu)組成。其傳力機(jī)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式……等，這里采用滑槽杠桿式。

2.2 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 ①應(yīng)具有足夠的握力（即夾緊力）

在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。

②手指間應(yīng)有一定的開(kāi)閉角

兩個(gè)手指張開(kāi)與閉合的兩個(gè)極限位臵所夾的角度稱為手指的開(kāi)閉角。手指的開(kāi)閉角保證工件能順利進(jìn)入或脫開(kāi)。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。③應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位

為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位臵，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶‘V’形面的手指，以便自動(dòng)定心。

④應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度

手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕。

⑤應(yīng)考慮被抓取對(duì)象的要求

應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來(lái)設(shè)計(jì)和確定手指的形狀。3 腕部的結(jié)構(gòu) 3.1 概述

腕部是連接手部與臂部的部件，起支承手部的作用。設(shè)計(jì)腕部時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： ① 結(jié)構(gòu)緊湊，重量盡量輕。

② 轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，密封性要好。

③ 注意解決好腕部也手部、臂部的連接，以及各個(gè)自由度的位臵檢測(cè)、管線的布 臵以及潤(rùn)滑、維修、調(diào)整等問(wèn)題 ④ 要適應(yīng)工作環(huán)境的需要。

另外，通往手腕油缸的管道盡量從手臂內(nèi)部通過(guò)，以便手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)管路不扭轉(zhuǎn)和不外露，使外形整齊。

3.2 腕部的結(jié)構(gòu)形式

本機(jī)械手采用回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)腕部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，但密封性差，回轉(zhuǎn)角度為±115°。腕部的結(jié)構(gòu)，定片與后蓋，回轉(zhuǎn)缸體和前蓋均用螺釘和銷子進(jìn)行連接和定位，動(dòng)片與手部的夾緊油缸缸體用鍵連接。夾緊缸體也指座固連成一體。當(dāng)回轉(zhuǎn)油缸的兩腔分別通入壓力油時(shí)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)片連同夾緊油缸缸體和指座一同轉(zhuǎn)動(dòng)，即為手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

3.3 手腕驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算

驅(qū)動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩,手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝臵的摩擦阻力矩以及由 臂部的結(jié)構(gòu) 4.1 概述

臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支承手部和腕部，并將被抓取的工件傳送到給定位臵和方位上，因而一般機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的

橫向移動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，它不僅僅承受被抓取工件的重量，而且承受手部、手腕、和手臂自身的重量。手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大?。幢哿Γ┖投ㄎ痪鹊榷贾苯佑绊憴C(jī)械手的工作性能，所以必須根據(jù)機(jī)械手的抓取重量、運(yùn)動(dòng)形式、自由度數(shù)、運(yùn)動(dòng)速度及其定位精度的要求來(lái)設(shè)計(jì)手臂的結(jié)構(gòu)型式。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到手臂的受力情況、油缸及導(dǎo)向裝臵的布臵、內(nèi)部管路與手腕的連接形式等因素。因此設(shè)計(jì)臂部時(shí)一般要注意下述要求：

① 剛度要大 為防止臂部在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的變形，手臂的截面形狀的選擇要合理。弓字形截面彎曲剛度一般比圓截面大；空心管的彎曲剛度和扭曲剛度都比實(shí)心軸大得多。所以常用鋼管作臂桿及導(dǎo)向桿，用工字鋼和槽鋼作支承板。② 導(dǎo)向性要好 為防止手臂在直線移動(dòng)中，沿運(yùn)動(dòng)軸線發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或設(shè)臵導(dǎo)向裝臵，或設(shè)計(jì)方形、花鍵等形式的臂桿。

③ 偏重力矩要小 所謂偏重力矩就是指臂部的重量對(duì)其支承回轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的靜力矩。為提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，要盡量減少臂部運(yùn)動(dòng)部分的重量，以減少偏重力矩和整個(gè)手臂對(duì)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

④ 運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)、定位精度要高 由于臂部運(yùn)動(dòng)速度越高、重量越大，慣性力引起的定位前的沖擊也就越大，運(yùn)動(dòng)即不平穩(wěn)，定位精度也不會(huì)高。故應(yīng)盡量減少小臂部運(yùn)動(dòng)部分的重量，使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，同時(shí)要采取一定的緩沖措施。

4.2 手臂直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

機(jī)械手手臂的伸縮、升降及橫向移動(dòng)均屬于直線運(yùn)動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)手臂往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式比較多，常用的有活塞油（氣）缸、活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)、絲桿螺母機(jī)構(gòu)以及活塞缸和連桿機(jī)構(gòu)。

4.2.1 手臂伸縮運(yùn)動(dòng)

這里實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)是采用液壓驅(qū)動(dòng)的活塞油缸。由于活塞油缸的體積小、重量輕，因而在機(jī)械手的手臂機(jī)構(gòu)中應(yīng)用比較多。如圖5所示為雙導(dǎo)向桿手臂的伸縮結(jié)構(gòu)。手臂和手腕是通過(guò)連接板安裝在升降油缸的上端，當(dāng)雙作用油缸1的兩腔分別通入壓力油時(shí)，則推動(dòng)活塞桿2（即手臂）作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向桿3在導(dǎo)向套4內(nèi)移動(dòng)，以防止手臂伸縮時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)（并兼做手腕回轉(zhuǎn)缸6及手部7的夾緊油缸用的輸油管道）。由于手臂的伸縮油缸安裝在兩導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿只受拉壓作用，故受力簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，外形整齊美觀，結(jié)構(gòu)緊湊?？捎糜谧ブ卮?、行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。

4.2.2 導(dǎo)向裝臵

液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手手臂在進(jìn)行伸縮（或升降）運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩的作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂的結(jié)構(gòu)時(shí)，必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝臵。它根據(jù)手臂的安裝形式，具體的結(jié)構(gòu)和抓取重量等因素加以確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和減少手臂對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。目前采用的導(dǎo)向裝臵有單導(dǎo)向桿、雙導(dǎo)向桿、四導(dǎo)向桿和其他的導(dǎo)向裝臵，本機(jī)械手采用的是雙導(dǎo)向桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

雙導(dǎo)向桿配臵在手臂伸縮油缸兩側(cè)，并兼做手部和手腕油路的管道。對(duì)于伸縮行程大的手臂，為了防止導(dǎo)向桿懸伸部分的彎曲變形，可在導(dǎo)向桿尾部增設(shè)輔助支承架，以提高導(dǎo)向桿的剛性。

如圖6所示，對(duì)于伸縮行程大的手臂，為了防止導(dǎo)向桿懸伸部分的彎曲變形，可在導(dǎo)向桿尾部增設(shè)輔助支承架，以提高導(dǎo)向桿的剛性。在導(dǎo)向桿1的尾端用支承架4將兩個(gè)導(dǎo)向桿連接起來(lái)，支承架的兩側(cè)安裝兩個(gè)滾動(dòng)軸承2，當(dāng)導(dǎo)向桿隨同伸縮缸的活塞桿一起移動(dòng)時(shí)，支承架上的滾動(dòng)軸承就在支承板3的支承面上滾動(dòng)。

4.2.3 手臂的升降運(yùn)動(dòng)

當(dāng)升降缸上下兩腔通壓力油時(shí)，活塞杠4做上下運(yùn)動(dòng)，活塞缸體2固定在旋轉(zhuǎn)軸上。由活塞桿帶動(dòng)套筒3做升降運(yùn)動(dòng)。其導(dǎo)向作用靠立柱的平鍵9實(shí)現(xiàn)。

4.5 臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算

計(jì)算臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力（包括力矩）時(shí)，要把臂部所受的全部負(fù)荷考慮進(jìn)去。機(jī)械手工作時(shí)，臂部所受的負(fù)荷主要有慣性力、摩擦力和重力等。

4.5.1 臂水平伸縮運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算

手臂做水平伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先要克服摩擦阻力，包括油缸與活塞之間的摩擦阻力及導(dǎo)向桿與支承滑套之間的摩擦阻力等，還要克服啟動(dòng)過(guò)程中的慣性力。其驅(qū)動(dòng)力Pq可按下式計(jì)算：

Pq = Fm + Fg(N)式中 Fm——各支承處的摩擦阻力；

Fg——啟動(dòng)過(guò)程中的慣性力，其大小可按下式估算： Fg = Wa(N)g 式中 W ——手臂伸縮部件的總重量（N）； 5.1 液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介

機(jī)械手的液壓傳動(dòng)是以有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵輸出壓力油，是將電動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。壓力油經(jīng)過(guò)管道及一些控制調(diào)節(jié)裝臵等進(jìn)入油缸，推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，從而使手臂作伸縮、升降等運(yùn)動(dòng)，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)所能克服的摩擦阻力大小，以及夾持式手部夾緊工件時(shí)所需保持的握力大小，均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。手臂做各種運(yùn)動(dòng)的速度決定于流入密封油缸中油液容積的多少。這種借助于運(yùn)動(dòng)著的壓力油的容積變化來(lái)傳遞動(dòng)力的液壓傳動(dòng)稱為容積式液壓傳動(dòng)，機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都屬于容積式液壓傳動(dòng)。

5.2 液壓系統(tǒng)的組成

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：

① 油泵 它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，用這壓力油驅(qū)動(dòng)整個(gè)液壓系統(tǒng)工作。

② 液動(dòng)機(jī) 壓力油驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件對(duì)外工作部分。手臂做直線運(yùn)動(dòng)，液動(dòng)機(jī)就是手臂伸縮油缸。也有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液動(dòng)機(jī)一般叫作油馬達(dá)，回轉(zhuǎn)角小于360°的液動(dòng)機(jī)，一般叫作回轉(zhuǎn)油缸（或稱擺動(dòng)油缸）。

③ 控制調(diào)節(jié)裝臵 各種閥類，如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等，各起一定作用，使機(jī)械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運(yùn)動(dòng)。

5.3 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的控制回路

機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械手自由度的多少，液壓系統(tǒng)可繁可簡(jiǎn)，但是總不外乎 由一些基本控制回路組成。這些基本控制回路具有各種功能，如工作壓力的調(diào)整、油泵的卸荷、運(yùn)動(dòng)的換向、工作速度的調(diào)節(jié)以及同步運(yùn)動(dòng)等。

5.3.1 壓力控制回路 ① 調(diào)壓回路 在采用定量泵的液壓系統(tǒng)中，為控制系統(tǒng)的最大工作壓力，一般都在油泵的出口附近設(shè)臵溢流閥，用它來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，并將多余的油液溢流回油箱。② 卸荷回路 在機(jī)械手各油缸不工作時(shí)，油泵電機(jī)又不停止工作的情況下，為減少油泵的功率損耗，節(jié)省動(dòng)力，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，使油泵在低負(fù)荷下工作，所以采用卸荷回路。此機(jī)械手采用二位二通電磁閥控制溢流閥遙控口卸荷回路。

③ 減壓回路 為了是機(jī)械手的液壓系統(tǒng)局部壓力降低或穩(wěn)定，在要求減壓的支路前串聯(lián)一個(gè)減壓閥，以獲得比系統(tǒng)壓力更低的壓力。

④平衡與鎖緊回路 在機(jī)械液壓系統(tǒng)中，為防止垂直機(jī)構(gòu)因自重而任意下降，可采用平衡回路將垂直機(jī)構(gòu)的自重給以平衡。

為了使機(jī)械手手臂在移動(dòng)過(guò)程中停止在任意位臵上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)閉，使活塞停止運(yùn)動(dòng)并鎖緊。本機(jī)械手采用單向順序閥做平衡閥實(shí)現(xiàn)任意位臵鎖緊的回路。

⑤ 油泵出口處接單向閥 在油泵出口處接單向閥。其作用有二：第一是保護(hù)油泵。液壓系統(tǒng)工作時(shí)，油泵向系統(tǒng)供應(yīng)高壓油液，以驅(qū)動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)而做功。當(dāng)一旦電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，油泵不再向外供油，系統(tǒng)中原有的高壓油液具有一定能量，將迫使油泵反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果產(chǎn)生噪音，加速油泵的磨損。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵時(shí)間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油缸的作用。第二是防止空氣混入系統(tǒng)。在停機(jī)時(shí)，單向閥把系統(tǒng)能夠和油泵隔斷，防止系統(tǒng)的油液通過(guò)油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。

5.3.2 速度控制回路

液壓機(jī)械手各種運(yùn)動(dòng)速度的控制，主要是改變進(jìn)入油缸的流量Q。其控制方法有兩類：一類是采用定量泵，即利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流截面來(lái)改變進(jìn)入油缸或油馬達(dá)的流量；另一類是采用變量泵，改變油泵的供油量。本機(jī)械手采用定量油泵節(jié)流調(diào)速回路。

根據(jù)各油泵的運(yùn)動(dòng)速度要求，可分別采用LI型單向節(jié)流閥、LCI型單向節(jié)流閥或QI型單向調(diào)速閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。

節(jié)流調(diào)速閥的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單可靠、調(diào)速范圍較大、價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是：有壓力和流量損耗，在低速負(fù)荷傳動(dòng)時(shí)效率低，發(fā)熱大。采用節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速時(shí)，負(fù)荷的變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負(fù)荷變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負(fù)荷變化會(huì)引起節(jié)流閥進(jìn)出油口的壓差變化，因而使通過(guò)節(jié)流閥的流量以至油缸的速度變化。

調(diào)速閥能夠隨負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)整和穩(wěn)定所通過(guò)的流量，使油缸的運(yùn)動(dòng)速度不受負(fù)荷變化的影響，對(duì)速度的平穩(wěn)性要求高的場(chǎng)合，宜用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。

5.3.3 方向控制回路

在機(jī)械手液壓系統(tǒng)中，為控制各油缸、馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)方向和接通或關(guān)閉油路，通常采用二位二通、二位三通、二位四通電磁閥和電液動(dòng)滑閥，由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號(hào)，控制電磁鐵操縱閥芯換向，使油缸及油馬達(dá)的油路換向，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。目前在液壓系統(tǒng)中使用的電磁閥，按其電源的不同，可分為交流電磁閥（D型）和直流電磁閥（E型）兩種。交流電磁閥的使用電壓一般為220V（也有380V或36V），直流電磁閥的使用電壓一般為24V（或110V）。這里采用交流電磁閥。交流電磁閥起動(dòng)性能好，換向時(shí)間短，接線簡(jiǎn)單，價(jià)廉，但是如吸不上時(shí)容易燒壞，可靠性差，換向時(shí)有沖擊，允許換向頻率底，壽命較短。

5.4 機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)圖的繪制是設(shè)計(jì)液壓機(jī)械手的主要內(nèi)容之一。液壓系統(tǒng)圖是各種液壓元件為滿足機(jī)械手動(dòng)作要求的有機(jī)聯(lián)系圖。它通常由一些典型的壓力控制、流量控制、方向控制回路加上一些專用回路所組成。

繪制液壓系統(tǒng)圖的一般順序是：先確定油缸和油泵，再布臵中間的控制調(diào)節(jié)回路和相應(yīng)元件，以及其他輔助裝臵，從而組成整個(gè)液壓系統(tǒng)，并用液壓系統(tǒng)圖形符號(hào)，畫出液壓原理圖。

5.4.1 上料機(jī)械手的動(dòng)作順序

本液壓傳動(dòng)上料機(jī)械手主要是從一個(gè)地方拿到工件后，橫移一定的距離后把工件給立式精鍛機(jī)進(jìn)行加工。它的動(dòng)作順序是：待料（即起始位臵。手指閉合，待夾料立放）→插定位銷→手臂前伸→手指張開(kāi)→手指夾料→手臂上升→手臂縮回→立柱橫移→手腕回轉(zhuǎn)115°→拔定位銷→手臂回轉(zhuǎn)115° →插定位銷→手臂前伸→手臂中?！种杆砷_(kāi)→ 手指閉合→手臂縮回→手臂下降→手腕反轉(zhuǎn)（手腕復(fù)位）→拔定位銷→手臂反轉(zhuǎn)（機(jī)械手臂復(fù)位）→立柱回移（回到起始位臵）→待料（一個(gè)循環(huán)結(jié)束）卸荷。

上述動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)信控制相應(yīng)的電磁換向閥，按程序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)的。該電控系統(tǒng)的步進(jìn)控制環(huán)節(jié)采用步進(jìn)選線器，其步進(jìn)動(dòng)作是在每一步動(dòng)作完成后，使行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)閉合或依據(jù)每一步動(dòng)作的預(yù)設(shè)停留時(shí)間，使時(shí)間繼電器動(dòng)作而發(fā)信，使步進(jìn)器順序?跳步?控制電磁閥的電磁鐵線圈通斷電，使電磁鐵按程序動(dòng)作（見(jiàn)電磁鐵動(dòng)作程序表）實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)控制。結(jié)束語(yǔ)

這次論文給了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，使我們了解了設(shè)計(jì)工作的基本流程和設(shè)計(jì)的方法以及理念。

雖然我描述的只是個(gè)簡(jiǎn)單的工業(yè)機(jī)器人抓取手臂，但需要完成伸縮、升降、回轉(zhuǎn)、橫移等功能，對(duì)應(yīng)分別要對(duì)這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，以及對(duì)油路及其部件的選擇、控制回路和電氣控制的設(shè)計(jì)。通過(guò)這些設(shè)計(jì)，使理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，鞏固和深化了所學(xué)過(guò)的專業(yè)理論知識(shí)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我不斷探索、不斷學(xué)習(xí)和修改。

通過(guò)這次設(shè)計(jì)，大大的提高了我們的自主學(xué)習(xí)和認(rèn)真思考的能力，對(duì)學(xué)術(shù)態(tài)度的嚴(yán)謹(jǐn)性也有了很高的認(rèn)識(shí)。我相信在以后的學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中，一定可以好好的解決問(wèn)題，提高自己的能力，較快地適應(yīng)工作和社會(huì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：機(jī)器人焊接年中總結(jié)

機(jī)器人焊接年中總結(jié)

機(jī)器人焊接年中總結(jié)如下：

1.人員方面：目前機(jī)器人焊接操作工3人比去年多1人，人員全部是今年新招聘的新工人，針對(duì)新員工，車間對(duì)他們實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊培訓(xùn)的方式進(jìn)行培訓(xùn)，現(xiàn)在3個(gè)新員工都能自己解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題，保證焊接機(jī)器人能正常運(yùn)行，其中2人學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的焊接程序調(diào)整，焊接位置出現(xiàn)偏差后能自己調(diào)整焊點(diǎn)位置，保證焊接質(zhì)量,3人中有1人原本是焊工，2人不會(huì)氣保焊，現(xiàn)在這2人都學(xué)會(huì)基本的補(bǔ)焊作業(yè),并且傳授焊接工藝方面的基礎(chǔ)知識(shí)。

2.設(shè)備方面：目前焊接機(jī)器人一共3臺(tái)，2臺(tái)松下FGⅢ電源融合型焊接機(jī)器人，1臺(tái)OTC FD V6焊接機(jī)器人，并且全部在焊接運(yùn)行,針對(duì)焊接機(jī)器人工作量大，焊接持續(xù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，車間將原有的焊絲盤結(jié)構(gòu)全部改成焊絲桶結(jié)構(gòu)，將頻繁更換焊絲的時(shí)間節(jié)省下來(lái)，增加機(jī)器人的工作效率。同時(shí)車間里的管道保護(hù)氣都已經(jīng)接通使用，使原來(lái)需要工人每天一換的瓶裝氣變?yōu)殚_(kāi)通閥門就能生產(chǎn)，提高生成效率。

3.氣動(dòng)焊接夾具方面：護(hù)欄氣動(dòng)焊接工裝 2臺(tái)

830床板氣動(dòng)焊接工裝 4臺(tái)

830/900通用床板氣動(dòng)焊接工裝 4臺(tái)

餐桌架氣動(dòng)焊接工裝 1臺(tái)

床腳氣動(dòng)焊接工裝 1臺(tái)

絲桿固定座氣動(dòng)焊接工裝 1臺(tái) 以上氣動(dòng)焊接工裝都在正常使用中。

031左大梁氣動(dòng)焊接工裝 1臺(tái)

031右大梁氣缸焊接工裝 1臺(tái)

031總成氣動(dòng)焊接工裝

1臺(tái)

鞋架氣動(dòng)焊接工裝

1臺(tái)

診查床床腳氣動(dòng)焊接工裝 1臺(tái) 以上焊接工裝都需要施焊接，計(jì)劃下半年開(kāi)始試焊接。

診查床總成氣動(dòng)焊接工裝 1臺(tái) 需要裝配。

4.生產(chǎn)方法方面：改進(jìn)機(jī)器人工裝定位機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)制作工裝快換裝置，目前設(shè)計(jì)部分已經(jīng)完成，還差外發(fā)攻絲和鎖緊螺母的車加工,外加工完成后開(kāi)始安裝?？鞊Q裝置制作完成后，更換工裝的時(shí)間估計(jì)能比以前的節(jié)省1-2小時(shí)左右。

5.現(xiàn)場(chǎng)；嚴(yán)格執(zhí)行公司的6S管理，機(jī)器人焊接規(guī)劃生成區(qū)域，指定來(lái)料區(qū)、半成品區(qū)、補(bǔ)焊區(qū)，產(chǎn)品焊接完成后按規(guī)定數(shù)量放到指定的物流器具上，備件打包上貨架，非備件流入下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

16年下半年計(jì)劃：

1.SK031床框焊接先進(jìn)行手工焊接測(cè)試，調(diào)整，調(diào)整完成后計(jì)劃用焊接變位器上焊接機(jī)器人焊接，診察床床框同時(shí)開(kāi)始安裝。

2.車間現(xiàn)有焊接工裝的管理，計(jì)劃申購(gòu)油漆，對(duì)不在使用的焊接工裝進(jìn)行油漆作業(yè)，并增加工裝銘牌。

3.機(jī)器人快速更換裝置外加工完成后計(jì)劃進(jìn)行安裝，提高機(jī)器人焊接更換焊接工裝的效率。

4.進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)計(jì)更加合理的物流器具，以滿足生產(chǎn)需要。

第四篇：焊接機(jī)器人工作站組成（最終版）

焊接機(jī)器人工作站是怎樣組成？? 焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及? 軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲? 機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對(duì)于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感? 器及其控制裝置等。? 安川的焊接機(jī)器人工作站一般主要有工業(yè)機(jī)器人、焊接電源、輔助變位機(jī)、工裝夾具、? 電氣控制設(shè)備、安全防護(hù)欄等 6? 個(gè)部分組成。

第五篇：自動(dòng)控制機(jī)器人焊接技術(shù)員崗位職責(zé)

1.負(fù)責(zé)控制維護(hù)機(jī)器人和操作系統(tǒng)，并通過(guò)機(jī)器人程序和手1:調(diào)整控制焊接質(zhì)量，以幫助公司進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。

2.同其他工程師共同開(kāi)發(fā)解決質(zhì)量問(wèn)題的方法。

3.持續(xù)改進(jìn)程序并協(xié)助研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)可以降低生產(chǎn)成本的新程序。

4.協(xié)助進(jìn)行金項(xiàng)切割的數(shù)據(jù)分析，協(xié)助進(jìn)行焊接目測(cè)，必要時(shí)對(duì)焊接作出適當(dāng)修改。

5.提供多種焊接機(jī)器人、手工焊接和激光系統(tǒng)的預(yù)防性維修方案。

6.與維修團(tuán)隊(duì)共同確定足夠的焊接備件提供。

7.利用現(xiàn)有資源發(fā)現(xiàn)并維護(hù)故障。

8.維持工廠庫(kù)房標(biāo)準(zhǔn)并遵守所有工廠和車間的安全規(guī)則，提升操作者的安全等級(jí)并向經(jīng)理匯報(bào)不安全因素，并接受其指派的其他任務(wù)。