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机器人概论 在现代工业飞速发展的今天，产品的质量和成本将很大程度的决定现代企业的发展，所以高精度，高效率，低成本是我们企业锲而不舍所追求的目标。 面对中国的现状：1.在未来10年内，中国真正步入了老龄化社会，届时中国将有三分之一多的人口是老年人。2.中国在实现现代化的过程中要实现人的全面发展和幸福。因此中国的现代企业发展要不可避免的遇到人力成本的快速升高，这也为我们发展机器人事业提供了良好的契机。 前途是美好的！但道路是曲折的！机器人――要我说更切近点，也就是在现代工厂从事简单重复劳动的多自由度机械手。这对于我们来说也是新鲜的，我们手边还没接触到现成的技术资料或样品来做山寨版。我们的头脑里只有各自所构想的形式，概念，我们的期望不能一蹴而就，只有脚踏实地的做好每一步。但事情的两面性让我们有更多的想象空间（在一张白纸上更容易做画），我们自信、精力充沛、有浓厚的兴趣、有很好的分析设计软件、有不认输的性格、再加上有良好的合作团队、这是我们的优点。 我衷心希望我们所从事的事业是辉煌的、成功的，让我们携起手来共同走向美好的明天！ 起草：梁飞 日期：2010-3-20 机器人的设计与规划 一. 机器人的设计命题： 1.机器人的终端抓取重量不低于5Kg. 2.工件的直径范围φ30～φ60。 3.机器人的工作半径不小于1000mm。 4.机器人的自用度不小于6个。 5.机器人的工作安全系数不小于5. 6.重复定位精度小于5mm. 7. MTBF=2000小时。 8.机器人的主要动力部件使用寿命不小于3年。 二. 技术储备与实现。 1.查阅资料即参考国内外的音像资料，并根据自身对机器人的定位、思考、深入研究。现确定为外观，结构形式如下图： 2.依据设计要求用三维软件勾勒机器人的外形及结构，并用软件计算其每根臂的质量和质量中心，从而可得换算到每个关节上的最大转动惯量及最大静扭矩，这将是我们下一步选择伺服系统动力性能的关键。 3.我们由此来确定减速器及伺服电机的型号（这里其中包含有概算的数据成分）。 4.我们在做第2、3部时，将是一个互相依赖和互相修改的过程，将是关键的、认真的和漫长的。 5.当我们用软件模拟和理论计算达到设计满意后，进行购置减速器和伺服系统。 6.制作简易实验模型。这里的简易主要是指杆件的实际造型，只是功能和性能实验。这里有一个实际操作的方法，就是用简易杆件配上质心调节块，实验各项性能指标。由实验结果分析设计目标，从而调整理论设计模型，以达到理论和实际的统一，优化产品设计。 三. 机器人在本体设计及选型应用时应遵循以下几个原则： 1.最小运动惯量原则：由于机器人本体运动部件较多，运动状态经常改变，必然产生冲击和振动。采用最小运动惯量原则，尽量减小运动部件的质量，可增加本体运动平稳性，提高本体动力学特性。 2.尺寸优化原则：当设计要求满足一定工作空间要求时，通过尺寸优化以选定最小的臂杆尺寸，这将有利于本体刚度的提高，使运动惯量进一步降低。 3.高强度材料选用原则：由于机器人本体从手腕、小臂、大臂到机座是依次作为负载起作用的，选用高强度材料以减轻零部件的质量，减少运转的动载荷与冲击，减小驱动装置的负载，提高运动部件的响应速度是十分必要的。 4.刚度设计的原则：要使刚度最大，必须恰当地选择杆件截面形状和尺寸，提高支承刚度和接触刚度，合理地安排作用在臂杆上的力和力矩，尽量减少杆件的弯曲变形。 5.可靠性原则：机器人本体因机构复杂、环节较多，可靠性问题显得尤为重要。一般来说，元器件的可靠性应高于部件的可靠性，而部件的可靠性应高于整机的可靠性。 6.工艺性原则：机器人本体是一种高精度、高集成度的自动机械系统，良好的加工和装配工艺性是设计时要体现的重要原则之一。 四. 全方位设计阶段。 1. 大胆设计、巧妙设计、创新设计是本次设计贯穿始终的设计思想。 2.设计自身力求理论指导实践，实践修正理论。 3.设计的兼容性：设计要求机器人自身是独立的，机械手夹紧装置与机器人之间可自由拆装、更换。 4.关节之间动力系统的连接力求简单、直接，以减小因机械臂的生产制造，安装定位误差影响机器人的最终定位精度。 5.造型设计力求简洁、流畅、宜造。 6.要全面考虑润滑、密封、防水、布线等细节设计。 7.要全面考虑机械部分的加工工艺、金属工艺、以提高设备的耐用性、美观性。 8.对其进行全面的外观设计和包装。 五．设备的样品试制。 六．设备的性能和强度测试。 1.依据设计要求对设备进行不间断48小时测试，期间的运动轨迹和承载要包含尽量多的极限点。 2.变换负载进行