球面SCARA機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)(proe三維圖-總圖用三維圖)

球面SCARA機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)(proe三維圖-總圖用三維圖),球面,scara,機(jī)器人,機(jī)械,部分,部份,設(shè)計(jì),proe,三維,總圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2011 目 錄 1前言……………………………………………………………………………… 1 1.1課題來源與技術(shù)要求分析…………………………………………………… 1 1.2國內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀……………………………………………………… 1 1.3研究目的……………………………………………………………………… 2 1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容及思路……………………………………………………………… 2 2球面SCARA機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………… 4 2.1運(yùn)動方案及主要技術(shù)參數(shù)的擬定…………………………………………… 4 2.1.1方案擬定…………………………………………………………………… 5 2.1.2脈沖當(dāng)量和傳動比的確定………………………………………………… 6 2.2各傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校核……………………………………………………… 7 2.2.1第一自由度電機(jī)校核……………………………………………………… 8 2.2.2第一自由度同步帶傳動設(shè)計(jì)……………………………………………… 9 2.2.3第一自由度諧波減速器選擇……………………………………………… 10 2.2.4第二自由度電機(jī)校核……………………………………………………… 11 2.2.5第二自由度諧波減速器選擇……………………………………………… 13 2.2.6第三自由度電機(jī)校核……………………………………………………… 13 2.2.7球面SCARA機(jī)器人外形圖………………………………………………… 15 3 Pro/E軟件簡介………………………………………………………………… 16 4工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取的安全措施………………………………………… 18 4.1安全要求……………………………………………………………………… 18 4.2實(shí)施方法……………………………………………………………………… 18 5結(jié) 論…………………………………………………………………………… 19 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 20 致 謝…………………………………………………………………………… 21 附 錄…………………………………………………………………………… 22 1 前言 1.1課題來源與技術(shù)要求分析 課題“球面SCARA機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)”來源于鹽城工學(xué)院的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。要求設(shè)計(jì)的機(jī)器人具有三個(gè)自由度：大臂軸的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；小臂軸的垂直回轉(zhuǎn)運(yùn)動；頂針的垂直上下運(yùn)動。球面SCARA機(jī)器人可以單獨(dú)使用，也可以與其他機(jī)器人組合使用。球面SCARA機(jī)器人有著許多實(shí)際和潛在的應(yīng)用：（1）繪圖，球面SCARA機(jī)器人可以在球面上畫線、繪圖案、在皮革或橡皮球表面著色，在地球儀的表面繪制世界地圖等；（2）裝配，傳統(tǒng)的裝配機(jī)器人通常只適合在單一方向上裝配，如平面SCARA機(jī)器人在印刷電路板上沿垂直方向安裝電子元件。而球面SCARA機(jī)器人可在各個(gè)方向作業(yè)；（3）雕刻，在球面或自由曲面上雕刻，在珠寶行業(yè)中存在潛在的應(yīng)用；（4）打印，在球面SCARA機(jī)器人的末端裝上噴墨頭，可以在球面或自由曲面上進(jìn)行噴墨打??；（5）非接觸三維測量等[1]。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀 那么什么是機(jī)器人呢？人們一般的理解來看，機(jī)器人是具有一些類似人的功能的機(jī)械電子裝置，或者叫自動化裝置，它仍然是個(gè)機(jī)器，它有三個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是有類人的功能，比如說作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動的工作，這里一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動作、工作的對象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。但從完整的更為深遠(yuǎn)的機(jī)器人定義來看，應(yīng)該更強(qiáng)調(diào)機(jī)器人智能，所以人們又提出來機(jī)器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學(xué)習(xí)、情感和對外界一種邏輯判斷思維的這種機(jī)器。那么這給機(jī)器人提出來更高層次的要求，展望21世紀(jì)，機(jī)器人將是一個(gè)與20世紀(jì)計(jì)算機(jī)的普及一樣，會深入地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，在21世紀(jì)的前20年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個(gè)重要時(shí)期，也是智能機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期[2]。 近幾年，國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展主要有如下幾個(gè)趨勢[3]： （1）機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用范圍越來越廣闊，并向食品、 核能、 礦業(yè)和建筑等工業(yè)新領(lǐng)域擴(kuò)展。 （2）機(jī)器人性能不斷提高，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從1991年的10.3萬美元降至2002年的6.5萬美元。 （3）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)，國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問世。 （4）機(jī)器人編程語言趨于通用化。 （5）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，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。 （6） 機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、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、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 （7） 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)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。 （8）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)入使用化階段。美國發(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)用的最著名的實(shí)例。 （9）機(jī)器人遙控、監(jiān)控技術(shù)朝著人機(jī)交互控制方向發(fā)展，遙控加局部自治系統(tǒng)遙控機(jī)器人的發(fā)展使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。 （10）機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。 1.3研究目的 機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起越來越重要的作用。專家預(yù)測，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車，計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會IFR統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場前景很好，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進(jìn)入90年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長率平均在10%左右，2000年增長率上升到15%，如今，工作在各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)器人早已突破100萬臺[4]。 我國近幾年機(jī)器人自動化生產(chǎn)線已經(jīng)不斷出現(xiàn)，并給用戶帶來顯著效益。隨著我國工業(yè)企業(yè)自動化水平的不斷提高，機(jī)器人自動化線的市場也越來越大，并且逐漸成為自動化生產(chǎn)線的主要方式。我國機(jī)器人自動化生產(chǎn)線裝備的市場剛剛起步，而國內(nèi)裝備制造業(yè)正處于由傳統(tǒng)裝備向先進(jìn)制造裝備轉(zhuǎn)型的時(shí)期，這就給機(jī)器人自動化生產(chǎn)線研究開發(fā)者帶來巨大商機(jī)[5]。 1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容及思路 設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)總體方案，確定機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)，繪制機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖。進(jìn)行機(jī)器人大臂、小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制其部裝圖、零件圖。各電機(jī)的選擇、各零部件設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇。繪制機(jī)器人主要結(jié)構(gòu)的三維造型圖。 設(shè)計(jì)思路：先對機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,制定出合理的整體設(shè)計(jì)方案，提出一到兩種可行性比較高的初步設(shè)計(jì)方案；然后再根據(jù)工作要求、工作時(shí)間、工作強(qiáng)度等對初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證，最后在根據(jù)論證結(jié)果選擇最合理的設(shè)計(jì)方案；完成后，再進(jìn)行對機(jī)器人方案圖樣的設(shè)計(jì)：機(jī)器人零件圖，部分部件的裝配圖以及聯(lián)系尺寸圖；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，再根據(jù)圖紙用Pro/E軟件塑造出其三維造型圖。最后再畫好裝配圖，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。 2 球面SCARA機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 運(yùn)動方案及主要技術(shù)參數(shù)的擬定[6] 要求設(shè)計(jì)的球面SCARA機(jī)器人技術(shù)參數(shù)如表2-1。 表2-1 球面SCARA機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù) 自由度：3個(gè)（，，r） 動作范圍 最高空行程速度 最高工進(jìn)速度 定位精度 第一軸 360° 120(o)/s 90(o)/s 0.03° 第二軸 360° 120(o)/s 90(o)/s 0.03° 第三軸r 100mm 50mm/s 40mm/s 0.015mm 工件最大直徑φ：200mm 第三軸最大抗力5N 在對機(jī)器人三個(gè)自由度軸的傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要保證規(guī)定的動作范圍、速度和精度?？紤]到實(shí)際運(yùn)動中的干涉問題，第二軸的實(shí)際動作范圍是小于360o的，并且應(yīng)該采取相應(yīng)的安全措施。最后完成球面SCARA機(jī)器人的裝配圖，以及一些關(guān)鍵零件的零件圖。 以下是關(guān)于球面SCARA機(jī)器人的一些簡介： 圖2-1 SCARA機(jī)器人 通常的平面SCARA機(jī)器人的如上圖2-1所示。大臂轉(zhuǎn)動（θ1），軸線與小臂轉(zhuǎn)動（θ2）軸線平行。工具轉(zhuǎn)動（θ4），軸線與移動軸線重合，并和θ1，θ2平行。 球面SCARA機(jī)器人的基本自由度布置如下圖2-2所示。大臂的軸線θ1和小臂軸線θ2垂直相交，如下圖2-2所示，這樣可以保證裝在r自由度軸上的工具在球上或自由曲面上進(jìn)行作業(yè)。 制造的時(shí)候，只要保證控制精度，并且能夠確保球面SCARA機(jī)器人的工具中心線通過球坐標(biāo)的原點(diǎn)，那么工具末端一定可以在球面上實(shí)現(xiàn)精確定位。此外，工具還可以從球面上的任何半徑方向接近工件，具有很高靈活性。 圖2-2 球面SCARA機(jī)器人 球面SCARA機(jī)器人不僅可以單獨(dú)使用，也可以與其他機(jī)器人組合使用，總而言之，球面SCARA機(jī)器人有著許多實(shí)際和潛在的應(yīng)用，關(guān)鍵看人們?nèi)绾问褂煤烷_發(fā)它。 2.1.1方案擬定 （1）自由度配置。對于本課題的球面SCARA機(jī)器人，自由度θ1和θ2的配置方式可以有幾種形式，如下圖2-3所示。 對于方案（a），驅(qū)動θ2以及臂2占據(jù)了球坐標(biāo)系的中心，會影響工件的安放。對于方案（b），臂1與臂2及其驅(qū)動軸線相交在球心處，避開了球系中心。至于方案（c），θ1驅(qū)動工件轉(zhuǎn)動，機(jī)器人臂2的運(yùn)動θ2沒有與θ1耦合。綜合考慮，選擇方案b。 （2）驅(qū)動方式。常用的驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動以及電力驅(qū)動?？紤]到本設(shè)計(jì)中的驅(qū)動力矩不是很大，運(yùn)動速度比較高，而且定位精度要求較高，采用電力驅(qū)動。至此，第一軸自由度θ1和第二軸θ2均采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)比較簡單，而且成本低，也能實(shí)現(xiàn)比較精確的定位精度。對于第三自由度，r是工件向球面半徑方向的往復(fù)直線運(yùn)動，可以采用直線電機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且節(jié)約成本。 （3）傳動方式。由于工件夾持機(jī)構(gòu)是沿著Z軸安裝的，所以第一軸θ1的驅(qū)動電機(jī)軸線不能與Z軸重合，可以考慮采用同步帶作遠(yuǎn)距離傳動。至于第二軸θ2的驅(qū)動電機(jī)，對軸線沒什么特別要求，可以與Y軸同軸線，故采用直接傳動?？紤]到定位精度比較高，在電機(jī)1和2的輸出軸上分別配置減速傳動裝置。至于第三軸，則直接采用直線電機(jī)。 圖2-3 球面SCARA機(jī)器人自由度配置 2.1.2脈沖當(dāng)量和傳動比的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)提出的定位精度要求分別對三個(gè)自由度軸進(jìn)行脈沖當(dāng)量的確定和傳動比的選定。由于傳動誤差的存在，實(shí)際的脈沖當(dāng)量應(yīng)高于定位精度的要求。 a、第一自由度軸θ1。定位精度要求為0.03，初選步距角θb=1.5°的75BF004步進(jìn)電機(jī)。設(shè)脈沖當(dāng)量為0.03（°）/脈沖，則傳動比為i=θb/δp=1.5/0.03=50，i=n1/n2。 現(xiàn)初選同步帶傳動速比為i2=1。第一級速比要求i1≥50，速比較大。從諧波減速器標(biāo)準(zhǔn)表獲知可初選機(jī)型為40的XB3扁平式諧波減速器，其傳動比為i1=65。于是第一自由度軸的脈沖當(dāng)量δp=1.5/65=0.023（°）/脈沖，小于題目要求的定位精度值（0.03°），滿足要求。因此，第一自由度軸的運(yùn)動參數(shù)為： θb=1.5°，i1=65，i2=1，i=i1×i2=65，δp=0.023（°）/脈沖 b、由于小臂是在第二自由度軸的電機(jī)驅(qū)動下轉(zhuǎn)動的，所以當(dāng)電機(jī)停電后，小臂由于重力的作用，會自動掉落，所以要求小臂傳動能夠自鎖。因此，第二自由度軸不能采用普通的電機(jī)，應(yīng)選用自鎖電機(jī)。第二自由度軸θ2，初選步距角為1.5°的K10自鎖步進(jìn)電機(jī)。同第一自由度軸，取i=65，δp=0.023（°）/脈沖。沒有同步帶傳動。因此，第二自由度軸的運(yùn)動參數(shù)為： θb=1.5°，i=65，δp=0.023（°）/脈沖 c、考慮到為了使結(jié)構(gòu)簡單以及重量問題，再加上第三自由度本就是直線運(yùn)動，采用直線電機(jī)，這樣可以避免由于使用絲杠帶來的誤差，而且直線電機(jī)由于沒有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，因而使整個(gè)傳動機(jī)構(gòu)得到簡化，提高了精度，減少了振動和噪音，并且裝配靈活性大，往往可將電機(jī)和其它機(jī)件合成一體。 現(xiàn)取電機(jī)型號為43000系列size17直線電機(jī)其中i=1.5，則實(shí)際脈沖當(dāng)量δp=θb L0/360i=0.0138mm/脈沖，小于題設(shè)定位精度值（0.015mm），滿足要求。因此，第三自由度軸r的運(yùn)動參數(shù)為： θb=1.5°，L0=5mm，i=1.5，δp=0.0138mm/脈沖 2.2各傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校核 根據(jù)初擬方案，球面SCARA機(jī)器人z軸上的慣性負(fù)載如圖2-4所示： 圖2-4 z軸上慣性負(fù)載 初步擬定方案為R1=100mm，R2=150mm，R3=250mm，R4=260mm，R5=200mm。估計(jì)連桿1的質(zhì)量M1=2kg，連桿2的質(zhì)量M2=2kg，第二自由度驅(qū)動裝置質(zhì)量MD2=2.5kg，工具及進(jìn)給機(jī)構(gòu)質(zhì)量Mt=3kg。 第一自由度各轉(zhuǎn)動慣量折算到電機(jī)軸1上的等效轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算： Z軸的轉(zhuǎn)動慣量為： JZ∑=MTR12+M2R22+ MD2R32+M1R22+ JB=2762.71kg·cm2 式中：JB為同步皮帶輪慣量。初擬皮帶輪尺寸D=90mm，B=40mm，則 JB=0.78×D4×B×10-8 kg·cm2=20.47kg·cm2 設(shè)諧波減速器轉(zhuǎn)動慣量Jx≈JB，Jx =4kg·cm2。從資料中查到75BF004步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量JD1=0.1284 kg·cm2。因此，自由度θ1傳動系統(tǒng)上所有的慣量折算到電機(jī)軸1上的等效轉(zhuǎn)動慣量為： （2-1） 帶入數(shù)據(jù)得：J1∑=2.79 kg·cm2。 2.2.1第一自由度電機(jī)校核 a、最大靜轉(zhuǎn)矩校核[7] 我們知道，步進(jìn)電機(jī)空載啟動是指電機(jī)在沒有外加工作負(fù)載下的啟動。空載啟動力矩為 Mkq=Mka+Mkf+Mo （2-2） 在本課題中，第一自由度沒有采用滾珠絲杠傳動，所以滾珠絲杠預(yù)緊附加摩擦力矩等于零，即M0=0。設(shè)摩擦力矩可忽略不計(jì)，則僅剩加速力矩項(xiàng)Mka，即Mkq≈Mka。Mka=J1∑，設(shè)電機(jī)在1秒內(nèi)啟動完畢，θ1軸達(dá)到最高空行程速度120（°）/s,電機(jī)軸△n=120°i1i2=120o×65=7800 o，△t=1s,=△n/△t=136.14(s-2), 則 Mka= J1∑×10-2N·cm=2.79×136.14×10-2=3.80N·cm 電機(jī)名義啟動力矩為Mmq=Mjmax。三相六拍運(yùn)行λ=0.866，查得電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax=0.49N· m，因此Mmq=0.49×0.866=0.42 N·m。 Mkq＜Mmq初選電機(jī)滿足最大靜轉(zhuǎn)矩校核要求。 b、啟動矩頻特性校核 電機(jī)啟動時(shí)具有一定的啟動頻率，還需要校核啟動矩頻特性，保證啟動時(shí)電機(jī)不會丟步。為了保證平穩(wěn)性，突跳啟動是不可取的，一般需要升降速過程。 圖（a）表示按指數(shù)曲線升降速；圖（b）表示按直線過渡升降速；圖（c）表示將fmax分成若干級，啟動脈沖以階梯變化來實(shí)現(xiàn)升速過渡，只要突跳頻率分級后不大，不出現(xiàn)失步現(xiàn)象是可以的。但是，從理論上來講，突跳是在瞬間完成的，時(shí)間趨于零，角加速度還是很大的，因此按圖（d）方式階梯變化。 電機(jī)使θ1軸在△t時(shí)間內(nèi)從靜止升速到120（°）/s的速度，則電機(jī)的頻率要從f0=0在△t時(shí)間內(nèi)升到fmax=7800（°）／θb=5200HZ。現(xiàn)分為5個(gè)階段升速，每階段升速時(shí)間0.25s，延時(shí)0.05s，升速頻率fq=5200／5=1040 HZ?？偟纳贂r(shí)間為△t=（0.25+0.05）×4+0.25=1.45s。 圖2-5 步進(jìn)電機(jī)升降速過程 空載啟動，不計(jì)摩擦，則電機(jī)空載啟動力矩為空載加速力矩，即 Mkq=Mka=J1∑ =△n/△t=(1040×15o)× Mkq=2.79×108.9×10-2=3.04N·cm 查步進(jìn)電機(jī)75BF004啟動頻率特性曲線，Mkq=3.04N·cm對應(yīng)的允許啟動頻率fyq=2000 HZ，fq=1040 HZ，fq＜fyq。因此，按（d）方式進(jìn)行階梯啟動不會丟步。 c、運(yùn)行矩頻特性校核 快速進(jìn)給時(shí)是空載，即球面SCARA機(jī)器人末端操作器不進(jìn)行作業(yè)加工。電機(jī)快速進(jìn)給力矩為MKJ=Mkf+M0。在本題中，M0=0，Mkf很小，現(xiàn)設(shè)近似于啟動加速力矩，即Mkf≈3.04N·cm，因此電機(jī)快速進(jìn)給力矩為MKJ≈3.04N·cm。電機(jī)快速運(yùn)行頻率為fkJ=fmax=5200 HZ。查步進(jìn)電機(jī)75BF004運(yùn)行矩頻特性曲線可知，對應(yīng)MKJ=3.04 N·cm的允許快進(jìn)頻率為fykJ=14000 HZ，fkJ＜fykJ，符合要求，快進(jìn)時(shí)不會丟步。 工作進(jìn)給時(shí)，電機(jī)工進(jìn)力矩為MGJ=Mt+M0+Mf。在本題中，M0=0，Mf為Mf=3.04N·cm。工作負(fù)載沿z軸方向，F(xiàn)z=5N，并通過工件球心。現(xiàn)設(shè)球面機(jī)器人工作負(fù)載荷Fz引起的側(cè)力Fx=Fy=0.5Fz=2.5N，工件直徑φ=20cm。因此，Mt=φFx／2=2.5×10=25N·cm，MGJ=Mt+Mf=28.04 N·cm。已知θ1的最高工進(jìn)速度nG1=90（°）/s，i=65，θb=1.5°，因此電機(jī)工作進(jìn)給運(yùn)行頻率為fGJ=90°×65／1.5°=3900 HZ。查步進(jìn)電機(jī)75BF004運(yùn)行矩頻特性曲線，與MGJ=28.04N·cm相對應(yīng)的允許工進(jìn)頻率為fyGJ=8100 HZ，fGJ＜fyGJ，因此步進(jìn)電機(jī)在工進(jìn)時(shí)不會丟步。 2.2.2第一自由度同步帶傳動設(shè)計(jì)[8] 已知同步帶傳動速比i2=1，設(shè)計(jì)計(jì)算如下： 1．設(shè)計(jì)功率 Pd=（K0+K1+K2）Pm （2-3） 同步帶傳遞名義功率Pm為 Pm=（kw） 式中：M為傳遞扭矩（N·m）；n為轉(zhuǎn)速（r/min）。 快進(jìn)扭矩MkJ=0.0304 N·m，快進(jìn)速度nkJ=120°×60／360°=20r/min。工進(jìn)扭矩MGJ=0.2804，工進(jìn)速度nGJ=90°×60／360°=15 r/min。則快進(jìn)名義功率PkJm=0.0304×20／9550=6.36×10-5kW，工進(jìn)名義功率PGJM=0.2804×15／9550=4.40×10-4kW。故取同步帶傳遞名義功率Pm=4.40×10-4kW，n=15r/min。 查得載荷修正系數(shù)K0=1.4（第一類機(jī)械，連續(xù)工作）。K1=K2=0，則 Pd=1.4×4.40×10-4=6.16×10-4kW 2．選擇帶的型號 選L型帶，查得L型帶的節(jié)距Pb=9.525mm。 3．帶輪齒數(shù)與直徑 查得L型帶小帶輪最小許用齒數(shù)zmin=12，取z1=z2=20，d1=d2=Pbz／π=60.64mm。 4．帶長 當(dāng)d1=d2時(shí)，Lp=2A+π（d1+d2）／2?，F(xiàn)初選中心距A=200mm，則 Lp=2×200+π×60=685mm 選擇標(biāo)準(zhǔn)帶長：長度代號390，節(jié)線長990.6mm，同步帶齒數(shù)zb=104。 5．實(shí)際傳動中心距 當(dāng)z1=z2時(shí)，A≈2M，M=Pb（2zb-z1-z2）／8。 M=9.525（2×104-2×20）／8=200，A≈2M=400mm。 6．帶寬 同步帶基準(zhǔn)寬度bso=25.4mm。由z1=20，n1=100r/min查得L型帶的基準(zhǔn)額定功率P0=0.12kW。用插值法求得n=15r/min時(shí)，P0=1.8×10-2kW。 嚙合齒數(shù)zm=ent[z／2]=ent[16]=16＞6，故kz=1 =1.32mm （2-4） 取帶寬代號：075，帶寬19.1mm。 7．同步帶參數(shù) L型帶，節(jié)距Pb=9.525mm，帶輪直徑d1=d2=60.64mm，齒數(shù)z1=z2=20，帶長代號390，節(jié)線長990.6mm，中心距A≈400mm，帶寬代號075，帶寬bs=19.1mm。 2.2.3第一自由度諧波減速器選擇[6] 由B3扁平式諧波減速器的規(guī)格和額定功率表知，選用機(jī)型40，速比65，代號為：XB3-40-65-1-3/3。 該諧波減速器最高輸入轉(zhuǎn)速可達(dá)3500r/min；輸出扭矩10 N·m。 電機(jī)工進(jìn)轉(zhuǎn)速為15r/min×i=15×65=975r/min，扭矩MGJ=0.28144 N·m。 電機(jī)快進(jìn)轉(zhuǎn)速為20r/min×i=20×65=1300r/min，扭矩MKJ=0.03144 N·m。 因此，無論工進(jìn)、快進(jìn)，該諧波減速器在傳遞功率和扭矩上均有很大的安全裕度。 2.2.4第二自由度電機(jī)校核 a第二自由度各轉(zhuǎn)動慣量折算到電機(jī)軸2上的等效轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算 Y軸的轉(zhuǎn)動慣量為： JY∑=MTR42+M2R52=3×2602+2×2002=2828㎏·㎝2 設(shè)諧波減速器轉(zhuǎn)動慣量Jx≈4kg·cm2。從資料中查到K10自鎖電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量較小，可忽略不計(jì)，即JD2≈0。因此，自由度θ1傳動系統(tǒng)上所有的慣量折算到電機(jī)軸1上的等效轉(zhuǎn)動慣量為: = 2.70 kg·cm2 帶入數(shù)據(jù)得J2∑=2.70 kg·cm2。 b第二自由度軸校核 1.最大切應(yīng)力校核 小臂重力對軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩M1= GTR4+ G2R5=11.8 N·m。啟動加速度對軸產(chǎn)生的加速度轉(zhuǎn)矩為Mka′= JY∑/i=0.65m。故軸危險(xiǎn)截面所受最大轉(zhuǎn)矩為: Mmax= M1+ Mka′=12.45 轉(zhuǎn)距產(chǎn)生的切應(yīng)力： τ1max=Mmax/Wp=1.61<<[τ] 2.最大正應(yīng)力校核 小臂重力對軸產(chǎn)生的彎矩為M2=GT×（R3－R1）=4.5N·m。對軸產(chǎn)生的正應(yīng)力為： τ2max=M2/Wy=1.2<<[τ] 故軸的需用滿足使用要求。 c自鎖電機(jī)2的校核 由于小臂是在第二自由度軸的電機(jī)驅(qū)動下轉(zhuǎn)動的，所以當(dāng)電機(jī)停電后，小臂由于重力的作用，會自動掉落，所以要求小臂傳動能夠自鎖。因此，第二自由度軸不能采用普通的電機(jī)，應(yīng)選用自鎖電機(jī)。 最大靜轉(zhuǎn)矩校核 電機(jī)空載啟動力矩為Mkq=Mka+Mkf+Mo 在本課題中，第一自由度軸沒有采用滾珠絲杠傳動，所以滾珠絲杠預(yù)緊附加摩擦力矩等于零，即Mo=0。設(shè)摩擦力矩可忽略不計(jì)，則僅剩加速力矩Mka，即Mkq≈Mka。Mka=J2∑，設(shè)電機(jī)在1秒內(nèi)啟動完畢，θ1軸達(dá)到最高空行程速度120（°）/s,電機(jī)軸△n=120°i=120o×65=7800 o，△t=1s,=△n/△t=136.14(s-2), 則： Mka= J2∑×10-2N·cm=2.7×136.14×10-2=3.68cm=0.0368m 電機(jī)名義啟動力矩為Mmq=Mjmax，三相六拍運(yùn)行λ=0.866，電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax=0.784N· m，因此Mmq=0.866×0.784=0.679 N·m。 Mkq《Mmq，所以初選電機(jī)滿足最大靜轉(zhuǎn)矩校核要求。 啟動矩頻特性校核 電機(jī)啟動時(shí)具有一定的啟動頻率，還需要校核啟動矩頻特性，保證啟動時(shí)電機(jī)不會丟步。為了保證平穩(wěn)性，突跳啟動是不可取的，一般需要升降速過程。 圖（a）表示按指數(shù)曲線升降速；圖（b）表示按直線過渡升降速；圖（c）表示將fmax分成若干級，啟動脈沖以階梯變化來實(shí)現(xiàn)升速過渡，只要突跳頻率分級后不大，不出現(xiàn)失步現(xiàn)象是可以的。但是，從理論上來講，突跳是在瞬間完成的，時(shí)間趨于零，角加速度還是很大的，因此可以按圖（d）方式階梯變化。 圖2-6 步進(jìn)電機(jī)升降速過程 電機(jī)使θ2軸在△t時(shí)間內(nèi)從靜止升速到120（°）/s的速度，則電機(jī)的頻率要從f0=0在△t時(shí)間內(nèi)升到fmax=7800（°）／θb=5200HZ?，F(xiàn)分為5個(gè)階段升速，每階段升速時(shí)間0.25s，延時(shí)0.05s，升速頻率fq=5200／5=1040 HZ?？偟纳贂r(shí)間為△t=（0.25+0.05）×4+0.25=1.45s。 空載啟動，不計(jì)摩擦，則電機(jī)空載啟動力矩為空載加速力矩，即： Mkq=Mka=J2∑ =△n/△t=(1040×15o)× Mkq=2.7×108.9×10-2=2.94cm=0.0294m 查步進(jìn)電機(jī)70BF003啟動頻率特性曲線，Mkq=2.94cm對應(yīng)的允許啟動頻率fyq=1300 HZ，fq=1040 HZ，fq＜fyq。因此，按（d）方式進(jìn)行階梯啟動不會丟步。 運(yùn)行矩頻特性校核 快速進(jìn)給時(shí)是空載，即球面SCARA機(jī)器人末端操作器不進(jìn)行作業(yè)加工。電機(jī)快速進(jìn)給力矩為MKJ=Mkf+M0。本課題中，M0=0，Mkf很小，現(xiàn)設(shè)近似于啟動加速力矩，即Mkf≈2.94N·cm，因此電機(jī)快速進(jìn)給力矩為MKJ≈2.94cm。電機(jī)快速運(yùn)行頻率為fkJ=fmax=5200 HZ。查步進(jìn)電機(jī)70BF003運(yùn)行矩頻特性曲線可知，對應(yīng)MKJ=2.94 N·cm的允許快進(jìn)頻率為fykJ=16000 HZ，fkJ＜fykJ，校核合格，快進(jìn)時(shí)不會丟步。 工作進(jìn)給時(shí)，電機(jī)工進(jìn)力矩為MGJ=Mt+M0+Mf。本課題中，M0=0，Mf仍可設(shè)為Mf=2.94N·cm。工作負(fù)載沿z軸方向，F(xiàn)z=5N，并通過工件球心。現(xiàn)在設(shè)球面機(jī)器人工作負(fù)載荷Fz引起的側(cè)力Fx=Fy=0.5Fz=2.5N，工件直徑φ=20cm。因此，Mt=φFy／2=2.5×10=25N·cm，MGJ=Mt+Mf=27.94 N·cm。已知θ1的最高工進(jìn)速度nG1=90（°）/s，i=65，θb=1.5°，因此電機(jī)工作進(jìn)給運(yùn)行頻率為fGJ=90°×65／1.5°=3900 HZ。查步進(jìn)電機(jī)70BF003運(yùn)行矩頻特性曲線，與MGJ=27.940 N·cm相對應(yīng)的允許工進(jìn)頻率為fyGJ=8000 HZ，fGJ＜fyGJ，因此在工進(jìn)時(shí)步進(jìn)電機(jī)不會丟步。 2.2.5諧波減速器的選擇[1] 查B3扁平式諧波減速器的規(guī)格和額定功率表知，選用機(jī)型40，速比65，代號為：XB3-40-65-1-3/3。 該諧波減速器最高輸入轉(zhuǎn)速可達(dá)3500r/min；輸出扭矩10 N·m。 電機(jī)工進(jìn)轉(zhuǎn)速為15r/min×i=15×65=975r/min，扭矩MGJ=0.27991 N·m。 電機(jī)快進(jìn)轉(zhuǎn)速為20r/min×i=20×65=1300r/min，扭矩MKJ=0.02991 N·m。 因此，無論工進(jìn)、快進(jìn)，該諧波減速器在傳遞功率和扭矩上均有很大的安全裕度。 2.2.6第三自由度電機(jī)校核 直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動機(jī)械能而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的裝置；結(jié)構(gòu)多樣，可以根據(jù)需要制成扁平型、圓筒型或盤型等各種形式；可以采用交流電源、直流電源或脈沖電源等各種電源進(jìn)行工作；不同種類具有截然不同的工作特點(diǎn)，可以根據(jù)需要選擇。能滿足高速、大推力的驅(qū)動要求，也能滿足低速、精細(xì)的要求，如步進(jìn)直線電動機(jī)[9]。 （1）轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算 電機(jī)3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 JD3=0.015kg·cm2 絲杠轉(zhuǎn)動慣量 Js=0.78×24×14×10-3=0.18 ㎏·㎝2 移動質(zhì)量折算到絲杠軸慣量 Jm==0.0032㎏·㎝2，（已知移動件質(zhì)量為Mm=0.5kg） 傳動系統(tǒng)各運(yùn)動部件慣量折算到電機(jī)3軸上總等效轉(zhuǎn)動慣量為 J3∑=JD3+ ( Js + Jm)/i2=0.58㎏·㎝2 （2）最大靜轉(zhuǎn)矩校核 空載啟動力矩為：Mkq=Mka+Mkf+Mo （2-10） 其中：加速力矩 Mka= J3∑×2πnmax×10-2/60t 電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為絲杠最大轉(zhuǎn)速的i倍，絲杠最大轉(zhuǎn)速在動負(fù)載校核中已經(jīng)算出ns=600r/min，所以nmax=600×1.5=900r/min，加速時(shí)間預(yù)定為1s，則Mka=1.06N·cm。 絲杠預(yù)緊附加摩擦力矩 M0= 預(yù)緊力FYJ=Fm／3=5.375／3=1.79N；L0=0.5cm；傳動總效率η=0.8；絲杠未預(yù)緊時(shí)傳動效率：η0=0.9；i=1.5；則M0=0.023 N·cm。 空載摩擦力矩很小，現(xiàn)在設(shè)為2M0，即 Mkf=0.045 N·cm 因此，空載啟動力矩 Mkq=1.064+0.045+0.0225=1.13 N·cm 滿足最大靜轉(zhuǎn)矩校核，Mkq≤λMjmax=0.866×19.6=16.97 N·cm（三相六拍運(yùn)行λ=0.866；Mjmax=0.196 N·m。） （3）啟動矩頻特性校核 最大運(yùn)行頻率fmax=vmax／δp=50／0.01388=3600Hz。 分為三個(gè)階梯啟動。每個(gè)階梯啟動頻率為fq=fmax／3=1200Hz，在0.25s內(nèi)完成升速，0.05s過渡，則相應(yīng)的角加速度為 ε=△n/△t, △n=1200×1.5×π/180 s-2, △t=0.25, ε=125.66 s-2 加速力矩Ma=J3∑ε×10-2=1.42 N·cm，M0=0.023 N·cm，Mkf=0.045 N·cm，則空載啟動力矩為 ＝1.49 N·cm 空載啟動頻率為 fq=1200Hz 滿足要求。啟動時(shí)間為△t=（0.025+0.05）×2+0.25=0.85s。 （4）運(yùn)行矩頻特性校核[10] 快速進(jìn)給vmax=50mm/s，快速進(jìn)給力矩MKJ=Mkf+M0，其中M0=0.023 N·cm；Mkf為快速進(jìn)給時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩，本課題不同于工作臺進(jìn)給系統(tǒng)，Mkf較小，設(shè)Mkf=2M0=0.045 N·cm，因此，電機(jī)快速進(jìn)給力矩MKJ=0.068 N·cm，電機(jī)快速運(yùn)行頻率fKJ=3600Hz，滿足要求。 工作進(jìn)給vGJ=40mm/s，工作進(jìn)給力矩MGJ=Mt+M0+Mf。M0=0.025 N·cm，Mf=0.045 N·cm，Mt為工作負(fù)載折算到電機(jī)軸上的力矩Mt=FmL0／2πηi，F(xiàn)m=5.38N，L0=0.5cm，η=0.8，i=1.5，Mt=0.36 N·cm，則MGJ=0.42N·cm。電機(jī)工作進(jìn)給頻率fGJ=vGJ／δP=40／0.01388=2880Hz。 因此，電機(jī)工作進(jìn)給力矩MGJ=0.42 N·cm，電機(jī)工作進(jìn)給頻率fGJ=2880Hz，滿足要求。 2.2.7球面SCARA機(jī)器人外形圖 圖2-7 球面SCARA機(jī)器人外形圖 3 Pro/E軟件簡介[11] Proe是美國PTC公司旗下的產(chǎn)品Pro/Engineer軟件的簡稱。Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）是美國參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）的重要產(chǎn)品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。 1. proe的概述 在中國也有很多用戶直接稱之為“破衣”。1985年，PTC公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER誕生了。經(jīng)過10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEER WildFire6.0（中文名野火6)。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER還提供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能的綜合性MCAD軟件。 2. proe的特點(diǎn)和優(yōu)勢 經(jīng)過20多年不斷的創(chuàng)新和完善，pore現(xiàn)在已經(jīng)是三維建模軟件領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊之一，它具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢： 參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能 Pro/Engineer是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。 單一數(shù)據(jù)庫 Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何　一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價(jià)格也更便宜。 全相關(guān)性：Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型：Pro/ENGINEER使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了Pro/ENGINEER獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 裝配管理：Pro/ENGINEER的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 4 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取的安全措施[12] 機(jī)器人的運(yùn)行特性與其他設(shè)備不同。機(jī)器人以高能掠過比其機(jī)座大的空間，機(jī)器人手臂的運(yùn)動形式和啟動很難預(yù)料，且可能隨生產(chǎn)和環(huán)境條件而改變。 在機(jī)器人驅(qū)動器通電情況下，維修及編程人員有時(shí)需要進(jìn)入其限定空間。且機(jī)器人限定空間之間或其他相關(guān)設(shè)備的工作區(qū)之間可能相互重疊而產(chǎn)生碰撞，擠壓或由于夾持器松脫而使工件飛出等危險(xiǎn)。 4.1 安全要求 安全防護(hù)措施的選擇和設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)器人的應(yīng)用、類型及與其他相關(guān)設(shè)備的關(guān)系，該設(shè)計(jì)和選擇必須適合正在進(jìn)行的工作，并且使得示教編程、設(shè)定、維護(hù)、程序驗(yàn)證及故障查找要求設(shè)備布局緊湊時(shí)，也能安全操作。 基本要求： a為防止機(jī)器人誤動作產(chǎn)生的危險(xiǎn)性，應(yīng)具有異常狀態(tài)檢測、顯示、報(bào)警、緊急停機(jī)等安全防護(hù)功能。 　　b為防止其他人員誤入危險(xiǎn)區(qū)，應(yīng)具有異常檢測、顯示、報(bào)警、緊急停機(jī)等安全防護(hù)功能。 　　c附屬設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)具有異常檢測、顯示、報(bào)警、緊急停機(jī)等安全防護(hù)功能。　 d由于機(jī)器人系統(tǒng)的故障而停機(jī)時(shí)，應(yīng)具有顯示、通知外部的功能。 e為確保在危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行示教作業(yè)的安全性，機(jī)器人應(yīng)具有安全動作速度的功能，機(jī)器人慢速運(yùn)動的最大值不超過0.25m/s。　 f在特殊環(huán)境中使用的機(jī)器人，應(yīng)具有適應(yīng)環(huán)境的安全防護(hù)功能?！? g控制裝置面板上各操作鍵應(yīng)設(shè)動作方向標(biāo)記，與操作機(jī)各軸動作方向標(biāo)記相一致?！? h控制裝置與操作機(jī)上要有醒目的安全標(biāo)志。 i機(jī)器人系統(tǒng)、動力裝置等都要分別設(shè)置可靠的接地端子。 4.2 實(shí)施方法 在設(shè)計(jì)和布置機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，為使操作員、編程員和維修人員能得到恰當(dāng)?shù)匕踩雷o(hù)，應(yīng)按照機(jī)器人制造廠的規(guī)范進(jìn)行。為確保機(jī)器人及其系統(tǒng)與預(yù)期的運(yùn)行狀態(tài)相一致，則應(yīng)評價(jià)分析所有的環(huán)境條件，包括爆炸性混合物、腐蝕情況、濕度、污染、溫度、電磁干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)和振動等是否符合要求，否則應(yīng)采取相應(yīng)的措施。 為了減小已知的危險(xiǎn)和保護(hù)各類工作人員的安全，在設(shè)計(jì)機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)器人系統(tǒng)的作業(yè)任務(wù)及各階段操作過程的需要和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的結(jié)果，選擇合適的安全防護(hù)裝置。所選用的安全防護(hù)裝置應(yīng)按制造廠的說明進(jìn)行使用和安裝。 5 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會，我的課題是對球面SCARA機(jī)器人機(jī)械部分設(shè)計(jì)，機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括確定機(jī)器人的外形尺寸和工作空間，擬定機(jī)器人各環(huán)節(jié)的總體傳動方案和主要技術(shù)參數(shù)的確定，以及三個(gè)自由度軸的校核。 通過這次完整的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識以及解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的老師袁健給了我很大的幫助，還有我的同學(xué)，在此，謝謝他們！ 參考文獻(xiàn) [1]吳振彪，胡均安.機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京：中國人民大學(xué)出版社,2000. 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