工业机器人机构原理与设计(2)

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2.4 机器人小臂回转结构设计13

2.5 机器人腕关节俯仰结构设计17

2.6 机器人手爪回转结构设计20

3 结构有限元分析23

3.1 肩关节的有限元分析23

3.2 大臂的有限元分析24

3.3 小臂的有限元分析26

结论 29

致谢 30

参考文献32

1 绪论

1.1 课题背景及研究的意义

机械制造行业，在各项行业中算是属于工作强度比较大劳动量也很大的行业，并且有的机械产品的生产环境对生产者就是操作的工人会产生一定的危害。长期在生产线上劳动的工人除了工作繁重，还可能面临这些潜在的危险：热处理环节的高温高压、飞速旋转的电机、易燃易爆物品等等。这些都可能危害劳动工人的生命健康。同时这些潜在的问题不仅可能对工人身体造成伤害，还会因为工人的不适耽误生产进程，以及影响产品的质量。而工业机器人是面向工业多个领域的多关节机械手，或者是多自由度的机器装置。它可以忽略人体所不能承受的环境问题，并且还能自动按照程序有条不紊的持续进行工作，是靠自身动力和控制能力来实现功能的一种比较智能的机器。它的出现，不仅代替了部分危险环境下的工人，同时还能提高生产效率，稳定、提高了产品质量。换句话说，工业机器人就是用机器代替了工人的人工劳动，重复的不知疲劳的把工件由某个地方移动到指定的某个工作位置，或者按照要求允许工人可以操纵工业机器人对产品进行加工。

1.2国内外的现状以及发展趋势

在国外，机器人的诞生地是美国。早在1962年美国就研制出世界上第一台工业机器人，并且发掘了工业机器人的使用价值，一直不断地发展研究。自此美国机器人技术先进，基础雄厚，是世界上的机器人强国之一。在亚洲，工业机器人产业在日本经过一段不太长的时间后，也已迅速发展起来。同时日本在经过不断发展后一跃成为“工业机器人王国”，并且日本工业机器人的保有量一直远远超过其它国家。除了美国和日本，德国智能机器人的研究和应用在世界上同样处于领先地位，且工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。同全球这些研究成果属于前沿的机器人大国相比，我们国产的工业机器人开始发展的时间比较迟，而真正大规模大批量的进入商用和工厂生产仅是在近几年发生的事情。但是，国产工业机器人经过迅速发展已经开始服务于国内诸多机械制造企业的生产线上，机器人技术也得到了充分的发展，甚至某些关键技术已达到或接近了国际先进水平。但总的说来，我国仍是一个工业机器人的消费市场，而不是大规模的生产市场，工业机器人的生产行业还需要进一步研究发展并扩大。文献综述

20世纪90年代发展至今，应用机器人技术已经开始成为工业发展的一种趋势，并且机器人技术开始从制造领域扩充到众多其他领域，某些先进的特种机器人技术已成为研究和发展的主要方向。因为工业机器人可以在极度恶劣的情况下工作，解决了很多人力所不能的问题。同时这种研究又正在不断地向智能化、模块化、系统化、微型化、多功能化以及高性能化的方向发展。就现在的行业前景来看，我国机器人技术在未来可以将以下几点发展作为研发的重点: 一是在危险、恶劣等环境作业下的机器人。主要有防暴、星球探测、高压带电清扫、油汽管道清淤等，这类机器人的出现降低了工人在此类工作时的危险系数; 二是仿生工业机器人。主要有移动机器人，无线遥控操作机器人等，这类机器人利用生物的某些特性融合成自身特点，可以成为很好的应用于比较特殊的场合; 三是医药行业、建筑行业、机械加工行业等行业机器人。其整体发展趋势是智能化、低成本、微型化、高可靠性和易于集成控制。国外有研究微型送药机器人，可以利用微型机器人将药物送到指定位置，不仅药物见效快，同时人体并没有任何不适，这对以后的医疗将会是一个很显著的进步。总的来说，机器人的发展前景很广阔，同样的工业机器人会越来越显示出自己在工厂生产中不可替代的地位。