三自由度教学实验机器人设计

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1、-12-辽宁科技大学成人教育学院毕业设计（论文）三自由度教学实验机器人设计摘要机器人技术是一门综合了机械与精密机械，微电子与计算机，自动控制与驱动，传感与信息处理以及人工智能等学科的最新研究成果的高新技术，是典型的机电一体化技术。机器人的研究与应用水平是一个国家经济实力和科技发展水平的反映，是参与国际竞争的基础。本设计只是对机器人的机械方面作了入门学习。第一章首先综合了各权威的机器人定义后又对机器人的定义作了一个总结。然后以一定的篇幅回顾了机器人的历史，介绍了我国机器人的发展现状和机器人的分类及应用。第二章介绍了本设

2、计中机器人的工作原理，对此设计中的机器人运动形式的选择和机器人的机械系统做了介绍，并且对几种方案做了比较和选择。第三章介绍了标准件的选择，首先对各电机的特点进行了介绍和比较，然后根据传动效率和转速要求选择了电机和减速器的型号。第四章是一些主要零部件的设计，并给出了设计原理，计算数据及结果，对传动中比较重要的腰进行了必要的校核。第五章主要是机器人的运动学分析。首先介绍了运动学分析中要用到的数学知识，并在此基础上建立了机器人的运动学方程，并推导部分结果。关键词：机器人，机电一体化，运动学.1概论1.1机器人的概念人们一直

3、在试图为自己的研究对象下一个明确的定义———————就像其他所有的技术领域一样———-12--12-辽宁科技大学成人教育学院毕业设计（论文）但始终未能如愿。关于机器人的概念，真有点像盲人摸象，仁者见仁，智者见智。在此。摘录一些有代表性的关于机器人的定义：牛津字典：科幻作家阿西莫夫提出的机器人三原则：第一，机器人不能伤害人类，也不能眼见人类受伤害而袖手旁观；第二，机器人必须绝对服从人类，除非人类的命令以第一条相违背；第三，机器人必须保护自己不受伤害，除非这与上述两条相违背。日本著名学者加藤一郎提出的机器人三要件：1.具

4、有脑、手、脚等要素的个体；2.具有非接触传感器（眼，耳等）和接触传感器；3.具有用于平衡和定位的传感器。美国机器人协会（RIA---RobotinstituteofAmerican）：一种用于搬运材料、部件、工具或其它特种装置的可重复编程的多功能操作机。（Areprogrammablemultifunctionmanipulatordesignedtomovematerials，partsorspecializeddevicesthroughvariableprogrammedmotionsfortheperform

5、ance偶发啊varietyoftasks。）日本工业机器人协会（JIRA-RobotIindustrialRobotAssossociation）：（Anall-purposemachineepuippedwithamemoryandend-effectors）世界标准化组织：机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。中国（原机械工业部）：工业机器人是一种能自动定位控制、可重复编程、多功能多自由度的操作机，它能搬运材料零件或夹持工具，用以完成各种作业。细细分析以上定义，可以看出，真对2同一

6、对象所作的定义，其内涵有很大的区别，有的注重其功能，有的则偏重于结构，这也就难怪对同一国家关于机器人数量的统计，不同资料的数据会有很大的差别。虽然现在还没有一个严格而准确的普遍被接受的机器人定义，但我们还是希望能对机器人做些本质性的把握。首先，机器人是机器而不是人，它是人类制造的替代人类从事某种作业的工具，它只能是人的某些功能的延伸。在某些方面，机器人可具有超越人类的能力，但从本质上说机器人永远不可能全面超越人类。其次，机器人在结构上具有一定的仿生性。很多工业机器人模仿人的手臂或躯体结构，以求动作灵活，海洋机器人则在

7、一定程度上模仿了鱼类结构，以期得到最小的水流助力。第三，现代机器人是一种机电一体化的自动装置，其典型特征之一是机器人受微机控制，具有编程的功能。1.2机器人发展历史1.2.1机器人发展概况-12--12-辽宁科技大学成人教育学院毕业设计（论文）机器人（robot）这一名词的出现，只是近代的事情，但关于机器人这一思想的渊源，却可以追溯到遥远的古代。在古希腊、古代中国和古代日本的历史文献中，都有自动玩偶和自动作业机的记载，记录了古人设计自动机械替代人工劳动或从事娱乐的实践活动。它们在不同程度上体现了人类拓展自身能力，甚至

8、是自我复制的原始是想。但用现代的眼光来看，这些机械充其量不过是一些具有一定技巧的自动装置而已。现代机器人的出现是20世纪中期的事情。当时，数字计算机已经出现，电子技术也有了长足的发展，在产业领域出现了受计算机控制的可编程的数控机床，与机器人技术相关的控制技术和零部件加工有了扎实的基础。另一方面，人类需要开发自动机械，替代人去从事一些恶劣环境下的