气动比例控制汽车座椅刚度试验机设计+CAD图纸(4)
经过近十年的努力，我国在工业机器人应用工程的开发方面已具有相当的实力，已有一支了解企业的需求，能开发出符合实际使用条件应用工程，成本低，服务及时，具备与国外公司的竞争能力，因此加强工业机器人应用工程的开发，并围绕应用工程的需要进行工业机器人新产品的开发，使之具有一定的规模化生产能力，这样可以促进我国企业的技术进步和提高竞争力，同时工业机器人的应用也可形成具有一定规模的产业。
国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：
1.工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操做和文修)，而单机不断下降，平均单机价格从1991年的10.3万美元降至2002年的6.5万美元。
⒉ 机械结构向模块化、可重构化发展。 例如关节模块中的伺服电机、减速机检测系统三位一体化，由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机，国外已有模块化装配机器人产品问世。
⒊ 工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日渐小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性。
2 总体分析
2.1 自由度分析
该机械手臂用于对座椅上下左右四个位置施加作用力以测量其刚度。整个机械臂安装在一个水平移动装置上，移动距离为1.5m；大臂关节为转动关节,回转角度范围为90°；小臂相对于大臂可转动，摆动范围为90°；小臂末端的手腕也可以转动，转动范围为-60°到+60°；手腕的末端安装一个气缸
系统共4个自由度，分别是基座水平移动、肩部俯仰、肘部俯仰、腕部俯仰。
2.2 各关节结构原理及分析
根据功能要求，在设计时将其分为腰部移动机构，大臂转动机构，小臂转动机构，手腕转动机构。
腰部移动机构实现整个机械臂的横向水平移动，由电机转动，带动减速器，丝杠螺母机构，从而实现机械臂的水平运动。
大臂传动机构实现大臂俯仰动作。电机带动减速器驱动小齿轮，通过小齿轮带动大齿轮，大齿轮与大臂机构固定连接，从而实现大臂俯仰动作。
小臂转动机构实现小臂的俯仰动作。电机带动减速器驱动小链轮、大链轮，大链轮与小臂固定连接，实现小臂俯仰运动。
腕部转动机构与小臂相同。
2.3 电机布局分析
机器人的结构布局，对其综合性能有很大影响。腰部移动的电机1就安装在机座上；对于驱动大臂关节转动的电机2则应该放置到腰部部件上，把电机2安装在机器人的腰部直接驱动齿轮。小臂关节是通过电机带动链传动，所以可以将电机3安装在大臂上，降低整个机械臂的重心，提高其稳定性。对于腕部的转动，电机安装在小臂上开始端，通过链传动控制其转动。
3 总体设计思路
3.1 设计思路及内容
3.1.1驱动方式设计
通常，机器人驱动方式有以下四种[4]：
（1）步进电机 可直接实现数字控制，控制结构简单，控制性能好，而且成本低廉；通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制；位置误差不会积累；步进电机具有自锁能力（变磁阻式）和保持转矩（永磁式）的能力，有利于控制系统的定位。但步进电机基本上不具有过载能力，功率偏大者，体积较大，并且其空间分辨率较低；功率较小者，只适于传动功率不大的关节或小型机器人。
（2）直流伺服电机 直流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动力矩，相对功率大及快速响应等特点，并且控制技术成熟。但其结构复杂，体积偏大，成本较高，而且需要外围转换电路与微机配合实现数字控制。若使用直流伺服电机，还要考虑电刷放电对实际工作的影响。