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摘要 Ⅰ
1机器人国内外发展状况 1
1.1机器人的概念及定义 1
1.2机器人国内外发展概况 2
1.2.1机器人的概述 2
1.2.2机器人的发展 3
2机器人总体设计 4
2.1 机器人的技术参数 4
2.2机器人的坐标形式 4
2.3 机器人设计方案论证 7
2.4机器人总体方案设计 7
2.4.1运动方案设计 7
2.4.2传动系统方案设计 8
2.5机器人工作原理介绍 8
3手臂纵向移动部件的设计 9
3.1 手臂纵向移动部件 9
3.2电机的选择 10
3.2.1电机概述 11
3.2.2电机分类 11
3.2.3电机的选择 12
3.3滚珠丝杠 12
3.3.1概述 12
3.3.2丝杠分类 13
3.3.3丝杠的选择 14
3.4.联轴器与电机底座的设计 14
3.4.1联轴器的概述 14
3.4.2联轴器的分类 14
3.4.3联轴器的选择 15
3.4.4计算联轴器的计算转矩 15
3.5导向装置的设计 16
3.6缓冲装置的设计 16
4机器人运动分析 16
4.1机器人简图 17
小结 19
参考文献 20

1机器人国内外发展状况
机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。
目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义：
工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。
工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。
工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高级逐步完善，它的发展过程可分为三代：
第一代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机器人，它主要由手部、臂部、驱动系统和控制系统组成。它的控制方式比较简单，应用在线编程，即通过示教存贮信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作。
第二代机器人是带感觉的机器人。它具有听觉、触觉、视觉等进行反馈的能力。其控制方式比第一代工业机器人要复杂得多，这种机器人从1980年开始进入了实用阶段，不久即将普及应用。
第三代工业机器人即智能机器人。这种机器人除了具有触觉、视觉等功能外，还能够根据人给出的指令认识自身和周围的环境，识别对象的有无及其状态，再根据这一识别自动选择程序进行操作，完成规定的任务。并且能跟踪工作对象的变化，具有适应工作环境的功能。这种机器人还处于研制阶段，尚未大量投入工业应用。
1.1机器人的概念及定义
目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义。
工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。
工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种作。
国际上，关于机器人的定义主要有如下几种：
英国牛津字典的定义：“机器人是貌似人的自动机，具有智力的和顺从于人的但不具人格的机器”。
美国机器人协会的定义：“机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手”。
日本工业机器人协会的定义：“工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。
美国国家标准局的定义：“机器人是一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。
1.2机器人国内外发展概况
1.2.1机器人的概述
美国是机器人的故乡，1959年，美国联合控制公司研制成世界上第一台机器人样机，取名“尤尼曼特”，它是以液压为动力，并具有学习能力的机器人，一教即会，引起了人们极大的兴趣，曾轰动一时。1962年成立了“尤尼曼特”机器公司，正式定型生产“尤尼曼特”机器人。无独有偶，美国机械公司与此同时也研制成一台名叫“维塞特兰”的机器人，与“尤尼曼特”相比，不仅“脑子”构造略有差别，就连体形、运动坐标也大不相同，判若两人。随后日本、德国等发达国家都纷纷相继仿制和开发机器人。在以后20年的漫长岁月里，不管机器人有多大变化，绝大多数机器人都是在这对机器人的基础上改进和创新的。为了方便起见，有些国家还是给机器人下了定义。美国机器人协会的定义是：“所谓机器人，是为了完成不同的作业，根据种种程序化的运动来实现材料、零件、工具或特殊装置的移动并可重新编程的多功能操作机”；日本产业机器人协会的定义为：“所谓工业机器人，是在三维空间具有类似人体上肢动作机能及认识机能，能够自行决定行动的机器（智能机器人）”；其它还有就不一一论述了。总之，现在的工业机器人已从原来的概念“纲领”工人或“通用自动机”逐步演进为从事专门任务的柔性机械。
1.2.2机器人的发展
机器人虽已步入而立之年，但机器人的大发展，却是在1980年它满20周岁以后才开始的，因此有人将这一年称之为“机器人之年”。30多年来，机器人已经历了第一代示教再现型机器人，并发展到第二代感觉型机器人，正进入第三代智能型机器人。息或程序（而不是通过运动示教）来进行操作的机器人；智能机器人——通过人工智能决定自己动作的机器人。
(1)日本的机器人概况
日本川崎重工业公司在1968年从美国恩格尔公司买得了机器人专利，开始在日本研制机器人，只用了一年多时间，该公司便生产出第一批有实用价值的机器人。日本起步虽比美国稍晚，但后来居上，它正以比美国快两倍的速度推广机器人的应用，它所生产和安装的机器人数量已大大超过美国，被誉为一号“机器人王国”。
(2)美国的机器人概况
世界上第一台机器人诞生在美国，世界上最早使用机器人的也是美国，1961年，美国通用汽车公司和Chrysler公司最先购买了第一批商业化生产的机器人系统，开创了机器人用于汽车工业的先河。1971年，通用汽车公司又第一次用机器人进行点焊。
(3)西欧的机器人概况
西欧是仅次于日美机器人的生产基地，也是日美机器人的重要市场。在西欧众多的国家中，以德国、意大利、法国、英国、瑞典和西班牙等为西欧主要生产和使用机器人的国家。
(4)前苏联的机器人概况
前苏联发展机器人的方向主要有两个：一是优先发展经济效益较高的生产部门和直接影响工人健康的场所；二是在技术水平高、操作使用条件成熟的专业化生产部门使用机器人。苏联解体以前已开始研制带有控制器（以微型计算机为基础）的更复杂和昂贵的工业机器人。前苏联还通过原经互会国家，采取协作和专业化形式加速工业机器人的生产。
(5)机器人的未来
据世界未来学预测：90年代更长时间内，世界上将出现十大变化，其中一大变化是：智能机器人将大量出现，今后50年内，这种机器人将十分普及，虽然90年代还不能普及，但技术上将有突破性进展。因此，智能机器人已成为各国高技术发展的规划的热点。
2机器人总体设计
2.1 机器人的技术参数
一 、额定负荷：   10--20Kg
二 、自由度数：    4
三 、最大线位移：手臂垂直位移500mm;      手臂水平位移500mm
四 、最大角位移：手臂相对垂直轴300度；   手腕相对纵轴90度、180度
五 、线位移速度：沿垂直轴0.1-0.5 m/s； 垂直轴0.5-1.0 m/s
六 、角位移速度：沿垂直轴60 度每秒；     垂直轴0.008-1.0度每秒
七 、加紧-松开时间：    2 s
八 、被加持零件直径：   
2.2机器人的坐标形式
工业机器人按不同的方法可分下述类型
工业机器人按操作坐标形式分以下几类：（坐标形式是指操作机的手臂在运动时所取的参考坐标系的形式。）
（1） 直角坐标型工业机器人
其运动部分由三个相互垂直的直线移动组成，其工作空间图形为长方形。它在各个轴向的移动距离，可在各个坐标轴上直接读出，直观性强，易于位置和姿态的编程计算，定位精度高，控制无耦合，结构简单，但机体所占空间体积大，动作范围小，灵活性差，难与其他工业机器人协调工作。如图2.1所示

图2.1直角坐标型工业机器人
（2）圆柱坐标型工业机器人
其运动形式是通过一个转动和两个移动组成的运动系统来实现的，其工作空间图形为圆柱，与直角坐标型工业机器人相比，在相同的工作空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大，其位置精度仅次于直角坐标型机器人，难与其他工业机器人协调工作。如图2.2所示

图2.2圆柱坐标型工业机器人
（3）球坐标型工业机器人
又称极坐标型工业机器人，其手臂的运动由两个转动和一个直线移动（即RRP,一个回转，一个俯仰和一个伸缩运动）所组成，其工作空间为一球体，它可以作上下俯仰动作并能抓取地面上或教低位置的协调工件，其位置精度高，位置误差与臂长成正比。如图2.3所示

图2.3球坐标型工业机器人
（4）多关节型工业机器人
又称回转坐标型工业机器人，这种工业机器人的手臂与人一体上肢类似，其前三个关节是回转副，该工业机器人一般由立柱和大小臂组成，立柱与大臂见形成肩关节，大臂和小臂间形成肘关节，可使大臂做回转运动和俯仰摆动，小臂做仰俯摆动。其结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，能与其他工业机器人协调工作，但位置精度教低，有平衡问题，控制耦合，这种工业机器人应用越来越广泛。如图2.4所示

图2.4多关节型工业机器人
（5）平面关节型工业机器人
它采用一个移动关节和两个回转关节，移动关节实现上下运动，而两个回转关节则控制前后、左右运动。这种形式的工业机器人又称装配机器人。在水平方向则具有柔顺性，而在垂直方向则有教大的刚性。它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配，如在电子工业的插接、装配中应用广泛。如图2.5所示

图2.5平面关节型工业机器人
工业机器人按驱动方式分以下几类：
（1）气动式工业机器人 这类工业机器人以压缩空气来驱动操作机，其优点是空气来源方便，动作迅速，结构简单造价低，无污染，缺点是空气具有可压缩性，导致工作速度的稳定性较差，又因气源压力一般只有6kPa左右，所以这类工业机器人抓举力较小，一般只有几十牛顿，最大百余牛顿。
（2）液压式工业机器人 液压压力比气压压力高得多，一般为70kPa左右，故液压传动工业机器人具有较大的抓举能力，可达上千牛顿。这类工业机器人结构紧凑，传动平稳，动作灵敏，但对密封要求较高，且不宜在高温或低温环境下工作。
（3） 电动式工业机器人 这是目前用得最多的一类工业机器人，不仅因为电动机品种众多，为工业机器人设计提供了多种选择，也因为它们可以运用多种灵活控制的方法。早期多采用步进电机驱动，后来发展了直流伺服驱动单元，目前交流伺服驱动单元也在迅速发展。这些驱动单元或是直接驱动操作机，或是通过诸如谐波减速器的装置来减速后驱动，结构十分紧凑、简单。
2.3 机器人设计方案论证
经小组讨论，鉴于直角坐标型机器人没有旋转运动自由度，不能完成任务书所给要求，关节型机器人结构要求高，不易于完成结构与传动设计，且设计成本高于其他两种机型，故确定选用圆柱直角坐标型机器人作为此次毕业设计的最终方案。
2.4机器人总体方案设计
2.4.1运动方案设计
该机器人的自由度数为四，主要分为机身回转部分，手臂纵向移动，手臂横向移动，手爪的旋转这四个部分，每个部分有一个自由度。其中机身回转部件是靠电机是带动减速器等装置来提供回转自由度，从而带动整个机器的运动。机器人的手臂纵向移动是靠电机带动滚珠丝杠来提供移动的，而机器人横向移动也是靠电动机带动滚珠丝杠提供伸缩性能的，手爪是靠汽缸来带动的。
2.4.2传动系统方案设计
根据动力和速度参数，选择驱动方式，机身回转是靠电机带动联轴器，然后连接减速器，减速器连接小齿轮，小齿轮带动大齿轮，大齿轮带动转盘,转盘带动机身以上部分的回转机器人的手臂纵向移动是靠电机驱动，其传动装置是带动滚珠丝杠和一个滑块来提供移动的，而机器人横向移动也是靠电动机带动滚珠丝杠提供伸缩性能的，手爪是靠汽缸来带动类似齿轮齿条的来进行抓放，和汽缸来进行旋转运动。
2.5机器人工作原理介绍
机器人的组成部分与人类极为类似。一个典型的机器人有一套可移动的身体结构、一部类似于马达的装置、一套传感系统、一个电源和一个用来控制所有这些要素的计算机“大脑”。从本质上讲，机器人是由人类制造的“动物”，它们是模仿人类和动物行为的机器。
一般的工业机器人的工作原理:
电机驱动，用曲轴或者皮带或者链条把旋转运动变成其他方式的运动，用逻辑电路控制电机往复旋转，人控制逻辑电路 。如下图2.1所示

图2.6直角坐标机器人
3手臂纵向移动部件的设计
3.1 手臂纵向移动部件
手臂纵向移动部件包括以下几个主要部件：电机、丝杠、电磁制动器、联轴器、电机底座、底座、导向柱、汽缸、轴承挡圈、固定导向轮、顶板等。
绘制的顶板如图3.1所示、固定导向轮如图3.2所示、轴承挡圈如图3.3所示

图3.1顶板

图3.2固定导向轮

图3.3轴承挡圈
下面主要介绍这些组件的工作原理：
用联轴器与电机转轴相连。电机转动带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠的功能是将旋转运动转化成直线运动。螺母与手臂横向移动部件连接带动手臂横向移动部件纵向移动。滚珠丝杠延伸轴与电磁制动器相接触当电机停止转动时电磁制动器迅速加紧，滚珠丝杠立即停止转动，螺母停止纵向移动，保证了运动精度。手臂纵向移动部件的导向件为两根导向柱手臂沿导向柱轴向运动，导向柱上下两端均套有缓冲橡胶圈，防止手臂横向运动部件与纵向移动部件上下两端碰撞导致部件损坏。为防止手臂横向运动部件所有重量都加载在螺母上造成螺母损坏影响精度，部件增加了 配重汽缸来承担手臂纵向移动部件重量。设置电磁制动器后当电机停止转动电磁制动器迅速响应停止丝杠转动保证运动精度。
手臂横向移动移动部件由电机驱动，通过齿形带将动力传递到滚珠丝杠机构，通过丝杠副将旋转运动转换为直线运动，然后丝杠副与手臂相连，带动手臂实现横向移动。
手臂横向移动部件的结构与工作原理
该机构的驱动元件让然是电动机。传动装置是齿形带，滚珠丝杠，导向块和导向柱。
该机构的主要运动原理是：电机通过齿形带带动滚珠丝杠，滚珠丝杠通过导向滑块和导向柱实现导向作用。进而实现手臂的横向移动。
3.2电机的选择
3.2.1电机概述
[electric machinery]泛指能使机械能转化为电能、电能转化为机械能的一切机器。特指发电机、电能机、电动机。
3.2.2电机分类
 1.按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 
2.按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。
同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。 
异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 
直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 
3.按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。 
4.按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 
驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 
控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 
5.按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 
6.按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。 
低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。 
调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。
3.2.3电机的选择
在纵向移动程中，为确保部件纵向移动精度故选择伺服电动机。伺服电动机由于转即具有起动快、灵敏度高的特点。正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性以及合成转矩特性。设置电磁制动器后当电机停止转动电磁制动器迅速响应停止丝杠转动保证运动精度。
伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。
伺服电动机有直流和交流之分；最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。目前的直流伺服电动机从结构上讲,就是小功率的直流电动机,其励磁多采用电枢控制和磁场控制,但通常采用电枢控制。
旋转电机的分类，直流伺服电动机在机械特性上能够很好的满足控制系统的要求，但是由于换向器的存在，存在许多的不足：换向器与电刷之间易产生火花，干扰驱动器工作，不能应用在有可燃气体的场合；电刷和换向器存在摩擦，会产生较大的死区；结构复杂，维护比较困难。
交流伺服电动机本质上是一种两相异步电动机，其控制方法主要有三种：幅值控制、相位控制和幅相控制。其定子上有两套绕组，在空间上相差90°电角，励磁绕组固定接在交流励磁电源上,控制绕组接在控制电压上,其中一般来自放大装置
一般地，伺服电动机要求电动机的转速要受所加电压信号的控制；转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化；电动机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电动机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。
3.3滚珠丝杠
3.3.1概述
滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠如图3.4所示

图3.4滚珠丝杠
3.3.2丝杠分类
A、滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。
B、滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。
C、滚珠丝杠的特点：
1）与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3
由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。
2）精度的保证
滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。
3）进给可能
滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。
4）刚性高?滚珠丝杠副可以加予压,由于压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部分的刚性增强)。
5）高速进给可能
滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。
3.3.3丝杠的选择
根据丝杠轴径，初步选用深沟球轴承6305
3.4.联轴器与电机底座的设计
3.4.1联轴器的概述
联轴器是机械传动中常用的部件。它主要用来联接轴与轴(有时也联接轴与其它回转零件)，以传递运动与转矩；有时也可用作安全装置。
3.4.2联轴器的分类
缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。
挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。
无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。
非金属弹性元件的挠性联轴器 在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温，故适用于高速、轻载和常温的场合。
金属弹性元件的挠性联轴器：除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较大，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。
安全联轴器 ：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等），其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。
起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。
3.4.3联轴器的选择
根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被联接两部件的安装精度等，参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。具体选择时可考虑以下几点：
1) 所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如，对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器；对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动，可选用轮胎式联轴器等具有高弹性的联轴器。
2) 联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，例如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。
3) 两轴相对位移的大小和方向。当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作过程中两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。例如当径向位移较大时，可选滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。
4) 联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器此较可靠；需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感，而且容易老化。
5）联轴器的制造、安装、维护和成本。在满足便用性能的前提下，应选用装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单，而且装拆方便，可用于低速、刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器(例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花形弹性联轴器等)，由于具有良好的综合能力，广泛适用于一般的中、小功率传动。
3.4.4计算联轴器的计算转矩
由于机器起动时的动载荷和运转中可能出现过载，所以应当按轴可能传递的最大转矩作为计算转矩。计算转矩按下式计算：
式中T为公称转矩，N·m；为工作情况系数。
确定联轴器的型号：
根据计算转矩及所选的联轴器类型，按照：≤[T]的条件由联轴器标准中选定该联轴器型号。上式中的[T]为该型号联轴器的许用转矩
校核最大转速：
被联接轴的转速n不应超过所选联轴器允许的最高转速，即n≤
协调轴孔直径：
多数情况下，每一型号联轴器适用的轴的直径均有一个范围。标准中或者给出轴直径的最大和最小值，或者给出适用直径的尺寸系列，被联接两铀的直径应当在此范围之内。一般情况下被联接两轴的直径是不同的，两个轴端的形状也可能是不同的，如主动轴轴端为圆柱形，所联接 的从动轴轴端为圆锥形。
规定部件相应的安装精度：
根据所选联轴器允许轴的相对位移偏差，规定部件相应的安装精度。通常标准中只给出单项位移偏差的允许值。如果有多项位移偏差存在，则必须根据联轴器的尺寸大小计算出相互影响的关系，以此作为规定部件安装精度的依据。
进行必要的校核：
如有必要，应对联轴器的主要传动零件进行强度校核。使用有非金属弹性元件的联轴器时，还应注意联轴器所在部位的工作温度不要超过该弹性元件材料允许的最高温度。
3.5导向装置的设计
由于手臂横向运动部件在纵向运动部件上的行程较长，且丝杠不能承受部件上部加载的载荷。故将导向装置设计为两个金属柱。为横向运动部件导向。并且承受本部件上部所施加的载荷。
3.6缓冲装置的设计
为防止手臂在行程过程中与箱壁或其他部件发生碰撞，故需在手臂两端加上缓冲装置，手臂材料选用工业用橡胶,与手臂轴采用间隙配合。
手臂箱体起着支持和固定手臂零部件，保证手臂系统运转精度、良好润滑及可靠密封等重要作用。
1.箱体要有足够的刚度
箱体在加工过程和使用过程中，因受复杂的变相载荷而引起相应的变形，若箱体的刚度不够，会引起轴承孔中心线的偏斜，从而影响丝杠的传动精度，甚至由于载荷集中导致运动副的加速损坏。因此，确定箱体尺寸与形状时，选用经验公式:2*根号下0.1t的四次方，确定箱体的壁厚为16毫米
2.合理设计肋板
在箱体的受载集中处设置肋板可以明显提高局部刚度。加强肋的布置应尽量使它受压应力以起支撑作用。
3.合理选用材料及毛坯
箱体常用灰铸铁制成。铸铁抗压性能好，并具有一定的吸振形。
4.箱体应有可靠的密封，便于传动件润滑和散热
5.箱体应有良好的结构工艺性
箱体的制造工艺性对箱体的质量和成本，以及加工、装配、使用和维修都有直接的影响。
(1)铸造的工艺性：
设计铸造箱体时，要考虑到制模、造型浇铸和清理等工艺的方便。外应力求简单，尽量减少沿拔模方向凸起的部分。
箱体壁厚力求均匀，过度平缓，金属不要局部积聚。
(2)机械加工的工艺性
箱体结构形状有利于减少加工面积，设计时应考虑减少工件与刀具的调整次数，以此来提高生产虑。
6.箱体形状应力求均匀、美观
综上所述，手臂箱体结构设计如图3.5所示

图3.5手臂箱体结构

4机器人运动分析
4.1机器人简图
其中包括4个自由度，两个旋转自由度和两个移动自由度。
如图4.1所示：

图4.1机器人机构原理图
手臂部件是机器人的主要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们作空间运动。
1.手臂设计的基本要求：手臂应承载能力大、刚度好、自重轻
（1）根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸
（2）提高支撑刚度和合理选择支撑点距离
（3）合理布置作用力的位置和方向
（4）注意简化结构
（5）提高配置精度
2.手臂运动速度要高，惯性要小
（1）减少手臂运动件的重量
（2）减少手臂运动件的轮廓尺寸
（3）减少回转半径
3.手臂动作应该灵活
为了减少手臂运动之间的磨擦阻力，应尽可能用滚动摩擦代替滑动摩擦
总结：以上要求是相互制约的，应该综合考虑这些问题，只有这样才能设计出完美良好的手臂部件
4.手臂的典型结构
双导杆手臂伸缩结构、双活塞杆液压缸结构、活塞杆和齿轮齿结构
综合考虑，结合指导教师所给的参考资料，此次手臂结构设计采用电机驱动，丝杠副传递。手臂受力简图如图4.2所示

图4.2手臂受力简图

小结
毕业设计接近尾声,即将参加答辩，现在回过头看看心中感慨不少。毕业设计,让我们都在专业知识上有了很大的提高.现在教育界当中说基于现在高校毕业设计上的这种抄袭成风的状况就该取消毕业设计。这种说法有一定道理但是不能由于它的这些硬伤而否认其积极效果，毕业设计理想状态下是老师给定些课题由学生根据兴趣来选题,并在老师的指导下和结合各种资源来完成.可以说很能发挥个人能动性.但基于学校的立场也是很尴尬一方面毕业设计得有一定的水准另一方面学生实力上又有一定的欠缺难以完成和达到预期的目标。从上也可看出毕业设计所出的问题解决不是在于对它取缔上,而是出在教学上了及相关标准的不合理之处。再者学生水平上的欠缺只要老师水平高,学生尽力搞,学校提供必要的条件,我认为很多学生都会把毕业设计搞好,也能把它弄好,都有这个能力.问题还是出现偏差。为解决问题，我们查了不少资料，扩展了不少思路。对于这次的毕业设计我们也有很多的收获：最主要它提高了我们的自学能力，让我们通过查阅资料,参考别人的优秀作品,学到了许多书本上根本就没有的知识。最后谢谢所有在该设计阶段给予我们支持帮助的人!正是因为他们的帮助和关心才会有这个作品的诞生。才会让我们感受到成功的自信和骄傲！

参考文献
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