工业喷漆机器人研究及结构设计开题报告

一、选题的依据及意义

由于喷漆造成空气中有大量的化学物质气体和悬浮颗粒．因而对人的身体极为有害。尽管采取劳动保护措施和营养补助，但它对人体的损害是难以改变的事实。我国从事喷涂业的人数超过30万，全世界在这种岗位上的人就更多了。如何解决这个问题呢?人们自然想到了喷漆的自动化和喷漆机器人。

    采用喷漆机器人不但可以改善劳动环境，而且提高了产品的质量和稳定性，减少了废品的数量，降低了漆量和能量的消耗，提高了劳动生产率。尤其当机器人对外形复杂的产品进行喷漆时，不会造成任何遗漏，也不会出现喷得厚薄不勾的现象，因为喷漆的角度、部位、时间、轨迹等，都早已在计算机中规定好了。随着现代产品更注重个性化发展，汽车除了色彩不同外，还要求有不同的图案，这样，用机器人按照图案编程和自动换色来喷漆，将有着极大的优越性。这样的机器人不愧为多采的喷漆匠。

   可以想见，更多的“多彩的喷漆匠’’将帮助人娄从那些有害的工作环境中解脱出来，更好地装点人类多彩的空间。

二、国内外相关研究简介（述）

   近年来，国外工业机器人的发展非常迅速。据报导，目前世界上生产中使用的机械手和工业机器人总台数已达15万台，其中示教再现机器人已达2.8万台，特别突出的是日本，其工业机器人产值，在79~82四年中，连续以年增长40%的高速度发展，至1982年日本已拥有机械手和各种工业机器人10万台（即占世界的2/3）。另据预测，在今后十年中，美国工业机器人（台数和产值）将会以几何级数增长。欧洲各国也在加快步伐进行机器人的研制和应用。

日本近年来提出了“3A”革命的口号。“3A”就是指工厂自动化（FA）、办公室自动化（OA）和家庭自动化（HA）。在工厂自动化中一个重要内容就是发展柔性制造系统（FMS）。它是由多台与电子计算机直接相连的数控机床、机器人、搬运小车和自动化仓库组成，通过接口进行数值控制，是一种具有灵活性的自动化生产线，它可实现多品种中等批量生产自动化。

三、本课题研究内容

1. 查阅和学习工业喷漆机器人的资料，学习并掌握PRO/E软件基本操作技能。

2. 用PRO/E软件建立喷漆机器人整体结构的几何模型。

3. 用PRO/E软件对喷漆机器人进行运动仿真分析。

四、本课题研究方法

   选择适合的电机，设计腰部、大臂、小臂部分的传动方式，其中腰部采用三级直齿轮传动，其传动比为200，腰部的II轴、III轴均采用齿轮轴，四轴采用空心轴，并将齿轮交错布置以节省空间。

五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度

本次设计的的机器人须有五个自由度以完成平面及一般曲面的喷漆作业，其中腰部电机通过三级减速后驱动腰部在水平面内转动，实现一个自由度。大臂上的伺服电机通过三级减速驱动大臂在竖直面内转动，实现一个自由度。小臂伺服电机通过三级减速驱动大臂在竖直面内转动，实现一个自由度。同时小臂伺服电机通过上下布置的同步带驱动手腕在素质面竖直面内，并使其在水平面内转动，从而实现其五个自由度，满足喷漆作业的要求。

六、参考文献

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