五自由度焊接机器人的设计
五轴弧焊机器人传动机构的设计
五轴弧焊机器人传动机构的设计与分析戚松制造学院 0743021004摘要：本文总结并具体应用了示教、再现(T/P)式全电动多关节型五轴弧焊机器人传动机构的设计原则以及各关节传动机构的若干实用可行的设讣方案，并进行了分析比较。
1.引言设计T/P式具有点位控制(PTP)、连续控制(CP)功能的全电动多关节型五轴弧焊机器人本体的关键问题之一就是传动机构的设计。
本文将详细介绍其传动机构的设计原则，并具体应用于各关节传动机构设计和分析的若千方案。
2.弧焊机器人简介及其传动机构的总设计原则弧焊机器人持重只有10k g左右，重复精度应±0．2mm为佳，焊接速度范围大约需要0．2～ 2 m/min，高速移动时的速度达60m/min左右，T/P式，具有PTP、CP控制功能，目前国内主要应用的驱动器有直流和交流伺服电机(以下用M表示)，主要应用的减速方式是谐波减速器(以下用R表示)、滚珠丝杠副、行星齿轮机构、齿轮及蜗轮蜗杆传动；本体主要由机身回转(RT自由度)，上臂俯仰(UA自由度)、前臂俯仰(FA自由度)、手腕回转(TW自由度)和手腕上下摆动(BW自由发)构成。
为了满足焊接作业和控制对弧焊机器人本体的基本要求，在传动机构的设计中应着重保证：①足够高的传动精度和刚度；②传动平稳，噪音小；⑧偏重力矩小，运动部分重量轻，惯量小；④摩擦小，传动效率高；⑤总体布局合理，造型美观；⑥成本低，经济性好。
下面将应用这些总设计原则，具体分析各关节传动机构的重点设计要求，并据此设计和分析若干传动方案。
3.机身回转传动机构的设计与分析机身是直接支承和传动手臂的部件，承载重且受力情况复杂，转动惯量及其变化幅度大，误差放大比最大。
因此，高旋转精度和刚性是机身设计时应首先予以保证。
方案一 M1经R1直接驱动RT轴(图1 )。
方案二参见图1。
M1经摆线行星轮减速器直接驱动RT轴。
方案三图2所示，M1经同步齿形带、R1驱动RT轴。
方案四如图34。
新型简易五自由度焊接机械手的设计
焊接 机器人 具有 焊 接 质 量稳 定 ， 善 工 人 劳动 条 改
件， 提高劳动生产率等特点 ， 广泛应用于汽车、 通用机
械 、 程机 械 、 器工业 和 金属结 构等行 业 。据不 完全 工 兵 统计 ， 全世 界在役 的工业 机 器 人 中大约 有 一 半用 于各
本文 设计 的焊 接机 器 人 要 实 现五 个 自由度 ， 制 控 系统 采用 了 ８Ｃ １单 片机 控制 ５个 步进 电机 的转 向、 ９５ 转速 和旋 转角 度 的控制方 案 。 控制 系统 包括 ： 位 机控 制 系 统 的设 计 和 下位 机 上 控制 系统 的设 计 。上 位 控 制 系 统 的 设 计 是 为 了实 现
ＤＡＩＳ ａ ．ｈａ ｈ ｎｓ ｎ
（ 江苏建筑职业 技术 学院 机 电工程系 ， 江苏 徐 州 ２ １ １ ） ２ １６
摘
要 ： 自由度 关节型机 器人 以苴 －作 范 围大 、 五 ｆ ＿ 动作 灵 活 、 结构 紧凑等优 点备 受设 计 者 和使 用者 的青
睐。该 文结合 实际生产 中的应 用设 计 了一种新 型五 自由度 简 易焊接机 械 手 ， 分析 了传 动 系统 和控 制 系统 的 方案选择 ， 该机 械 手结构 紧凑 ， 控制 方案 简单 ， 制造 成本较低 ， 简易焊接机械 手的制 造提供 了一 定的参 考 。 为
收稿 日期 ：０ １ ９２ ２ １ － －９ ０ 作者简介 ： 戴珊珊 （ ９５ ） 女 ， １７ 一 ， 江苏徐州人 ， 师 ， 讲 长期从 事
重复定位精度 机器人本体质量
Ｏ２ｍｍ ． 约 １０ｋ ６ ｇ
机械设计和制造方面 的教学与科研工作 。
焊接机器人设计思路
焊接机器人设计思路全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：焊接机器人是一种自动化焊接设备，广泛应用于汽车制造、船舶制造、桥梁建设等领域。
它通过搭载的焊接枪实现快速、精准的焊接操作，可以取代人工焊接，提高生产效率，减少劳动强度，保障焊接质量。
设计一款高性能的焊接机器人需要考虑多个方面的因素，下面我们就来探讨一下焊接机器人的设计思路。
焊接机器人的结构设计是关键。
一般来说，焊接机器人主要由机械结构、控制系统和焊接系统三部分组成。
机械结构需要具备稳定性好、移动灵活、工作空间大等特点，以适应不同工件的焊接需求。
还要考虑机器人的尺寸、重量、安全性等因素，确保其可以在工作中稳定可靠。
焊接机器人的控制系统设计也至关重要。
控制系统通常由传感器、控制器、执行器等组成，可以实现机器人的自动化操作。
在设计控制系统时，需要考虑控制精度、反应速度、抗干扰能力等因素，以确保机器人能够按照预定的路径、速度完成焊接任务。
还要考虑控制系统的软件设计，包括运动规划、路径规划、碰撞检测等功能，以提高机器人的工作效率。
焊接机器人的焊接系统设计也需要慎重考虑。
焊接系统通常由焊接枪、焊接电源、焊丝送丝器等组成，可以实现对工件的焊接。
在设计焊接系统时，需要考虑焊接枪的结构、焊接电源的稳定性、焊丝送丝器的精度等因素，以确保焊接效果良好。
还需要考虑焊接参数的设置、焊接工艺的优化等内容，以提高焊接质量和效率。
设计一款高性能的焊接机器人需要全面考虑机械结构、控制系统和焊接系统三个方面的因素。
只有这样，才能设计出性能稳定、工作效率高、焊接质量好的焊接机器人，为工业生产提供更多帮助。
希望未来的焊接机器人设计师们能够不断创新，推动焊接机器人技术的发展，为人类创造更美好的未来。
第二篇示例：焊接机器人是一种自动化设备，用于进行焊接工作。
它可以提高焊接质量、效率和安全性，同时减少人力成本。
在设计焊接机器人时，需要考虑多种因素，如结构设计、控制系统、传感器等。
本文将介绍焊接机器人的设计思路，并探讨如何实现优质高效的焊接作业。
五自由度焊接机器人的设计
摘要据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。
我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。
这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。
在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。
众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。
工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。
本次我所设计的机器人为五自由度弧焊机器人。
本说明书对本次设计的主要考虑内容进行了叙述和讲解，包括机器人的总体设计以及传动系统的构成与设计，电动机的选择，圆锥齿轮的设计与校核，谐波减速器的原理以及选择，腕部转动轴的校核，齿形带规格的选择以及滚动轴承的选择与校核等。
由于设计经验不足以及理论知识的匮乏，本次设计肯定存在许多不足之处，望答辩老师谅解并不吝赐教。
关键词焊接机器人；齿形带传动；谐波减速器；五自由度ABSTRCTAccording to incomplete statistics, nearly half of the world's industrial robots in service are used for welding. The most common application of welding robot are in two main ways, spot welding and arc welding. The welding robot we are talking about is actually industrial robots which are doing the work in the welding tasks instead of welding production welder. Some of this welding robot is specially designed for welding while most of them are actually a common industrial robot fitted with a welding tool. In multi-task environment, a robot can even complete many kinds of work including the grasp of welding, handling, installation, welding, unloading and other tasks,. Therefore, in a sense, the history of the development of industrial robots is the history of the development of welding robot.It is well known that the welding processing on one hand requires on skilled operational skills, rich practical experience and stable level of welding; on the other hand, welding is a work with poor working conditions, dust, and heat radiation and high-risk. The emergence of industrial robots first makes people naturally think of using it to replace the manual welding to reduce labor intensity. But also it ensures the welding quality and enhances the efficiency of welding.The robot I designed is a DOF arc welding robot. The design statement mainly include design of robot's drive system and the its composition, the choice of motor, design of bevel gear and verification, the principle of harmonic reducer and its choice, wrist Check the Department of rotational axis, the choice of rolling bearings and its checking and so on.KEY WORDS welding robot; profile belt transmission; harmonic reducer; 5-DOF目录中文摘要 (Ⅱ)英文摘要 (Ⅲ)目录 (Ⅳ)前言 (1)1 绪论 (3)2 毕业设计基本思路 (4)2.1总体所涉及思路及内容 (5)2.2设计传动方案 (5)3 焊接机器人腰部与大部设计 (7)3.1 腰部结构设计 (7)3.1.1 电动机的选择 (7)3.1.2 谐波减速器介绍及选择 (8)3.1.3 轴的设计与校核 (10)3.1.4 轴承的设计计算与核 (11)3.1.5 齿轮设计计算与校核 (12)3.2 大臂结构设计 (15)3.2.1 电动机的选择 (15)3.2.2 谐波减速器的选择 (15)3.2.3 轴的设计与校核 (16)4总结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)前言焊接机器人之所以能够占据整个工业机器人总量的40%以上，与焊接这个特殊的行业有关，焊接作为工业“裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣，焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响。
焊接机器人总体设计
焊接机器人总体设计1.引言焊接机器人是一种能够自动进行焊接操作的机器人，广泛应用于制造业领域。
本文将介绍焊接机器人的总体设计，包括机器人的结构、动力系统、控制系统等方面的设计内容。
2.结构设计焊接机器人的结构设计是保证机器人能够完成焊接操作的基础。
机器人通常由机器人臂、焊接设备、控制系统等组成。
2.1机器人臂设计机器人臂是焊接机器人的核心部件，它负责完成焊接工作。
机器人臂通常采用多自由度结构，可以实现灵活的运动和定位。
机器人臂的设计应考虑以下几个方面：-负载能力：机器人臂需要能够携带和操作焊接设备及焊接工件，因此需要具备足够的负载能力。
-工作空间：机器人臂应具有足够大的工作空间，以满足各种焊接工件的要求。
-精度和稳定性：焊接过程需要高度精确和稳定的操作，因此机器人臂需要具备较高的精度和稳定性。
-防护措施：考虑到焊接过程中可能产生的火花和烟尘，机器人臂应具备相应的防护措施，以保证工作环境的安全。
2.2焊接设备设计焊接设备是焊接机器人实现焊接操作的具体工具，包括焊接枪、电源、焊接材料等。
焊接设备的设计应具备以下要求：-适应性：焊接设备应能够适应不同焊接工艺和工件材料的要求。
-控制性：焊接设备应具备良好的控制性能，能够满足焊接过程中的各种需求。
-耐用性：焊接设备需要具备较高的耐用性，能够适应连续和长时间的焊接操作。
-安全性：焊接设备应具备相应的安全措施，以防止潜在的火灾和电击等危险。
2.3控制系统设计焊接机器人的控制系统是实现焊接机器人操作的关键。
控制系统包括硬件和软件两部分。
硬件方面，焊接机器人的控制系统通常包括控制器、传感器等。
控制器负责对焊接机器人进行控制和调度，传感器主要用于采集焊接过程中的数据和信息。
软件方面，焊接机器人的控制系统应包含相应的控制算法和程序，以实现机器人臂的运动、焊接设备的控制等功能。
同时，控制系统应具备良好的人机交互界面，以方便操作员进行操作和管理。
3.动力系统设计焊接机器人的动力系统是保证机器人能够正常工作的基础。
五自由度激光焊接器智能控制系统设计
集成 激光 焊接
智能焊 接
伺 服 电机
Ｃ Ａ Ｎ总线
文献标 志码 ：Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｌａ ｓ ｅ ｒ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｄ ｉ ｆ ｉｃ ｆ ｕ ｌ ｔ ｔ ｏ ｗｅ ｌ ｄ，ａ ｎ ｄ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０ 引言
国内民用航空部件 的焊接维修主要参考 民航焊接 标准或部件制 造商所 提供 的维修 工艺 （ 如 氩弧 、 等 离
１ 五轴框 架设计方 案
本 文 设 计 的具 有 五 自由度 集 成式 激 光 焊 接 装 置采
用框架式结构 。装置运行时 ， 由三轴 （ 、 ｙ 、 ｚ轴 ） 系统 带动激光头大范 围运行 ， 工件 夹持机构依 靠旋转 和倾 斜的结合 ， 构成 了五维控制 系统 。 五 自由度结构如图 １ 所示。
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｆ ｉ ｖ ｅ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｓ ｏ ｆ ｒｅ ｆ ｅ ｄ ｏ ｍ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｗｅ ｌ ｄｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ＣＡＮ ｂ ｕ ｓ
ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ，ｇ ｏ ｏ ｄ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ，ｇ ｏ ｏ ｄ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ，ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏｒ ｆ ｌ ｆ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ
五自由度焊接机器人总体及大臂与腰部设计
开题报告（20**届）5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部设计学生姓名学号院系专业指导教师填写日期毕业设计说明书20**届5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部设计学生姓名学号院系专业指导教师5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部设计摘要据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。
我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。
这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。
在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。
众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。
工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。
本次我所设计的机器人为五自由度弧焊机器人。
本说明书对本次设计的主要考虑内容进行了叙述和讲解，包括机器人的总体设计以及传动系统的构成与设计，电动机的选择，圆锥齿轮的设计与校核，谐波减速器的原理以及选择，腕部转动轴的校核，齿形带规格的选择以及滚动轴承的选择与校核等。
由于设计经验不足以及理论知识的匮乏，本次设计肯定存在许多不足之处，望答辩老师谅解并不吝赐教。
关键词焊接机器人；齿形带传动；谐波减速器；五自由度design 5 degree-of-freedom welding robot overall and big arm and waistABSTRCTAccording to incomplete statistics, nearly half of the world's industrial robots in service are used for welding. The most common application of welding robot are in two main ways, spot welding and arc welding. The welding robot we are talking about is actually industrial robots which are doing the work in the welding tasks instead of welding production welder. Some of this welding robot is specially designed for welding while most of them are actually a common industrial robot fitted with a welding tool. In multi-task environment, a robot can even complete many kinds of work including the grasp of welding, handling, installation, welding, unloading and other tasks,. Therefore, in a sense, the history of the development of industrial robots is the history of the development of welding robot.It is well known that the welding processing on one hand requires on skilled operational skills, rich practical experience and stable level of welding; on the other hand, welding is a work with poor working conditions, dust, and heat radiation and high-risk. The emergence of industrial robots first makes people naturally think of using it to replace the manual welding to reduce labor intensity. But also it ensures the welding quality and enhances the efficiency of welding.The robot I designed is a DOF arc welding robot. The design statement mainly include design of robot's drive system and the its composition, the choice of motor, design of bevel gear and verification, the principle of harmonic reducer and its choice, wrist Check the Department of rotational axis, the choice of rolling bearings and its checking and so on.KEY WORDS welding robot; profile belt transmission; harmonic reducer; 5-DOF目录中文摘要 (Ⅱ)英文摘要 (Ⅲ)目录 (Ⅳ)前言 (1)1 绪论 (3)2 毕业设计基本思路 (4)2.1总体所涉及思路及内容 (5)2.2设计传动方案 (5)3 焊接机器人腰部与大部设计 (7)3.1 腰部结构设计 (7)3.1.1 电动机的选择 (7)3.1.2 谐波减速器介绍及选择 (8)3.1.3 轴的设计与校核 (10)3.1.4 轴承的设计计算与核 (11)3.1.5 齿轮设计计算与校核 (12)3.2 大臂结构设计 (15)3.2.1 电动机的选择 (15)3.2.2 谐波减速器的选择 (15)3.2.3 轴的设计与校核 (16)4总结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)前言焊接机器人之所以能够占据整个工业机器人总量的40%以上，与焊接这个特殊的行业有关，焊接作为工业“裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣，焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响。
五自由度机械臂设计
五自由度机械臂设计摘要本设计主要介绍关于工业机器人的一些知识和原理，包括工业机器人的组成、分类、主要技术性能参数和工业机器人的运动分析。
本设计的总体内容是根据移动机构的移动能力指标，比较现有移动机构的性能特点，确定移动机构的最佳移动方式；设计一个五自由度关节式机械臂，确定五自由度工业机器人的主要技术参数和传动关系，并通过对工业机器人的动力计算为各部位选择合适的驱动电机；确定五自由度工业机器人设计计算机控制系统方案以及为所设计的五自由度工业机器人进行Pro/E建模。
本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合设计的要求，并参考通用型机器人的结构，进行五自由度工业机器人的结构设计和其计算机控制系统的设计。
本文所设计的机械手臂主要由手爪、腕、小臂、大臂和基座组成，同时用Pro/E对其进行了三维建模，可用于搜索、抓取水下管件、缆线等细长物体，也可用于抓取其它形状的物体，具有一定的通用性。
机器人能自动控制，多功能，有五个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。
关键词五自由度；工业机器人；三维建模The Design Of Five Degrees Of Freedom OfRbotic ArmAbstractThis design focuses on some knowledge and principles of industrial robots, including the composition of industrial robots, classification, the main technical performance parameters and the motion analysis of industrial robots. The overall content of this design is the ability to move of the moving mechanism based on indicators, comparing the performance characteristics of existing mobile mechanism, to determine the optimal movement mechanism moves; design a joint manipulator of five degrees, to determine five degrees of freedom of an industrial robot main technical parameters and transmission relations and through various parts of the dynamic calculation of industrial robots to choosing the right drive motor; identified the computer control system programs of the design of five degrees of freedom of industrial robots, as well as build a Pro / E model of the design of five degrees of freedom of industrial robots. The authors in reference to large number of documents on the basis,combination of design requirements, and with reference to the structure of general-purpose robot for five degrees of freedom industrial robot design and design the computer control system. The robotic arm of this article is designed mainly by gripper, wrist, forearm, arm and base composition, while using the Pro / E computer program be a three-dimensional modeling,the robotic arm can be used to search for, capture pipe fittings underwater, cables, and other fine or long objects, it can also be other shapes objects for gripping, a certain versatility. Robot can automatically control, multi-functional, there are five degrees of freedom,it can be fixed or moving, for the related automation systems.Keywords Five degrees of freedom；Industrial robot；3D modelling目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 工业机器人的组成 (2)1.3 工业机器人的分类 (2)1.4 工业机器人主要技术性能参数 (3)1.5 课题的总体内容 (4)1.6 本章小结 (4)第2章机械臂的结构设计 (5)2.1 五自由度工业机器人的主要参数 (5)2.2 五自由度工业机器人结构 (5)2.3 五自由度工业机器人的动力计算 (6)2.4 本章小结 (15)第3章机械臂的Pro/E建模 (16)3.1 创建零件 (16)3.2 装配 (18)3.3 制作装配动画 (19)3.4 本章小结 (21)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录A (25)附录B (29)第1章绪论1.1课题背景机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。
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开题报告（20**届）5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部设计学生姓名学号院系专业指导教师填写日期一、本课题国内外状况，说明选题依据和意义焊接机器人是目前最大的工业机器人应用领域。
由于汽车制造业对许多构件的焊接精度和速度等指标提出越来越高的要求，一般工人已难以胜任这一工作；此外，焊接时的火花及烟雾等，对人体造成危害，因此，焊接过程的完全自动化已成为重要的研究课题，其中，最为重要的就是要应用焊接机器人。
随着近代模糊数学和神经网络的出现，以及PC机与焊接机器人的结合应用，有效解决了专用控制器计算负担重、实时性差等问题.还能够将具他领域如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等先进的研究成果应用到该系统的实时操作中。
焊接过程中存在很多不确定的因素，是一个典型的时变非线性系统，难以建立精确的数学模型。
因此，采用与模型无关的人工神经网络或模糊控制技术更为合适。
我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业。
汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。
早在70年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用于上海牌轿车底盘的焊接。
“一汽”是我国最早引进焊接机器人的企业，1984起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊接和“解放牌”车身顶盖的焊接。
1986年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了机器人车身总焊线。
80年代末和90年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车，虽然是国外的二手设备，但其焊接自动化程度与装备水平，让我们认识到了与国外的巨大差距。
随后二汽在货车及轻型车项目中都引进了焊接机器人。
可以说90年代以来的技术引进和生产设备、工艺装备的引进使我国的汽车制造水平由原来的作坊式生产提高到规模化生产，同时使国外焊接机器人大量进入中国。
由于我国基础设施建设的高速发展带动了工程机械行业的繁荣，工程机械行业也成为较早引用焊接机器人的行业之一。
近年来由于我国经济的高速发展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也都开始寻求自动化焊接技术，焊接机器人逐渐崭露头角。
铁路机车行业由于我国货运、客运、城市地铁等需求量的不断增加，以及列车提速的需求，机器人的需求一直处于稳步增长态势。
据2001年统计，全国共有各类焊接机器人1040台，汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人占全部焊接机器人的76%。
在汽车行业中点焊机器人与弧焊机器人的比例为3：2，其他行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械（10%）、摩托车（6%）、铁路车辆（4%）、锅炉（1%）等行业。
焊接机器人也主要分布在全国几大汽车制造厂，从图1中还能看出，我国焊接机器人的行业分布不均衡，也不够广泛。
进入21世纪由于国外汽车巨头的不断涌入，汽车行业迅猛发展，我国汽车行业的机器人安装台数迅速增加，2002、2003、2004年每年都有近千台的数量增长。
估计我国目前焊接机器人的安装台数在4000台左右。
汽车行业焊接机器人所占的比例会进一步提高。
目前在我国应用的机器人主要分日系、欧系和国产三种。
日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。
欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。
国产机器人主要是沈阳新松机器人公司产品。
目前在我国虽然已经具有自主知识产权的焊接机器人系列产品，但却不能批量生产，形成规模，有以下几个主要原因：国内机器人价格没有优势。
近10年来，进口机器人的价格大幅度降低，从每台7-8万美元降低到2-3万美元，使我国自行制造的普通工业机器人在价格上很难与之竞争。
特别是我国在研制机器人的初期，没有同步发展相应的零部件产业，如伺服电机、减速机等需要进口，使价格难以降低，所以机器人生产成本降不下来；我国焊接装备水平与国外还存在很大差距，这一点也间接影响了国内机器人的发展。
对于机器人的最大用户—-汽车白车身生产厂来说，目前几乎所有的装备都来从国外引进，国产机器人几乎找不到表演的舞台。
我们应该承认国产机器人无论从控制水平还是可靠性等方面与国外公司还存在一定的差距。
国外工业机器人是个非常成熟的工业产品，经历了30多年的发展历程，而且在实际生产中不断地完善和提高，而我国则处于一种单件小批量的生产状态。
国内机器人生产厂家处于幼儿期，还需要政府政策和资金的支持。
焊接机器人是个机电一体化的高技术产品，单靠企业的自身能力是不够的，需要政府对机器人生产企业及使用国产机器人系统的企业给予一定的政策和资金支持，加速我国国产机器人的发展。
二、主要技术经济指标和参数：自由度数 5驱动方式伺服或步进电机总高1300mm最大持重 12kg各轴转角轴 转角º速度º/s1轴 3002轴 1203轴 110904轴 2105轴 360180三、研究的基本内容，你解决的主要问题（阐述的主要观点）焊接机器人之所以能够占据整个工业机器人总量的40%以上，焊接精度和速度等指标提出越来越高的要求，一般工人已难以胜任这一工作；此外，焊接时的火花及烟雾等，对人体造成危害。
归纳起来采用焊接机器人有下列主要意义：(1) 稳定和提高焊接质量,保证其均一性。
(2) 改善了工人的劳动条件。
(3) 提高劳动生产率。
本论文所研究的为5自由度焊接机器人，主要解决焊接机器人腰部以及大臂的工作平稳性和提高其工作效率，主要解决一下几个问题：(1)理清整个机器的工作原理，及各个部件相互关系，使之协调。
(2)都大臂和腰部的工作原理做研究，明确其传动路线。
(3)明确各个部件的装配关系，画出装配图和主要零件图。
(4)明确各个部件的技术要求，合理选择材料及配合关系。
四、课题研究工作进度计划起止日期工作内容**.01.02-**.3.14 撰写文献综述外文翻译开题报告**.01.05-**.3.14 毕业实习**.03.15-**.04.01 总体设计**.04.02-**.04.27 部件设计**.04.28-**.05.14 零件设计**.05.15-**.05.29 编写设计计算说明书**.05.30-**.06.04 预答辩及修改工作**.06.06-**.06.09 主审教师评阅**.06.10左右答辩及成绩综合评定六、主要参考文献[1]申永盛.机械原理[M].北京：清华大学出版社，1999.260～264[2] 徐德，涂志国，赵晓光，等.弧焊机器人的视觉控制[J].焊接学报，2004，25（4）：10-14.[3成大先.机械设计手册，减(变)速器.电机与电器[M].北京：化学工业出版社2004.1[4] 周炳森,《新编焊接设备选型与焊接材料选用实用手册》.出版时间:2006年7月[5] 朱浩翔.工业机器人发展现状与趋势[J].MC现代零部件，2007.1[6]罗诚,《最新压力容器焊接和切割新技术、新工艺与应用技术标准实用手册》，中国科技文化出版社，2005年[7] 陈善本，《智能化焊接机器人技术》。
机械工业出版社。
2006-1-1，5-2[8]王伯平.互换性与测量技术基础[M].北京：机械工业出版社，2004．15～25毕业设计说明书20**届5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部设计学生姓名学号院系专业指导教师5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部设计摘要据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。
我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。
这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。
在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。
众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。
工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。
本次我所设计的机器人为五自由度弧焊机器人。
本说明书对本次设计的主要考虑内容进行了叙述和讲解，包括机器人的总体设计以及传动系统的构成与设计，电动机的选择，圆锥齿轮的设计与校核，谐波减速器的原理以及选择，腕部转动轴的校核，齿形带规格的选择以及滚动轴承的选择与校核等。
由于设计经验不足以及理论知识的匮乏，本次设计肯定存在许多不足之处，望答辩老师谅解并不吝赐教。
关键词焊接机器人；齿形带传动；谐波减速器；五自由度design 5 degree-of-freedom welding robot overall and big arm and waistABSTRCTAccording to incomplete statistics, nearly half of the world's industrial robots in service are used for welding. The most common application of welding robot are in two main ways, spot welding and arc welding. The welding robot we are talking about is actually industrial robots which are doing the work in the welding tasks instead of welding production welder. Some of this welding robot is specially designed for welding while most of them are actually a common industrial robot fitted with a welding tool. In multi-task environment, a robot can even complete many kinds of work including the grasp of welding, handling, installation, welding, unloading and other tasks,. Therefore, in a sense, the history of the development of industrial robots is the history of the development of welding robot.It is well known that the welding processing on one hand requires on skilled operational skills, rich practical experience and stable level of welding; on the other hand, welding is a work with poor working conditions, dust, and heat radiation and high-risk. The emergence of industrial robots first makes people naturally think of using it to replace the manual welding to reduce labor intensity. But also it ensures the welding quality and enhances the efficiency of welding.The robot I designed is a DOF arc welding robot. The design statement mainly include design of robot's drive system and the its composition, the choice of motor, design of bevel gear and verification, the principle of harmonic reducer and its choice, wrist Check the Department of rotational axis, the choice of rolling bearings and its checking and so on.KEY WORDS welding robot; profile belt transmission; harmonic reducer; 5-DOF目录中文摘要 (Ⅱ)英文摘要 (Ⅲ)目录 (Ⅳ)前言 (1)1 绪论 (3)2 毕业设计基本思路 (4)2.1总体所涉及思路及内容 (5)2.2设计传动方案 (5)3 焊接机器人腰部与大部设计 (7)3.1 腰部结构设计 (7)3.1.1 电动机的选择 (7)3.1.2 谐波减速器介绍及选择 (8)3.1.3 轴的设计与校核 (10)3.1.4 轴承的设计计算与核 (11)3.1.5 齿轮设计计算与校核 (12)3.2 大臂结构设计 (15)3.2.1 电动机的选择 (15)3.2.2 谐波减速器的选择 (15)3.2.3 轴的设计与校核 (16)4总结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)前言焊接机器人之所以能够占据整个工业机器人总量的40%以上，与焊接这个特殊的行业有关，焊接作为工业“裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣，焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响。