论文总字数：12800字

摘 要

由于目前使用的油漆大都含有有害物质苯，苯是一种极易挥发而且对人体伤害巨大的有毒化学物质。考虑到人类健康，各式各样的喷涂机器人油然而生。

本文设计的喷涂机器人是一个三轴的机器人，具有三个自由度，其中XYZ方向各有一个自由度，分别可实现前后、左右、上下方向的运动。结构特征和三轴机器手类似，运动部件有三个相互垂直的直线运动组成，他有运动直观、便于观测、便于编程、定位精准等特点。

三轴喷涂机器人是未来喷涂行业不可或缺的一部份，本文来分析这一方面，对三轴喷涂机器人做进一步的研究和探讨。

关键词：有毒物质；三轴；喷涂机器人；未来

Structure design of spraying robot triaxial transplanter

Abstract

Since most of the paints used at present contain harmful substances such as benzene, benzene is a kind of poisonous chemical substance which is easy to volatilize and harmful to human body. In view of human health, all kinds of spraying robot arises spontaneously.

The spray robot designed in this paper is a three-axis robot with three degrees of freedom, in which XYZ direction each has one degree of freedom, which can realize the movement in front and back, left and right, up and down directions respectively. The structure is similar to that of a three-axis robot hand, and the moving part consists of three mutually perpendicular linear motions, and has the characteristics of intuitive motion, convenient observation, convenient programming, accurate positioning and the like.

The three-axis spraying robot is an indispensable part of the future spraying industry. this paper analyzes this aspect and makes further research and discussion on the three-axis spraying robot.

Keywords: toxic substances; Three axes; Spraying robot; The future

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1背景 1

1.2喷涂机器人的现状与发展趋势 1

1.3国内外的发展成果 1

1.4意义 2

第二章 三轴喷涂机器人机械结构总体设计 4

第三章 三轴喷涂机器人执行机构设计 5

3.1 液压驱动 5

3.2、气压驱动 5

3.3、电力驱动 5

第四章 部分结构设计 7

4.1 机器人X轴 7

4.2 机器人Y轴 7

4.3 机器人Z轴 8

4.5 机器人伺服电机 9

第五章 部分零件设计 10

5.1 机器人丝杆传动机构 10

5.2 各轴连接块 10

第六章 控制系统 12

6.1开环控制系统 12

6.2半闭环控制系统 12

6.3闭环控制系统 13

第七章 设计计算 14

7.1导程计算 14

7.2最大轴向载荷计算 14

7.3允许最大的载荷及其校核 14

7.4 X方向计算与校核 15

7.5 Y方向计算与校核 15

7.6 Z方向计算与校核 16

结束语 17

致谢 18

参考文献（References） 19

附录 20

第一章 引 言

1.1背景

在在最近几年里，喷涂机器人的应用越来越多，对喷涂机器人的需求也日益提升。随着工业机器人的迅速发展，其作用也日益显著，它能遵循一定程序、位置和时间来完成工作，它大大改善了公认的劳动条件，提高了生产率，在恶劣的工作环境下依旧可以有很高的工作效率，是社会发展的趋势。本课题在这一背景下设计了一个三轴喷涂机器人，用于满足喷涂行业的生产需求，设计具有XYZ三轴方向功能。

1.2喷涂机器人的现状与发展趋势

基本上在我们生活中的必需品以及一些工业必需品在生产过程中,都会或多或少的有表面的喷涂需求。在机械生产中需要考虑美观问题就需要喷涂机器人了，因为喷涂机器人可以按照人们想要的效果来喷涂，而且不会有太大的误差。对于一些生活用品来说表面质量依旧很重要，因为对于我们来说生活用品的外观还是很重要的，如果想要美观的话，那么就需要用到喷涂机器人了。

传统喷涂方式是利用手工来喷漆的,但这样并不能够有效的保证喷涂表面的质量以及美观而且还严重的影响了人体的安全，因为油漆本身是一种由异味的物质，它里面还有有毒化学物质苯，苯是一种极易挥发的有毒气体，人类摄入过多很有可能会致癌，正因为这一些列的问题直接导致了现在喷涂机器人的出现。喷涂机器人的出现也是社会发展所必须要的产物，它不仅有效的保证了人类的人生安全，而且还保证了产品的质量。因为其本身是一个机械产品所以不会有疲惫感，可以24小时不间断的工作，并且其工作的效率也比人类更高，机器人大大的加强了工作效率；其次因为它是机械产品所以可以依靠编程等方式让其实现想要的操作，机械误差也很小，这样一来就大大提升了喷涂物件的表面质量，更加美观。另外你最重要的一点是通过机械的方式来喷涂这样的话就有效的杜绝了人们直接的加入到喷涂工作中去，也就接触不到苯，这样一来就有效的保护了人类的人身安全。

1.3国内外的发展成果

喷涂机器人是一种可以用来喷漆加工表面等新型的工业机器人，是在1969年的时候有挪威的一家机械公司发明的，在当时来说是一个空前的突破。喷涂机器人由主体、计算机传动系统控制系统等组成。喷涂机器人的传动方式有液压驱动和电机驱动等。喷涂机器人一般采用关节式结构（具有5-6个自由度），机器人的手臂很灵活，通过编程它就能做出和人类一样的动作，腕部（2-3个自由度）同样也是一个很活跃的部位，也是和人类腕部差不多的一个结构。现在的一些高端机器人还会用更先进的柔性手臂，柔性手臂就更像人类的手臂了，可弯曲可转动还可以伸入到小孔里面进行喷涂工作，从某些意义上来说已经是超越了人类了。现在的喷漆机器人一般都是采用液压驱动，它具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。喷漆机器人广泛用于生活中的各个工艺生产部门。随着经济实力的变强，以及时代的发展，喷涂机器人的需求量越来越高，机器人的功能也越来越完善了。现在喷涂作业如图1.1。

喷涂机器人在国内的现状：

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