學校：湖南大學
學院：機械與運載工程學院
專業：機自1201
姓名： 吳子超201211020121
徐文達201211010122
紀後繼201210010108
劉建國201204010110
前言 六自由度工業機械人是個較新的課題，雖然其在國外已經具有了較完善的研究，但是在國內對於它的研究依舊停留在較低的水平上。機械人技術幾種了機械工程、電子技術、計算機技術、自動化控制理論及人工智慧等多學科的最新研究成果，代表機電一體化的最高成就，是當代科學技術發展最活躍的領域之一。在傳統的製造領域，工業機械人經過誕生、成長、成熟期後，已成為不可缺少的核心自動化裝備，目前世界上有近百萬臺工業機械人正在各種生產現場工作。
在非製造領域，上至太空艙、宇宙飛船、月球探索，下至極限環境作業、醫療手術、日常生活服務，機械人技術的應用以拓展到社會經濟發展的諸多領域。
一、 六自由度機械手臂系統的介紹
在本次綜合創新型試驗中我們用到的是六自由度機械手,其是典型的機電一體化裝置,在該試驗中我們主要是在對其機械臂進行拆卸,然後認真觀察其內部機械結構，而後再進行組裝，最後再執行整個機械臂並檢測其運動功能。在實驗中我們所用的機械手臂實物圖：
六自由度機械手臂是一套具有6個自由度的典型串聯式小型關節型機械手臂, 帶有小型手抓式;主要由機械系統和控制系統兩大部分組成,其機械系統的各部分採用模組化結構,每個部分分別由乙個伺服電動機來帶動,每個電動機在根據控制要求以及程式的要求來運動從而實現運動要求;其機械系統主要包括以下六個元件,如圖所示psc port0,1,2,3,4,5六個元件也就是底座，臂膀，手腕及夾持手指。每個元件由乙個伺服電機驅動關節運動，元件1也就是由psc port0構成的底座，其主要作用就是完成整體的水平面轉動，轉動範圍360度；psc port1，2，3這三個元件既是臂部，控制手臂在與底座旋轉的垂直平面轉動其轉動範圍為180度也即是控制手臂的俯仰；psc port4這個元件也使機械關節，既是手部關節，可完成機械手部的任意轉動，確定機械手的夾持方向；psc port5機械手鉗口，完成對物體的夾持。
控制系統，控制系統主要是通過運動要求用c語言程式設計然後燒結到所帶的微控制器上通電進行控制；此機械手臂沒有感測檢測器和反饋線路，該控制系統為開環控制系統。
二．六自由度機械手臂的機械系統介紹
1 下圖為機械手臂的機械運動簡圖：在圖中分別標註的是六個伺服電機；
伺服電機1固定，此機械手臂的回**由度歸屬於底盤，用師傅電機1來控制底盤在水平面的360度的迴轉，實現手臂的整體迴轉，底盤與臂部相連；
伺服電機2，3，4分別為臂部運動的控制電機，能根據要求實現在與水平面垂直面的俯仰擺動等動作；
伺服電機5為手部關節的控制電機，其與電機4相固定，實現在手部的360度旋轉，以便於機械手能夾取不同方向的物件；同時電機6固定在手部上，用來控制手爪的伸張程度從而來夾取不同尺寸形狀大小的物體。此六自由度機械手臂的特點：1.
手部和手腕連線處可拆卸，手部和手腕連線處為機械結構。b.手部是機械手臂的末端操作器，只能抓握一種工件或幾種在形狀、尺寸、質量等方面相近似的工件，只能執行一種作業任務。
c.手部是決定整個機械手臂作業完成好壞，作業柔性好壞的關鍵部件之一。
此機械手臂的手爪是機械鉗爪式類別中的平行連桿式鉗爪。乙個交流電動機驅動，一對齒輪嚙合傳動實現手爪的張開和閉合。
2 重要零件的介紹：
圖7.諧波齒輪減速器
圖8.諧波齒輪減速器工作原理圖
諧波齒輪減速器主要由波發生器、柔性齒輪和剛性齒輪三個基本構件組成，諧波傳動減速器，是一種靠波發生器使柔性齒輪產生可控彈性變形，並與剛性齒輪相嚙合來傳遞運動和動力的齒輪傳動。
基本特點：
1．承載能力高諧波傳動中，齒與齒的嚙合是面接觸，加上同時嚙合齒數（重疊係數）比較多，因而單位面積載荷小，承載能力較其他傳動形式高。
2．傳動比大單級諧波齒輪傳動的傳動比，可達 i=70～500。
3．體積小、重量輕。
4．傳動效率高、壽命長。
5．傳動平穩、無衝擊，無噪音，運動精度高。
6．由於柔輪承受較大的交變載荷，因而對柔輪材料的抗疲勞強度、加工和熱處理要求較高，工藝複雜。
諧波減速器在國內於六七十年代才開始研製，已有不少廠家專門生產，並形成系列化。廣泛應用於電子、航天航空、機械人等行業，由於它的獨特優點，在化工行業的應用也逐漸增多。
3．拆裝過程
本小組此次選擇拆裝的物件是關節2，以下為拆裝順序過程的圖示與部分相應文字說明：
圖1.關節2完整圖
圖2.關節轉動蓋板
第一步先拆下關節最外處的關節蓋板，關節2通過此蓋板與關節1相連。
圖3.關節側蓋板
側蓋板上右上角的長薄片是關節二的限位片，由此片與跟其相配合的金屬片來對關節二進行轉動限位。
圖4.諧波齒輪減速器裝置
這是關節2的核心部件，步進電機通過此裝置將高轉速降為適合機械臂關節承受的低轉速。此部分也是整個拆卸過程中最重要關鍵的一步，同樣也是最難安裝的一步。
圖5.固定螺釘
圖6.滾動球軸承
圖7.機外殼
關節2的機外殼用於容納該關節的內部零部件，以及作為一些外部零件的承載體。
圖8.剛輪
諧波齒輪減速器的重要組成之一，具有內齒，與具有外齒的柔輪想配合，進而完成傳動功能。
4．心得體會
此次機械手拆裝實驗，鍛鍊了我們的動手能力，更重要的是使我們了解了六自由度工業機械手的工作原理與方式，及其操作方法。此外，我們對機械手各個關節裡面的零部件組成跟各部件所其功能都有了一定的認識，這無疑是增長了我們的知識與見識。
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