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完全重力平衡的 6 自由度串联式主手机器人

成果与项目的背景及主要用途：近二十年来,机器人技术发展非常迅速,各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。但我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距,因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是很有现实意义的。在工业机器人的实际应用中,串联机器人应用最为普遍,已经广泛的应用于生产中的机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配等作业。技术原理与工艺流程简介：一种完全重力平衡的 6 自由度串联式主手机器人：分别固定在基座上的第一关节驱动电机和第一关节轴；第一关节丝盘，通过回转副可旋转的连接在第一关节轴的下端，所述的第一关节驱动电机的输出轴通过传动丝连接第一关节丝盘；两个吊架，分别固定连接在第一关节丝盘底部端面上的两侧；大臂关节轴，该大臂关节轴的两端部分别对称的固定在所述的两个吊架下端部；第二、三关节丝盘，该第二、三关节丝盘的回转中心固定连接在大臂关节轴上；平行四边形驱动机构，该平行四边形驱动机构可旋转的连接在大臂关节轴上，且底部连接腕部机构。本项目能够实现 6 自由度力感机器人的完全重力平衡，满足力雅克比方程成立条件，使主手机器人具有良好的静态透明性，提高力感精度。应用前景分析及效益预测：全球工业机器人需求量保持在一个很高的水平，主要应用在汽车整车、汽车零部件、电子电气和化工、橡胶和塑料等领域，占比高达 60%。根据国际机器人联合会（IFR）统计，国际机器人市场于 2010 年开始恢复性增长，其中工业机器人在 2011 年的全球市场销量为 16.6 万台，销售额 255 亿美元。2011 年中国工业机器人销量达 22600 万台，位居世界工业机器人销量排名第三位，仅次于日本、韩国。据 IFR 估计，中国未来的工业机器人市场年需求量约为 100 万台，将成为世界最大的工业机器人市场。该六自由度串联机器人，可应用在焊接、搬运与装卸、涂漆、表面处理、切割等多个领域，应用前景巨大。应用领域：焊接、搬运与装卸、涂漆、表面处理、切割等行业技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：按需要可购置国产设备或国外设备、厂房面积 1500~5000m2、具体厂房面积和投资规模可视企业的情况和产品的批量规模而定。合作方式及条件：合作方式可采取技术转让或协商。

天津大学 2021-04-11