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完全重力平衡的 6 自由度串聯式主手機器人

成果與項目的背景及主要用途：近二十年來,機器人技術發展非常迅速,各種用途的機器人在各個領域廣泛獲得應用。但我國在機器人的研究和應用方面與工業化國家相比還有一定的差距, 因此研究和設計各種用途的機器人特別是工業機器人、推廣機器人的應用是很有現實意義的。在工業機器人的實際應用中,串聯機器人應用最為普遍,已經廣泛的應用于生產中的機械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、裝配等作業。技術原理與工藝流程簡介：一種完全重力平衡的 6 自由度串聯式主手機器人：分別固定在基座上的第一關節驅動電機和第一關節軸；第一關節絲盤，通過回轉副可旋轉的連接在第一關節軸的下端，所述的第一關節驅動電機的輸出軸通過傳動絲連接第一關節絲盤；天津大學科技成果選編兩個吊架，分別固定連接在第一關節絲盤底部端面上的兩側；大臂關節軸，該大臂關節軸的兩端部分別對稱的固定在所述的兩個吊架下端部；第二、三關節絲盤，該第二、三關節絲盤的回轉中心固定連接在大臂關節軸上；平行四邊形驅動機構，該平行四邊形驅動機構可旋轉的連接在大臂關節軸上，且底部連接腕部機構。本項目能夠實現 6 自由度力感機器人的完全重力平衡，滿足力雅克比方程成立條件，使主手機器人具有良好的靜態透明性，提高力感精度。應用前景分析及效益預測：全球工業機器人需求量保持在一個很高的水平，主要應用在汽車整車、汽車零部件、電子電氣和化工、橡膠和塑料等領域，占比高達 60%。根據國際機器人聯合會（IFR）統計，國際機器人市場于 2010 年開始恢復性增長，其中工業機器人在 2011 年的全球市場銷量為 16.6 萬臺，銷售額 255 億美元。2011 年中國工業機器人銷量達 22600 萬臺，位居世界工業機器人銷量排名第三位，僅次于日本、韓國。據 IFR 估計，中國未來的工業機器人市場年需求量約為 100 萬臺，將成為世界最大的工業機器人市場。該六自由度串聯機器人，可應用在焊接、搬運與裝卸、涂漆、表面處理、切割等多個領域，應用前景巨大。應用領域：焊接、搬運與裝卸、涂漆、表面處理、切割等行業技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規模）：按需要可購置國產設備或國外設備、廠房面積 1500~5000m2、具體廠房面積和投資規模可視企業的情況和產品的批量規模而定。合作方式及條件：合作方式可采取技術轉讓或協商。

天津大學 2021-04-11

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