拖曳式桥梁底部探测小车设计开题报告(2)
机械臂的定义和工作领域
机械手臂（robotic arm）是具有模仿人类手臂功能并可完成各种作业的自动控制设备，这种机器人系统有多关节连结并节允许在平面或三度空间进行运动或使用线性位移移动。构造上由机械主体、控制器、伺服机构和感应器所组成，并由程式根据作业需求设定其一定的指定动作。机器人的运作由电动机驱动移动一只手臂，张开或关闭一个夹子的动作，并精确的回馈至可编程逻辑的控制器。[1][2] 这种自动装置机械以完成“腕部以及手部”的动作为主要素求。机械手臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三文（或二文）空间上的某一点进行作业。
3.4 机械臂的应用与发展
机械手臂在产业自动化的应用已经相当广泛，因为各个国家产业分布的不同，以及各产业对于机械手臂的需求量也有差异。主要是使用于人工无法进行或者会耗费较多时间来做的工作，机械手臂在精度与耐用性上可以减少许人为的不可预知问题。自从第一台产业用机器人发明以来，机械手臂的应用也从原本的汽车工业、模具制造、电子制程等相关产业，更拓展到农业、医疗、服务业…等等。
多轴机械手臂研发方面，多轴式机械手臂广泛应用于汽车制造商、汽车零组件与电子相关产业。机械手臂可以提升产品技术与品质，而这些初期工作大多可以借由机械手臂来完成。机械手臂的精准、零误差，对于产品的品质掌握自然拥有其优势，减少品管所花费的时间与人力。工业应用上，以装配、加工、熔接、切削、加压、货物搬运、检测…等，全球目前产业使用量是以汽车、汽车零组件、化工、橡胶和塑料等最大。
现在，机械臂的应用已越来越多元化，依据国际机器人协会（IFR）的统计，至2007年底机械手臂除了工业以外，最多应用于救援、保全与野地（田野、牧场等），近年来，各先进国家为了提升台机器人的技术水平，都会推广机器人产业与创立相关联盟，并且特别针对工业以外的领域进行推广，例如：医疗、服务、生活方面…等。以医疗为例，有许多大型医学中心使用以手动操控方式之机械手臂，结合显微影像显示系统所结合的手术型机器人。 机械手臂的研发也朝向节省人力、减少人类暴露在危险的工作环境、甚至进行更加精密的工作或是辅助操作。机械手臂的技术发展都是为了让人类在工作与生活中更加便利。
4 课题研究的内容
桥梁底部需要定期进行检测。目前采用人工方式检测，检测人员存在一定的危险性，检测设备也偏于笨重。本设计计划开发一套遥控自动检测设备，其检测小车载有自动机械机构。可根据操作平台信号，控制小车上的执行机构，实现对桥梁底部某位置梁截面的详细检测。先拟定设备功能，物料参数。再制定工艺工序，选定工作原理，完成结构设计。
5 创新点及难点分析
5.1 分析检测机构的动作，选择机械机构
采用不等长机械臂，对每个特殊位置都进行思考，来确定，几段机械臂可以完成动作。机械结构采用电机齿轮传动，因为没有轴向力，所以采用直齿轮减速器，采用一级减速器减速，脂润滑，滚子轴承。
5.2 完成机器机构与结构设计
小车先采用下方先采用桁架，可以预防机械臂长度不够的情况，上方采用三段刚结构机械臂，机械臂形状为梯形或圆柱形，具体根据计算进行选择。然后三段机械臂要有两段有反向的平衡重，使得减速器受到的扭矩不是非常大。小车下也要悬挂重物，使其可以在有风的情况下保持稳定。
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