五自由度工业机器人结构设计毕业论文

Abstract

Each joint in real time, playback programming and modifying the program online, setting reference point in the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.

This scheme introduced some basic information and theory of the industrial robots. It is included that the composition of the robot, the group of the robot, the main capability of technology . It consulted the structure of the common robot to design the structure.

Keywords: Robot, Motor, Structure

III

目录

摘要 ................................................................................................................ 1 Abstract ...................................................................................................... III 目录 ..............................................................................................................IV 前言 ................................................................................................................ 1 1 工业机器人的概述 .................................................................................... 2

1.1工业机器人的组成 ........................................................................... 2 1.2工业机器人的分类 ........................................................................... 2 1.3工业机器人主要技术性能参数 ....................................................... 3 1.4工业机器人的发展过程及其应用 ................................................... 4 1.5工业机器人研究的现状与意义 ....................................................... 6 1.6 国内外机器人研究现状 .................................................................. 7 1.6.1 国外机器人研究现状 ........................................................... 7 1.6.2 国内机器人研究现状 ......................................................... 10 1.6.3 工业机器人运动学系统研究现状 ..................................... 12 1.6.4 工业机器人轨迹规划研究的现状与意义 ......................... 13 2 五自由度工业机器人结构设计 .............................................................. 14

2.1 五自由度工业机器人的主要参数 ................................................ 14 2.2 五自由度工业机器人结构 ............................................................ 14 2.2.1 主要技术参数 ..................................................................... 14 2.2.2 平衡系统 ............................................................................. 15 2.3 五自由度工业机器人的动力计算 ................................................ 16 2.3.1 手部夹紧力的计算 ............................................................. 16 2.3.2 手指驱动力 ......................................................................... 16 2.3.3 手指驱动电机的选择 ......................................................... 17 2.3.4 腕摆电机的选择 ................................................................. 18 2.3.5手腕回转驱动电机的选择 .................................................. 20 2.3.6手臂回转驱动电机的选择 .................................................. 21 2.3.7 同步带设计 ......................................................................... 22

IV

2.3.8 大臂驱动丝杆的设计 ......................................................... 23 2.3.9 丝杆驱动电机的选择 ......................................................... 25 2.3.10小臂丝杆和电机的选择 .................................................... 25 结论 .............................................................................................................. 26 致谢 .............................................................................................................. 27 参考文献 ...................................................................................................... 28 附件1 装配图 ........................................................................................... 29

A1.1 总装图 ......................................................................................... 29 A1.2 底座装配图 ................................................................................. 30

V

前言

机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟随国际高科技发展的重要方面。工业机器人的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。

目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义：工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高级逐步完善，它的发展过程可分为三代：

第一代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机器人，它主要由手部、臂部、驱动系统和控制系统组成。它的控制方式比较简单，应用在线编程，即通过示教存贮信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作。

第二代机器人是带感知的机器人。它具有力觉、触觉、视觉等进行反馈的能力。其控制方式较第一代工业机器人要复杂得多，这种机器人从1980年开始进入了实用阶段，不久即将普及应用。

第三代工业机器人即智能机器人。这种机器人除了具有触觉、视觉等功能外，还能够根据人给出的指令认识自身和周围的环境，识别对象的有无及其状态，再根据这一识别自动选择程序进行操作，完成规定的任务。并且能跟踪工作对象的变化，具有适应工作环境的功能。这种机器人还处于研制阶段，尚未大量投入工业应用。