三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計.txt

1、目 錄目錄 …………………………………………………………………………………………… 1 中文摘要 ……………………………………………………………………………………… 2 Abstract ……………………………………………………………………………………… 2第 1 章 緒論 ……‥………………………………………………………………………… 3第 2 章 工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計 ………………………………

2、…………………………… 32.1 工業(yè)機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系概述 …………………………………………… 3 2.2 工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計分析 ……………………………………………………………… 42.2.1 設(shè)計要求 ………………………………………………………………………… 52.2.2 總體方案擬定 …………………………………………………………………… 52.2.3 工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù) ………………………………………

3、………… 5第 3 章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 ……………………………………………………… 63.1 工業(yè)機(jī)器人的運動系統(tǒng)分析 ……………………………………………………… 63.1.1 機(jī)器人的運動概述 ……………………………………………………………… 63.1.2 機(jī)器人的運動過程分析 ……………………………………………………… 73.2 工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………

4、 83.2.1 末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………………… 83.2.2 手臂機(jī)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………… 113.2.3 腰部和基座設(shè)計 ………………………………………………………………… 123.3 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械傳動裝置設(shè)計 ‥……………………………………………… 183.3.1 滾珠絲杠的選擇 ………………………………………………………………… 183.

5、3.2 諧波齒輪的選擇 ………………………………………………………………… 193.3.3 聯(lián)軸器的選擇 ………………………………………………………………… 20第 4 章 工業(yè)機(jī)器人的計算機(jī)控制系統(tǒng)概述 ……………………………………………… 204.1 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點及對控制功能的基本要求 ‥……………………… 214.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案 ……………………………………………………… 224.

6、3 硬件電路的組成………………………………………………………………… 22第 5 章 工業(yè)機(jī)器人運行時應(yīng)采取的安全措施 …………………………………………… 225.1 安全要求 ………………………………………………………………………… 225.2 實施方法 …………………………………………………………………………… 23鳴謝……………………………………………………………………………………… 23參考文獻(xiàn)……………

7、…………………………………………………………………… 24中文摘要在工業(yè)上，自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)自動化機(jī)床控制，計算機(jī)系統(tǒng)，機(jī)器人等。而工業(yè)機(jī)器人是相對較新的電子設(shè)備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。本設(shè)計為三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，其工作方向為兩個直線方向和一個旋轉(zhuǎn)方向。在控制器的作用下，它執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線這一簡單的動作,本文是對整個設(shè)計工作較全面的介紹和總結(jié)。關(guān)鍵詞：三自由度，圓柱坐標(biāo)，工業(yè)機(jī)器

8、人 AbstractIndustrially, automatic control systems are found in numerous applications, such as automation machine tool control, computer systems and robotics. Industrial robots are relatively new electromechanical device

9、s that are beginning to change the appearance of modern industry. This scheme introduced a cylindrical robot for three degree of freedom. It is composed of two linear axes and one rotary axis current

10、control only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple taskes. This paper is more comprehensive introduction and summing-up

11、 for the for the whole design work.Key words ：three degrees of freedom, cylindrical, Industrial robot機(jī)械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電傳動。C、 控制系統(tǒng)：通過對驅(qū)動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，當(dāng)發(fā)生錯誤或故障時發(fā)出報警信號。D、 檢測系統(tǒng)：作用是通過各種檢測裝置、傳感裝置檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動情況，根據(jù)需要反饋

12、給控制系統(tǒng)，與設(shè)定進(jìn)行比較，以保證運動符合要求。圖 2-2 各部分關(guān)系圖2.2 工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計分析2.2.1 設(shè)計要求綜合運用所學(xué)知識,搜集有關(guān)資料獨立完成三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)和驅(qū)動單元的設(shè)計工作。原始數(shù)據(jù)：自動線上有Ａ，Ｂ兩條輸送帶之間距離為 1.5m，需設(shè)計工業(yè)機(jī)器人將一零件從 A 帶送到 B 帶。零件尺寸：內(nèi)孔 ￠100，壁厚 10，高 100。零件材料：45 鋼。2.2.2 總體方案擬定在工業(yè)機(jī)器人的

13、諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計和良好的伺服控制驅(qū)動。本次設(shè)計就是在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動和諧波齒輪傳動來實現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運動；利用另一臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，從而使與滾珠絲杠螺母副固連在一起的手臂實現(xiàn)上下運動；考慮到本設(shè)計中的機(jī)器人工作范圍不大，故利用液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)手臂的伸縮運動；末端夾持器則采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器，用小型液

14、壓缸驅(qū)動夾緊。圖 2-3 機(jī)器人外形圖2.2.3 工業(yè)機(jī)器人主要技術(shù)性能參數(shù)工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)是說明其規(guī)格和性能的具體指標(biāo)。主要技術(shù)參數(shù)有如下：A、 抓取重量：抓取重量是用來表明機(jī)器人負(fù)荷能力的技術(shù)參數(shù)，這是一項主要參數(shù)。這項參數(shù)與機(jī)器人的運動速度有關(guān)，一般是指在正常速度下所抓取的重量。B、 抓取工件的極限尺寸：抓取工件的極限尺寸是用來表明機(jī)器人抓取功能的技術(shù)參數(shù)，它是設(shè)計手部的基礎(chǔ)。C、 坐標(biāo)形式和自由度：說明機(jī)器人機(jī)身、手部、腕

15、部等共有的自由度數(shù)及它們組成的坐標(biāo)系特征。D、 運動行程范圍：指執(zhí)行機(jī)構(gòu)直線移動距離或回轉(zhuǎn)角度的范圍，即各運動自由度的運動量。根據(jù)運動行程范圍和坐標(biāo)形式就可確定機(jī)器人的工作范圍。E、 運動速度：是反映機(jī)器人性能的重要參數(shù)。通常所指的運動速度是機(jī)器人的最大運動速度。它與抓取重量、定位精度等參數(shù)密切有關(guān)，互相影響。目前，國內(nèi)外機(jī)器人的最大直線移動速度為 1000mm/s 左右，一般為 200～400mm/s；回轉(zhuǎn)速度最大為 180o/s，一

16、般為 50o/s。F、 定位精度和重復(fù)定位精度：定位精度和重復(fù)定位精度是衡量機(jī)器人工作質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。G、 編程方式和存儲容量。本設(shè)計中的三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的有關(guān)技術(shù)參數(shù)見表 1-1。表 1-1機(jī)械手類型 三自由度圓柱坐標(biāo)型抓取重量 2.69Kg自由度 3 個（1 個回轉(zhuǎn) 2 個移動）機(jī)座 長 120mm，回轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)角 180°，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 單片機(jī)控制腰部機(jī)構(gòu) 長 680mm，伸縮運動，升降范圍 450mm