全转动副三自由度并联机器人设计说明书河北工业大学城市学院
毕业论文
作者: 周** 学号: *****
系(专业): 机械系专业: 机械设计与制造及其自动化题目: 全转动副三自由度并联机器人
指导者: 李** 教授
(姓名) (专业技术职务)
评阅者:
(姓名) (专业技术职务)
2015 年 6月 11 日
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毕业设计,论文,中文摘要
题目:全转动三自由度并联机器人
摘要:
本设计中，对全转动副三自由度并联机器人的结构进行了全新的设计，对以前关于此方面机器人设计成果仅仅作为一个参考，通过对机器人支链的全新设计成功使机器人完成解耦，并且不会出现奇点，该全转动副三自由度并联机器人由动平台和静平台组成，静平台为机架底端，而动平台则是由完全相同的三个支链组成，即，三个支链相互垂直，支链末端位于同一水平面上，三个支链末端组成动平台，并且所有的运动副均为转动副。该机构的重复定位精度:<+/-0.025mm(平动);动平台三个方向平动范围:>220mm，最打平动速度:>0.4m/s;最大负载:1.5kg(包括末端机械手)。在设计中，规划设计出了一套精致的机构方案使机器人结构紧凑并具有
简单实用的功效，由于此机构具有高度的对称，所以可以承受各个方向的动载荷，机器人的运动是一个重点难点，本次设计在机构运动小巧灵活方面做出了很大的改进使其性能更加优越，因此对扩大并联机器人的应用领域具有现实意义。
本次毕业设计的基本顺序同本科期间进行的课程设计一样，均是先根据任务书提出方案，验证方案的可行性，方案通过则进行具体的结构设计并且对机构运动经过了正反解论证，选择了正确实用的设计路线。最后，采用绘图软件制作装配图，零件图，利用三维软件绘制三维模型并进行组装得到机器人三维模型。
关键词: 自由度串并联机器人三自由度
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河北工业大学城市学院2015届本科毕业论文
毕业设计,论文,外文摘要
Title All three rotational degrees of freedom parallel robot,Deputy.
Abstract:
Designed a new mobile with three degrees of freedom decouple from
the body of the
robot, singularity does not occur, the parallel robot platform and static platforms distributed between the three branches of orthogonal connected, and all transmission Vice are the rotation pair. Repeat positioning accuracy of the agency :<+/- 0.025mm
(translation); Moving platform, the scope of translation in three directions:> 220mm, the maximum translation speed:> 0.4m/s; maximum load:> 1.5Kg (including end manipulator). Institutions are given a set
of sophisticated programs with simple and practical effect. As the high symmetry directions on the can withstand the amount of load. Compact and
flexible movement in the body has made a lot of effort, but also has a smaller installation space, expanding the application field of parallel robots relevance.
Keywords: Parallel robot. Rotation pair. Translation. Mechanical machine design.
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河北工业大学城市学院2015届本科毕业论文
目录
1 绪
论 ..................................................................... ....................................................- 4 -
1.1 引
言 ..................................................................... ..........................................- 4 -
1.2 此次课题研究背景和意
义 ..................................................................... ....- 4 -
1.3 串并联机器人的国内外研究现状、使用范围及发展趋
势 .......................- 5 -
1. 4 本次毕业设计主要完成工
作 ..................................................................... .- 6 -
1.4.1 基本内
容 ..................................................................... ........................- 6 -
1.4.2 课题研究拟采用的手段和工作路
线 .................................................- 6 -
2 总体方案的设
计 ..................................................................... ................................- 7 -
2(1 总体布局的设
计 ..................................................................... ...................- 7 - 3 由基本参数选定标准件的型
号 ..................................................................... ......- 10 -
3.1 减速机的选
择 ..................................................................... ......................- 10 -
3.2 选择伺服电机并对其检
验 ..................................................................... ..- 12 -
3.3 轴承的选择及校
核 ..................................................................... ................- 15 -
3.4 联轴器的选
择 ..................................................................... ......................- 17 -
4.1 支链尺寸的确
定 ..................................................................... ....................- 19 -
4.2 对主动轴尺寸的确定及校
核 ..................................................................... - 20 -
4.3 对支链上转动副的设
计 ..................................................................... ........- 22 -
4.4 支链末端设
计 ..................................................................... ........................- 25 - 5 机构的整体布局设计及机架设
计 ..................................................................... ..- 26 - 结
论 ..................................................................... ..................................................- 29 - 参考文
献 ..................................................................... ................................................- 31 - 致
谢 ..................................................................... ........................................................- 32 - - 3 -
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1 绪论
1.1 引言
自从Hunt教授提出以Stewart平台结构为基础设计机器人，机器人技术的发展也是日新月异，尤其是工业机器人能够将人从繁重的体力劳动中解放出来具有十分广阔的应用前景，尤其是在工业发展领域，因此工业机器人的发展尤为迅速。并联机器人是机器人种类中一个十分重要的发展方向，但由于受到科学技术等原因的影响，并联机器人的发展在90年代才开始兴起直到现在并联机器人的研发成为机器人发展的一个热点。
机器人种类可以分为很多种，其中并联机器人和串联机器人是机器人大家族中的两类，串联机器人和并联机器人在结构方面有很大的不同，这也导致其性能功能有很大差别，致使并联机器人与串联机器人形成了功能与结构上的互补。并联机器人作为机器人中一种全新的可以和串联机器人媲美的机器人种类，由于自身结构的优势使其具有刚度大、承载能力强、高精度、自重符合比小、优秀的动力性能、易于控制等一系列优点。所以并联机器人应用于工业领域是未来发展的一个必然趋势。
1.2 此次课题研究背景和意义
[1]在文献指出:机器人本身就是高精尖技术的聚集体，并联机器人更是一个尖端知识密集型的机构，并联机器人机构学问题十分复杂，她是属于空间多自由度多环机构学理论学科，此理论是随着对并联机器人的深入研究发展起来的，这本来就是理论对实践的指导，而实践又是完善理论的方法，所以研究并联机器人机构学理论对掌握、研制和控制并联机器人在实际应用和并联机器人的理论发展上都是有着特殊意义。在一切机器人的研究中机器人的机构是关键中的关键，并联机器人所具有的优势关键也在结构上，因此它引起了国内外机器人研究者的广泛关注，他们在
此项研究中投入相当大的精力。并联机器人的结构与串联机器人相比具有结构较简、成本低等优势。因此越来越多的将并联机器人的研究与工业领域相结合也使得- 4 -
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并联机器人的研究也越来越深入。
[2]在文献中:主要研究是三自由度并联机器人，这是一种有多变量和本质为非线性组成的复杂机构系统，在并联机器人及液压驱动系统的设计中以运动学分析前提。作者开始时先是采用坐标变化及求导的方法对三自由度并联机器人运动学进行了分析。利用动力学和分析动力学的原理设计出系统的动力机构。作者采用ADMS 技术建立了失误的虚拟样机模型系统，并运用仿真软件对运动学、动力学和控制系统的可行性进行了联合仿真实验分析，采用上述仿真试验验证的方法可以十分真实的模拟实际中的三自由度并联机器人运动过程验证其性能。为研究提供了很好的设计依据。
[3]在文献中:江苏科技大学机械工程学院的王波、李小满、朱振华学者主要针对三自由度平面P-R-R型并联机器人，三位学者的研究成果是:“成功建立了三自由度并联机器人的动力学模型系统，他们在研究中将同步控制技术应用在机器人上在实现了机器人轨迹的精确控制的同也对机器人的运动达到了同步控制，在研究中三位学者提出了一个新概念——同步误差。具体做法是:通过对多个线性闭环控制进行组合，列出同时满足各个闭环控制的控制方程并对其进行求解。之所以采用这种方法是因为此种方法直观、高效，提高了对并联三自由度平面P-R-R型并联机器人轨迹的运动精度，并可以同时满足了多个闭环控制系统的组合控制。 1.3 串并联机器人的国内外研究现状、使用范围及发展趋势
Hunt教授提出Stewart机构作为机器人，直到现在国内外众多专家学者投入到机器人的研究中。但并联机器人是在90年代才开始成为热门研究方向。并联及其
人在许多方面都有重要的应用，如航海航空、机电工业、医疗器械等各个领域。并且并联机器人与串联机器人并不是相互对立排斥的，他们是可以形成互补，使机器人技术变得更全面实用。关于这些机器人的研究都是值得重视的具有现实意义。
根据我查到的资料了解在国内燕山大学的黄真教授并联机构的研究十分出色。
[4]通过阅读《基于螺旋理论三自由度并联机器人型综合新方法》中了解到东北大学的罗继曼、蔡光起等学者机器人并联机构研究也比较深入，他们通过合理的选择约束链能够组合出新的并联机器人。
自从1987年，Hunt提出并联机器人结构之后，英国、德国、俄罗斯等一些欧美国家都投入了大量人力物力财力进行并联机器人研究，并且取得了巨大的发展。
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日本的田和雄、内山胜等则用并联机构开发航空航天领域机器人。
1. 4 本次毕业设计主要完成工作
1.4.1 基本内容
课程设计方法要求:
(1)设计要求为设计出一台全转动副三自由度并联机器人，提出几种设计方案之后，进行最后研确定最终设计方案和传动方案，之后设计机身与机架零件并对其进行力学分析，材料分析;
(2)设计并联机器人机械结构如转动副及支链等;
(3)最后绘制机械系统装配图和零件图三维装配图;
(4)对整个设计过程进行整理，编写设计说明书，说明设计原理等具体内容。
1.4.2 课题研究拟采用的手段和工作路线
课程设计方法要求:
(1)根据任务设计要求，进行机械结构设计和传动结构设计，找到最佳设计方案。
(2)根据最后所确定的设计方案，进行相关分析、计算、检验，对其中关键零件进行强度、刚度、寿命等的计算、校核确定其符合设计要求，对零件组成的结构要保证其合理使用;最后绘制出机器人装配图并根据装配图，画出主要零件的零件图(在说明书说上说明标准件选择原理)。
(3)设计到最后，对整个毕业设计过程进行总结，完成设计说明。
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2 总体方案的设计
2(1 总体布局的设计
图2.1方案草图
图2.1是此次设计中所采用的方案草图，此草图中们可以清楚的表达出动静平台及三个运动支链的运动情况。
方案规划:
1.首先利用任务书中所给出的最大平动速度、最大负载、平动范围等数据估算出电机的功率;
2.影响全转动副三自由度并联机器人的运动范围的是平行四边形机构的连架杆的长度及其摆动角度大小，摆动角度的大小会直接影响连架杆末端在平方向上的速
度分量，因此在设计时要注意连架杆的长度与其自身的摆动角度之间的古关系以防止支链出现碰撞等冲突;
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3.根据任务书所给出的动平台的运动范围，最初选定连架杆的长度及连架杆的摆动角度的最大范围;
4.根据任务书上的要求动平台的最大平动速度为0.4m/s，在动平台整个运动过程中必须有一点能够达到此速度然后选取极限位置进行速度计算，利用公式转换就可以可以求出系统机构中输入轴的速度;
5.任务书要求运动平台的重复精度为,+/-0.025mm，因为伺服电机编码盘的分辨率可以影响重复定位精度。因此在分析重复精度时，在支链运动轨迹上选取极值点进行运动分析，可以求出机器人系统中输入轴的最小转角，然后依据选出的减速机的减速比转换到电机的输入轴上，最后利用公式换算出所需电机编码盘的分辨率，这也是用来选择电机的一条重要因素;
6.运动副中对轴承的选定，采用运动分析的方法选定，首先分析轴承的轴向与径向的承载情况，再结合转动副的特点选出转动副需要中安装轴承的类别之后再进一步确定型号，最后需要对轴承尽心检验计算;
7.通过减速机输出轴及主轴的直径大小与对机器人支链的主动轴的运动精度要求，还有是否需要考虑轴向移动来选择是需要刚性联轴器还是弹性联轴器，确定之后在选择。
2.2 初步确定机构中的一些基本参数:
图2.2 连架杆在摆动过程的速度分析图
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s,2l/sin,M,220mm行程;
l,110/cos,M;
vx,0.4m/s进行速度分析，根据任务书要求:;
vxmin,v,M，cos,M,l,w,cos,M,400mm/s由图一进行分析得:;
w,l,400/cos,M整理得到:;
,M,M的取值可以有多重情况，初步选定值为45?或60?。当取60?时输出角范围为(30?,150?)。
l,110/cos,M,110/cos60,220??;
,M当取45?时输出角范围为(45?,135?)。
l,110/cos,M,110/cos45,155mml,160mm?，由此可以初选; 由于考虑到在支撑架上可能还要安装极限开关需要一定的空间，并且为了让整
,M个装置更加紧凑，所以暂时选定取45?。
w,400mm/s3.54rad/s?=，通过图一及单位转换可以得出:(l,cos45)
3.54rad/s,67.56rpm。
由于三个支链的结构是相同的,所以设计出一个即可,支链的结构示意图如下:
图2.4 支链的结构示意图
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3 由基本参数选定标准件的型号
3.1 减速机的选择
i,3000/67.56初步确定减速比=44.4
选择减速机时要必须保证任务书上的要求，即机构末端的运动平台速度能够达
到0.4m/s，所以减速比通过上式计算出i必须小于44.4，所以经过圆整选取i=40; 通过查找《机械设计手册》标准系列的减速机。所选减速机的型号为行星减速机构PL60，i=40,2级输出转矩为29N?m;其具体参数如下:
表3-1 减速机型号一览表
安装螺外壳直安装孔输出轴型号段数尺寸键宽键高纹X深径分布园径
(h6) 度
4XM5XPL60 1 60 5 16 52 14 8
轴长轴长定位凸台直键到轴定位凸中心孔键长 (自定躯体长 (自端径(h7) 端
距离台厚度位圆) 面)
44.3 40 M5X10 2.5 25 30 35 3 59
选取的减速机是上海爵顺传动机械有限公司生产的，其性能优越。这家公司的减速机机壳材料为高压压铸铝合金，在制作工艺上采取新的生产工艺，大大增强了工件精度。电机连接板在制作中使用黑色阳极氧化处理的先进工艺，齿轮箱表面经过特殊电解工艺处理增强其强度，增加整个箱体对外部环境抗腐蚀的能力，并且采用此种工艺处理使机身重量更轻，导热性能也有所提高，这样就会使机身内部温度不至于过高使电机烧毁，电机的使用寿命提高;
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速比范围:速比5,10000，此减速器的使实用设计能够使转矩与转速达到完美的匹配;
回差间隙小具有极高的传递精度，因此可以保证在高输入转速下结合介面的同心度能够实现零背隙的动力传递;
采用先进的IP65防护等级的密封设计，密封设计良好，因此不会出现泄漏情况，所以此电机能够实现全部首次注入润滑油后油终生免添加润滑脂润滑，顒可以终生免保养;
对减速机连接板和轴衬的模组化设计为同轴输出，法兰定位标准，结构简单实用;有很高的互换性能;
减速器整体设计紧凑结构，体积小巧，齿轮箱和内环齿轮采是采用一体式的设计，与市场上现有同型号减速器相比，精密度高，体积最小，减速器中对螺旋齿面作齿形及导程的修整，此项工艺可以用来降低齿轮在转动时啮入及啮出的冲击和噪音，因此与同等材质制作的齿轮系相比其使用寿命更高;
此减速器对噪音偶遇严格的控制标准，运转时噪音<60分贝;寿命长，大于20000小时;
综合上述内容，此型号的减速器在同等精度条件下性价比高。
其实物图如下:
图3.1 减速器
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其结构尺寸如下:
图3.2 减速器尺寸图
3.2 选择伺服电机并对其检验
rad/s×3.14/60=3.925; w,(3000rpm/40)
vmax,l,w,0.160×3.9=0.624m/s;
设机构动平台的加减速时间为0.2s-05s,所以可以计算得到加速度为:
v/ts2a==0.4/0.2=2m/。
kg任务书中要求机构最大负载要大于1.5(包括末端操作手)，所以计算得载荷阻力:
Fmax,m×(a，g)=1.5×(2+10)=18N;
因此可计算出系统运转所需的最大驱动功率为:
Pmax,Fmax,vmax=18×0.624w=11.23w。
P查表选择标准系列的电动机=32w的直流伺服电动机。其具体型号为JSF 60-15-30-CF-1000，SFC+。
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表3-2 电机参数表
SFC+的配置适用于过载倍数要求高，并且能够承受在单位时间内电机频繁启停，同时也适用于高速重载的场合;由于在此机器人系统机构中，动平台的往复平动是由动力系统提供动力传递至连架杆，有连架杆带动实现往复摆动，而连杆架的往复摆动需要电机频繁的进行正反转交替，所以必须要求电机能够有很好的频繁起停性能，因此选用SFC+的配置电机。
表3-3 JSF系列伺服电机型号说明表
JSF 60 40 30 D F 1000
1 2 3 4 5 6 7 1.JF——表示电机无刷伺服电机
2——表示电机外径，单位:mm、
3——表示电机额定功率，以10w为单位，40表示40×10w=2000w、 4——表示电机运转时额定转速，100rpm为单位，30表示30×100rpm=3000rpm、 5——表示电机运转的额定电压，A:24v B:36v;C:48v;D:72、 6——表示装配选项，K—键槽;F—扁平轴;S—光轴;G—减速机适配;P—特殊制作、7——表示电机编码器的分辨率。
JSF系列直流伺服电机的主要特点如下:
(1)调速范围宽;(2)在使用过程中噪音小、功率高、运行平稳，整体性能优越，具有很高的性价比;(3)利用高性能铷硼磁钢材料设计能够提供三倍以上峰值扭矩，可以很好的保障其传动性能。
(1)对所选电机进行转矩及编码盘精度检验校核:
转矩的校核:
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机构输入轴的转矩计算
图3.3 转轴受力分析图
F,l当平动速度垂直与连杆时转矩为最大，此时M==18×0.16Nm;
将上述转矩转化为电机的输出轴所承受的转矩载荷:
T,M/i,2.88/40,0.072NmT,0.072Nm,TN,0.1Nm，由此，，股电机的额定转矩合格。
对伺服电机编码盘校核:
易知，在此机构中运动支链在与动平台垂直时对编码盘精度要求最高，所以以动平台与支链垂直的点为检验校核点:，对其整理得:,x,l，,,,，/,0.025mm
0.025,x,，/,rad,0.001563rad,0.56: 160
带入公式计算出伺服电机输出轴角度误差为:; ,,,i，,,,40，0.056,2.24
N,360/2.24,161由上式得出需要编码盘分辨率为，所选电机分辨率N<1000，所以此型号电机分辨率符合要求。
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图3.4 电机尺寸图
3.3 轴承的选择及校核
在此机构中，系统动平台运动为x，y，z三个方向上的平动，在实际设计中需要考虑到动平台和连杆以及转动副的质量，而且在转动中转动副中的轴所受载荷既有径向也有轴向，所以经过对不同种类的轴承进行比较考虑，认为角接触轴承可以符合要求角接触球轴承有单个使用和成对使用之分，在此我们选取单个分装的角接触球轴承。经过查阅《机械设计实用手册》，本设计中选用型号为7002C。其内径为15mm，外径为32mm的一组轴承为转动副连接处所用轴承。
图3.5
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图3.6
此图是角接触球轴承在此机器人中的应用。
上图是查找到的角接触球轴承的几种使用情况，用来参考设计。
表3-4 轴承的基本参数
轴承代号 d(mm) D B 基本额极限转速质量
定载荷 (脂)
7002C 15 32 9 6.25kN 17000r/min 0.028kg
7000C 10 26 8 4.92kN 19000r/min 0.018kg
7001C 12 28 8 5.42kN 18000r/min 0.02kg
此表格中为所选用角接触球轴承的基本参数。现在对上述选用的角接触球轴承进行检验校核。
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设计任务书中给出最大负载为1.5kg，在此基础上还要考虑到支链的重量，所以可以假设支链重量为1kg，在平行四边形机构中一共有两对轴承对支链起到支撑Fr,2作用，所以每对轴承所承受的径向力==12.5N。轴向载荷为2.5kg，2m/s2 3N，通过轴承上轴的转速得出轴承转速为n=75r/min; Fa,ma,1.5kg，2m/s2, Fa3fp, 求比值:0.24<0.68，且工作平稳，所以经过查《机械设计》得
1 ,,Fr12.5
=1*(0.67×12.5+1.41×3)=12.605N ，，P2,fp0.67Fr，1.41Fa
在此给定轴承的预计寿命，假设轴承可以连续工作一年(每年按200个工作日Lh,计算)，所以轴承的预计寿命:200×24×1=4800h。
该轴承所具有的基本额定动载荷C=35.1;
此载荷小于轴承的额定动载荷，所以选择此型号的轴承合格。同理7000C和7001C型号的轴承也按此种方法进行检验校核均满足要求，所以所选轴承均合适。
3.4 联轴器的选择
减速器的输出周的轴径为14mm并且也通过计算主动轴上与减速器轴相连接部分的直径为12mm，所以选择联轴器为凸缘联轴器，其具体尺寸如下: 表3-5 联轴器尺寸表
公称转转动惯质量许用转轴孔直轴孔D1型号 b S D b1
矩量I 速径长度J m/kg
Tn(N,m)GY1 25 12000 12,14 27 80 30 26 42 6 0.0008 1.16
对联轴器进行校核，由于此传动刚性联轴器足以满足机构对各方面的要求，所以选择刚性联轴器。
TcaKAT应按联轴器上最大转矩作为工作转矩=
通过在《机械设计》中查工况系数:=1.3 KA
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河北工业大学城市学院2015届本科毕业论文选用刚性联轴器即可满足要求: p,p额定电机，0.97,0.15kw，0.97,0.1455kw
p0.14556载荷计算: Tca,9.55，10，,9.55，,18.527N,mmn75
KA查=1.3
Tca,KA,T,所以得1.3×18.527=24.0851Nm Tca?25。
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4 动平台支链的结构设计及具体尺寸的确定 4.1 支链尺寸的确定
为了要达到所需要的动平台运动范围给定支链的尺寸如下:
100
图3.7 支链尺寸图
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河北工业大学城市学院2015届本科毕业论文 4.2 对主动轴尺寸的确定及及校核
图3.8 主动轴尺寸图上图为主动轴的具体尺寸，下面对主动轴进行强度校核计算:
P9550000Tn (1) ,T,,,,,,T3W0.2dT
,T,T——代表扭转切应力，选取轴材料为45号刚取=40MPa;
T——代表轴所受的扭矩，在前面已经计算出T=0.072N?mm;
n——轴的转速，n=75r/min;
P——代表轴的传递功率，在前面参数计算中以算出P=0.15KW;
d——代表计算截面处轴的直径，mm;
“工业机器人”设计大作业 作品题目：货物装卸机器人 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：班级：学号： 姓名：班级：学号： 姓名：班级：学号： 指导教师：陈明
1 前言 货物装卸作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。货物装卸机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件货物装卸工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的货物装卸机器人愈10 万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛货物装卸、集装箱等的自动货物装卸。部分发达国家已制定出人工货物装卸的最大限度，超过限度的必须由货物装卸机器人来完成。装卸货物装卸是物流的功能要素之一，在物流系统中发生的频率很高 2 设计方案论证 本课题通过对货物装卸机器人工作对象及工作场所的分析研究，深入了解其工作是 如何进行，各部分零部件应该如何运行以及如何紧密配合，先确定其总体结构再对主要 零部件进行设计计算确定其尺寸大小以及确定电机型号。 2.1 基本思想 （1）设计要考虑要求和工作环境的限制。 （2）考虑到货物装卸货物时所需要精确度不是很高，为了简化结构，境地成本，采用 角铁焊接结构。 （3）为了满足设计要求，须设计三个独立的电机驱动系统，各部分之间通过计算 机控制、协调工作。 （4）本次设计只是该题目的机械部分，而对应控制部件的考虑较少。 3 仓库货物装卸机器人的设计计算 3.1 货物装载伸缩装置的设计 3.1.1 确定传动方案 我们所学的传动方式有以下几种：带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和钢 丝绳传动等，一般地说，啮合传动传递功率的能力高于摩擦传动；蜗轮传动工作的发热 情况较为严重，因而传动的功率不宜过大；摩擦轮传动由于必须有足够的压紧力，故而 在传递同一圆周力时，其压轴力比齿轮传动的大几倍，因而不宜用于大功率传动。带传
机械装备设计制造综合技能大赛 设 计 说 明 书 姓名：孙小平洪耀林徐海昌 指导老师：黄伟玲 2014年9月17日 江西·赣州
摘要 随着计算机技术，人工智能技术的迅速发展以及智能采集器的不断改进和推陈出新，智能信息采集装置已经取得了很大进展。但是对于应用比较复杂通用性较高的全自动信息采集车还没有突破性的进展。智能数据信息采集车的研究将会告别信息相互孤立缺乏联动性的现象，是一个复杂的，面向智能化的，不断发现的过程。近年来，很多关于信息采集的研究和设计，尤其是智能数据信息采集车更是吸引了很多人的眼球。对于智能信息采集车来说，不但要有环境信息获取功能，还要有对信息理解和信息处理的功能。对自动信息采集车的研究是针对环境空间的识别，然后建立相应数据通道，通过雷达和无线装置把获取的数据传送到终端。 智能信息采集车采用了应用范围广，性价比高的基于单片机的多数据通道采集系统，将来自传感器的信号通过转换器转换为数字信号后由单片机采集然后利用SPI通信将数据送到主机进行数据的存储后期处理与显示实现数据处理功能强大的智能化高端信息采集设备。 智能数据信息采集车是一个集自动驾驶、环境感知、规划决策等功能于一体的综合系统。它集中的运用了人工智能、导航、传感器及自动控制等技术；应用了计算机、信息传递、通信交流等现代装备，是典型的高新技术综合体。 关键词：智能信息采集车、智能化、传感器、数据通道、现代装备
第一章绪论 (1) 1.1 信息采集的现状及发展概述 (1) 1.2信息采集车国内外研究现状 (2) 1.3智能信息采集车的背景意义 (4) 1.4 设计要求及内容 (6) 第二章智能信息采集车的结构与工作原理 (6) 2.1 数据获取装置的设计 (6) 2.2 行走方案选择 (7) 2.3基本结构 (9) 2.4工作原理 (11) 第三章智能信息采集车的功能与特点 (12) 3.1 智能信息采集车的功能 (12) 3.2智能信息采集车的特点 (13) 第四章智能信息采集车的设计思路 (15) 4.1 基本工作思路 (15) 4.2动力选择思路 (15) 4.3设计后的调整 (16) 第五章总结与展望 (17) 参考文献 (18)
毕业设计论文 四自由度搬运物料工业机器人的设计 摘要:在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人示教编程伺服制动
The Design of an Industrial Robot with Four DOFs for Carrying Material for a Punch Abstract: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 jobs 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. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servocontrol, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback
工业机器人课程设计基于Matlab的工业机器人运动学和雅克比运动分析 班级： 学号 姓名：
目录 摘要 ..................................................................................................................................................... - 2 - PUMA560机器人简介 ...................................................................................................................... - 3 - 一、PUMA560机器人的正解 .......................................................................................................... - 4 - 1.1、确定D-H 坐标系 .................................................................................................................... - 4 - 1.2、确定各连杆D-H 参数和关节变量 ........................................................................................ - 4 - 1.3、求出两杆间的位姿矩阵 ......................................................................................................... - 4 - 1.4、求末杆的位姿矩阵 ................................................................................................................. - 5 - 1.5、M A TLAB 编程求解 .................................................................................................................. - 6 - 1.6、验证 ......................................................................................................................................... - 6 - 二、PUMA560机器人的逆解 .......................................................................................................... - 7 - 2.1、求1θ ........................................................................................................................................ - 7 - 2.2、求3θ ........................................................................................................................................ - 7 - 2.3、求2θ ........................................................................................................................................ - 8 - 2.4、求4θ ........................................................................................................................................ - 9 - 2.5、求5θ ........................................................................................................................................ - 9 - 2.6、求 6 θ ...................................................................................................................................... - 10 - 2.7、解的多重性 ........................................................................................................................... - 10 - 2.8、M A TLAB 编程求解 ................................................................................................................ - 10 - 2.9、对于机器人解的分析 ........................................................................................................... - 10 - 三、机器人的雅克比矩阵 ............................................................................................................... - 11 - 3.1、定义 ....................................................................................................................................... - 11 - 3.2、雅可比矩阵的求法 ............................................................................................................... - 11 - 3.3、微分变换法求机器人的雅可比矩阵 ................................................................................... - 12 - 3.4、矢量积法求机器人的雅克比矩阵 ....................................................................................... - 13 - 3.5、M A TLAB 编程求解 ................................................................................................................ - 14 - 附录 ................................................................................................................................................... - 15 - 1、M ATLAB 程序 ........................................................................................................................... - 15 - 2、三维图 ...................................................................................................................................... - 24 -
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势
六自由度工业机器人 对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同;首先要知道为什么要设计机器人机器人能实现哪些功能活动空间（有效工作范围）有多大了解基本的要求后，接下来的工作就好作了。 首先是根据基本要求确定机器人的种类，是行走的提升（举升）机械臂、还是三轴的坐标机器人、还是六轴的机器人等。选定了机器人的种类也就确定了控制方式，也就有了在有限的空间内进行设计的指导方向。 接下来的要做的就是设计任务的确定。这是一个相对复杂的过程，在实现这一复杂过程的第一步是将设计要求明确的规定下来;第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表（图），初步确定传动功率、控制流程和方式;第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制;第四步是综合审核各方面的内容，确认生产。 下面我将以六轴工业机器人作为设计对象来阐明这一设计过程： 在介绍机器人设计之前我先说一下机器人的应用领域。机器人的应用领域可以说是非常广泛的，在自动化生产线上的就有很多例子，如垛码机器人、包装机器人、转线机器人;在焊接方面也有很例子，如汽车生产线上的焊接机器人等等;现在机器人的发展是非常的迅速，机器人的应用也在民用企业的各个行业得以延伸。机器人的设计人才需求也越来越大。 六轴机器人的应用范筹不同，设计形式也各不相同。现在世界上生产机器人的公司也很多，结构各有特色。在中国应用最多的如：ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等国外进口的机器人。 既然机器人的应用那么广泛，在我国却没有知名的生产公司。对于作为中国机械工程技术人员来说是一个值得思考的问题！有关机器人技术方面探讨太少了从业人员还不能成群体虽然在很多地方可以看到机器的论术，可是却没有真正形成普及的东西。 即然是要说设计，那我就从头一点一点的说起。力求讲的通俗简明一些，讲得不对的地方还请各位指正！ 六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，变化灵活;是一种柔性技术较高的工业机器人，应用面也最广泛。那么怎样去从头开始的设计它呢工作范围又怎样去确定动作怎样去编排呢位姿怎样去控制呢各部位的关节又是有怎么样的要求呢等等。。。。。。让我们带着众多的疑问慢慢的往下走吧！ 首先我们设定：机器人是六轴多自由度的机器人，手爪夹持二氧气体保护焊标准焊枪;完成点焊、连续焊等不同要求的焊接部件，工艺要求、工艺路线变化快的自动生线上。最大伸长量：1700mm;转动270度;底座与地平线水平固定;全电机驱动。 好了，有了这样的基本要求我们就可以做初步的方案的思考了。 首先是全电机驱动的，那么我们在考虑方案的时候就不要去考虑液压和气压的各种结构了，也就是传动机构只能用齿轮齿条、连杆机构等机械机构了。 机器人是用于焊接方面的，那么我们就去考察有人工行为下的各种焊接手法和方法。这里就有一个很复杂的东西在里面，那就是焊接工艺;即然焊艺定不下来，我们就给它区分一下，在常用焊接里有单点点焊、连续断点点焊、连续平缝焊接、填角焊接、立缝焊接、仰焊、环缝焊等等。。。。。。 搞清了各种焊方法，也就明白了要实现这些复杂的动作就要有一套可行的控制方式才行;在机械没有完全设计出来之前可以不做太多的控制方案思考，有一个大概的轮廓概念就行了，待机械结构做完，各方面的驱动功率确定下来之后再做详细的程序。 焊枪是用常用的标准的焊枪，也就是说焊枪是随时可以更换下来的，也就要求我们要做到对焊枪的夹持部分进行快速锁定与松开。
工业机器人技术专业人才培养方案（2016级、三年制） 专业名称：工业机器人技术 专业代码： 招生对象：普通高中毕业生及同等学历者 学制与学历：三年制大专
一、制订人才培养方案的依据 为了适应社会经济建设的高速发展，满足社会对工业机器人技术应用高技能人才的需求，进一步推动高等职业教育体制改革，根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》、《国民经济和社会发展第十三个五年规划》、《机械工业十三五规划》、《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》（教高[2000]2号）、《教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的意见》（教高[2004]1号）与《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干建议》（教高[2006]16号）、《教育部财政部关于支持高等职业学校提升专业服务产业发展能力的通知》（教职成[2011]11号）、《中国制造2025》及教育部关于发展高等职业教育相关文件精神，结合我公司实际情况，加强工业机器人技术专业的建设，制定了本专业人才培养方案。 二、培养目标与规格 培养目标：本专业培养拥护党的基本路线，德、智、体、美等全面发展，具有良好的科学文化素养、职业道德和扎实的文化基础知识。具有获取新知识、新技能的意识和能力，能适应不断变化的工作需求。熟悉企业生产流程，具有安全生产意识，严格按照行业安全工作规程进行操作，遵守各项工艺流程，重视环境保护，并具有独立解决非常规问题的基本能力。掌握现代工业机器人安装、调试、维护方面的专业知识和操作技能，具备机械结构设计、电气控制、传感技术、智能控制等专业技能，能从事工业机器人系统的模拟、编程、调试、操作、销售及工业机器人应用系统维护维修与管理、生产管理及服务于生产第一线工作的高素质高技能型人才。 （一）专业知识 1.具有常用电子元器件、集成器件、单片机的应用知识； 2.具有传感器应用的基本知识； 3.具有应用机械传动、液压与气动系统的基础知识； 4.具有PLC、变频器、触摸屏、组态软件控制技术的应用知识； 5.具有交流调速技术的应用知识； 6.具有机械系统绘图与设计的知识； 7.具有计算机接口、工业控制网络和自动化生产线系统的基础知识； 8.具有工业机器人原理、操作、编程与调试的知识； 9.具有检修工业机器人系统、自动化生产线系统故障的相关知识； 10.具有安全用电及救护常识。 （二）职业能力 1.读懂机器人应用系统的结构安装图和电气原理图的能力； 2.测绘简单机械部件生成零件图和装配图，跟进非标零件加工，完成装配工作的能力；
1引言 1.1设计目的 机器人可以干人不愿意干的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；另一方面机器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。 机器人是一个具有有类人的功能，比如说作业功能；感知功能；行走功能；还能完成各种动作，还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是可以编程，改变工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。是人造的机器或机械电子装置，所以这种机器人仍然是个机器。但是目前还没有一个统一的有关机器人定义，一般来说认为机器人是计算机控制的可以编程的目前能够完成某种工作或可以移动的自动化机械，这是美国工程师协会定的一个定义，但日本和其他国家也对机器人有不同的看法，从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，所以又提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。那么这给机器人提出来更高层次的要求，所以要求设计出机器人。 1.2设计背景 首先我介绍一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。 另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。 “迎宾机器人”是一个机电结合的制作。在现实当中，当客人来到门口时，会向客人热情的说一句“欢迎光临”，同时记下进入人数，同样当有客人从门口离
第一章引言 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 1.1 机械手的分类 机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。
《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 2014 年10 月1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15)
一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，
搬运机器人结构设计与分析 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。 本课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论，对原有的机械结构提出了新的改进方法，并把现在的新技术应用到本课题中，从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状，提出了具体的搬运机器人设计要求，并根据搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及包括：机器人的手部、腕部、臂部、腰部在的机械结构设计。此搬运机器人的驱动源来自液压系统，执行元件包括：柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。 关键词：搬运机器人；液压系统；机械结构设计；操作
Abstract In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work. The subject of the main part of the handling of their machinery discussions, and on the original mechanical structure proposed for the new improved method, which makes the handling robot is more applicable to the present industrial working environment.Through a detailed understanding of the robot in the industrial application,to propose specific handling robot design requirements,and according to the robot design principles of various parts, for the system as well as including:the robot's hand, wrist, arm, waist, the design of mechanical structures.The transfer robot driven by the source from the hydraulic system, and the implementation of components including:plunger hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, swing, telescopic hydraulic cylinders, etc.Through the hydraulic cylinder movements to implement the joint transport robot motion,And realize the operational handling robot. Keywords：Transfer robot；Hydraulic System；Mechanical Design；Operating
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计 学院：机电工程学院 班级： 姓名： 学号：
1.末端执行机构设计 采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小型液压缸驱动夹紧，它的结构形式如图。内撑连杆杠杆式夹持器采用四连杆机构传递撑紧力，即当液压缸1工作时，推动推杆2向下运动，使两钳爪3向外撑开，从而带动弹性爪4夹紧工件。该种夹持器多用于内孔薄壁零件的夹持。
2.弹性爪的结构设计: 这种结构是在手爪外侧用螺钉固定弹性片两端。当弹性手工作时，由于夹紧过程具有弹性，就可避免易损零件被抓伤、变形和破损。 3.手臂机构的设计 本设计中手臂由滚珠丝杠驱动实现上下运动，结构简单，装拆方便，还设计有两根导柱导向，以防止手臂在滚珠丝杠上转动，确保手
臂随机座一起转动。它的结构如下图。选用轴向脚架型液压缸，活塞杆末端为外螺纹结构，手臂与末端执行器连同活塞杆一起转动。 4.腰部和基座设计 1——支座，2——步进电机，3——谐波齿轮，4——转动机座5——支承槽钢梁，6——滚珠丝杠，7——导向柱，8——锥环无键联轴器 通过安装在支座上的步进电机和谐波齿轮直接驱动转动壳体转动，从而实现机器人的旋转运动；通过安装在顶部的步进电机和联轴器带动滚珠丝杠转动实现手臂的上下移动。采用双导柱导向，防止手臂在滚珠丝杠上转动，确保手臂随机座一起转动。支撑梁采用槽钢，以减轻重量和节省材料，它的结构如上图。 5.驱动方式的选择
由上表知步进电机应用于驱动工业机器人有着许多无可替代的 优点，如控制性能好，可精确定位，体积较小可用于程序复杂和运动轨迹要求严格的小型通用机械手等，所以本设计采用它来实现机器人的旋转和上下移动。选电机为BF反应式步进电机，型号为：90BF001。 由上表知,液压驱动方式反应灵敏,可实现连续轨迹控制,液体压力高，可获得较大的输出力,因此机器人的伸缩运动采用液压驱动方式来实现,从而使机器人容易找准工件。它的型号为Y-HG1-C50/28×100LJ1HL1Q，它的主要技术参数如下表
河北工业大学城市学院 毕业论文 作者：周** 学号：***** 系(专业)：机械系 专业：机械设计与制造及其自动化 题目：全转动副三自由度并联机器人 指导者：李** 教授 (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 2015 年6月11 日
目录 1 绪论 ........................................................................................................................ - 4 - 1.1 引言 .............................................................................................................. - 4 - 1.2 此次课题研究背景和意义 ........................................................................ - 4 - 1.3 串并联机器人的国内外研究现状、使用范围及发展趋势 ...................... - 5 - 1. 4 本次毕业设计主要完成工作 ..................................................................... - 6 - 1.4.1 基本内容 ............................................................................................ - 6 - 1.4.2 课题研究拟采用的手段和工作路线 ................................................ - 6 - 2 总体方案的设计 .................................................................................................... - 7 - 2．1 总体布局的设计 ....................................................................................... - 7 - 3 由基本参数选定标准件的型号 .......................................................................... - 10 - 3.1 减速机的选择 .......................................................................................... - 10 - 3.2 选择伺服电机并对其检验 ...................................................................... - 12 - 3.3 轴承的选择及校核 .................................................................................... - 15 - 3.4 联轴器的选择 .......................................................................................... - 17 - 4.1 支链尺寸的确定 ........................................................................................ - 19 - 4.2 对主动轴尺寸的确定及校核 .................................................................... - 20 - 4.3 对支链上转动副的设计 ............................................................................ - 22 - 4.4 支链末端设计 ............................................................................................ - 25 - 5 机构的整体布局设计及机架设计 ...................................................................... - 2 6 - 结论 ...................................................................................................................... - 29 - 参考文献 .................................................................................................................... - 31 - 致谢 ............................................................................................................................ - 32 -