机械手-三自由度圆柱坐标型工业机器人

3.0 闻远设计 2023-06-28 107 4 619.5KB 24 页 30光币

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三自由度圆柱坐标型工业机器人

目　录

目录 …………………………………………………………………………………………… 1

中文摘要 ……………………………………………………………………………………… 2

Abstract ……………………………………………………………………………………… 2

第 1 章绪论 ……‥………………………………………………………………………… 3

第 2 章工业机器人的总体设计 …………………………………………………………… 3

2.1 工业机器人的组成及各部分关系概述 …………………………………………… 3

2.2 工业机器人的设计分析 ……………………………………………………………… 4

2.2.1 设计要求 ………………………………………………………………………… 5

2.2.2 总体方案拟定 …………………………………………………………………… 5

2.2.3 工业机器人的主要技术参数 ………………………………………………… 5

第 3 章工业机器人的机械系统设计 ……………………………………………………… 6

3.1 工业机器人的运动系统分析 ……………………………………………………… 6

3.1.1 机器人的运动概述 ……………………………………………………………… 6

3.1.2 机器人的运动过程分析 ……………………………………………………… 7

3.2 工业机器人的执行机构设计 ……………………………………………………… 8

3.2.1 末端执行机构设计 ……………………………………………………………… 8

3.2.2 手臂机构设计 ………………………………………………………………… 11

3.2.3 腰部和基座设计 ………………………………………………………………… 12

3.3 工业机器人的机械传动装置设计 ‥……………………………………………… 18

3.3.1 滚珠丝杠的选择 ………………………………………………………………… 18

3.3.2 谐波齿轮的选择 ………………………………………………………………… 19

3.3.3 联轴器的选择 ………………………………………………………………… 20

第 4 章工业机器人的计算机控制系统概述 ……………………………………………… 20

4.1 工业机器人控制系统的特点及对控制功能的基本要求 ‥……………………… 21

4.2 计算机控制系统的设计方案 ……………………………………………………… 22

4.3 硬件电路的组成 ………………………………………………………………… 22

第 5 章工业机器人运行时应采取的安全措施 …………………………………………… 22

5.1 安全要求 ………………………………………………………………………… 22

5.2 实施方法 …………………………………………………………………………… 23

鸣谢 ……………………………………………………………………………………… 23

参考文献 ………………………………………………………………………………… 24

中文摘要

在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机

器人等。而工业机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。本设计为三

三自由度圆柱坐标型工业机器人

自由度圆柱坐标型工业机器人，其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。在控制器的

作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作,本文是对整个设计

工作较全面的介绍和总结。

关键词：三自由度，圆柱坐标，工业机器人

Abstract

Industrially, automatic control systems are found in numerous applications, such as

automation machine tool control, computer systems and robotics. Industrial robots are relatively

new electromechanical devices 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 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 for the for the whole design

work.

Key words ：three degrees of freedom, cylindrical, Industrial robot

三自由度圆柱坐标型工业机器人设计

三自由度圆柱坐标型工业机器人

第一章绪论

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，也是我国科技界跟踪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觉的机器人。它具有寻力觉、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。

第2章工业机器人的总体设计

2.1 工业机器人的组成及各部分关系概述

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三自由度圆柱坐标型工业机器人目　录目录……………………………………………………………………………………………1中文摘要………………………………………………………………………………………2Abstract………………………………………………………………………………………2第1章绪论……‥…………………………………………………………………………3第2章工业机器人的总体设计……………………………………………………………32.1工业机器人的组成及各部分关系概述……………………………………………32.2工业机器人的设计分析………………………………………………………………42.2.1设计要求…………………...

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