【正文】 I 摘 要 機械手是一門涉及計算機科學、機械學、電子學、自動控制 、 人工智能等多個方面的 學 科，它代表了機電一體化的最高成就?，F(xiàn)今，機械手已經(jīng)運用到各個領域，特別是在裝配作業(yè)方面。在裝配機械手中，平面關節(jié)型裝配機械手（即SCARA 型）是應用最廣泛的一種裝配機械手。 本課題提出設計一種服務機械手，用于電子元器件等的裝配，在分析國內(nèi)外SCARA 產(chǎn)品基礎上，經(jīng)過不同方案的比較，在確定了最優(yōu)方案后通過認真的計算，仔細的校核，使設計結構簡單、運行可靠、經(jīng)濟合理，能滿足教學實驗等需要，對于更好地熟悉和掌握相關課程具有重要的意 義。 本文設計的是一種小型服務裝配機械手，主要對這種機械手進行結構方面的設計。本文設計的 SCARA 機器人具有以下特點：通用性好、體積小、重量輕、外形美觀、成本低，對其本體的可行方案進行了充分的研究后，設計成具有多個自由度的結構，由機身、大臂、小臂及手腕組成，諧波減速器、齒輪、絲杠螺母等組成了機械手簡單可靠的傳動方案。該電機的多個關節(jié)均采用步進電機驅動，具有控制簡單、成本低的特點。 關鍵詞 ： 工業(yè)機械手 自由度 機器人 II Abstract Robot is a kind of science related to many other ones such as puter science, mechanism, electronics, automation control and artificial intelligence. Now, robots are used in many fields, especially in the aspect of assembly task. It represents the upmost level of mechatronics. Among assembly, plane articulated assemblyrobot (SCARA manipulator) is used most widely. This topic puts forward designing a kind of assemble robot, used for an assemble electronics ponent, after analy domestic and international SCARA, the surface of sphere SCARA etc. Through pare with different project. After making sure superior project, though the careful calculation and design with simple structure,credibility circulate, reasonable cost, can satisfy the teaching experiment etc.. The presented SCARA manipulator in this paper is a pintsized assembly robot, where the structure of SCARA manipulator is designed. The presented SCARA manipulator in this paper has following characters: good universality, small volume, light weight, beautiful appearance and low cost, so the structure of robot is fully considered which has four freedoms and is consisted of prises base, big arm, small arm and wrist. The simple reliable transmission scheme of SCARA manipulator is posed of harmonic deceleration and gear wheel and feed screw. The four joints are all driven by stepping motors, which has the characters of simple control and low cost. Keyword: Industrial robots Freedom Robot I 目錄 摘 要 ...............................................................I Abstract............................................................II 第 1 章 緒論 .........................................................1 第 2 章 總體方案設計 ..................................................3 工業(yè)服務機器手的傳動系統(tǒng)設計 .................................3 機械手驅動系統(tǒng)的比較與選擇 ...............................................................3 傳動機構的對比與分析 ..........................................................................5 機械手總體設計方案的比較確定 .................................6 第 3 章 步進電機的選擇及其校核計算 ...................................11 主要技術參數(shù)確定 ............................................11 各自由度步進電機的選擇 ......................................11 第一自由度步進電機的選擇 ................................................................12 第二自由度步進電機的選擇 ................................................................13 第三自由度步進電機的選擇 ................................................................13 第四自由度步進電機的選擇 ................................................................14 第五自由度步進電機的選擇 ................................................................14 第一自由度軸傳動系統(tǒng)的計算與校核 ............................14 第一自由度軸的等效轉動慣量的計算 ................................................14 步進電機 1 的校核 ................................................................................15 第二自由度軸傳動系統(tǒng)計算與校核 ..............................15 第二自由度等效轉動慣量的計算 ........................................................15 步進電機 2 的校核 ................................................................................16 第三自由度軸傳動系統(tǒng)的計算與校核 ............................16 第三自由度等效轉動慣量的計算 ........................................................16 步進電機 3的校核 ................................................................................17 第 4 章 系統(tǒng)整體的設計與校核 .........................................18 同步齒形帶傳動設計 ..........................................18 求出設計功率 dP ....................................................................................18 選擇帶的節(jié)距 .........................................................................................18 確定帶輪直徑和帶節(jié)線長 .....................................................................18 選擇帶長 Lp............................................................................................19 近似計算中心距 .....................................................................................19 進行標準帶寬的選擇 .............................................................................20 各輸出軸的設計 ..............................................21 機身輸出軸設計 ....................................................................................21 II 大臂輸出軸設計 ....................................................................................21 大臂與小臂連接 軸設計 ........................................................................21 帶輪軸設計 ............................................................................................21 升降軸設計 ............................................................................................22 滾珠絲杠副校核 ..............................................23 最大工作載荷計算 ................................................................................23 最大動負載 C 的計算與校核 ................................................................23 傳動效率計算 .........................................................................................23 剛度計算 .................................................................................................24 絲杠穩(wěn)定性驗算 .....................................................................................24 機械手機身的設計 .............................................25 其他部分結構設計 .............................................25 第 5 章 控制系統(tǒng)設計 .................................................27 機器人控制的特點 ..............