【正文】 某一工作點(diǎn)時，手臂可能采取的姿態(tài)是有限的，有時要有很大的靈活度和很強(qiáng)的避障能力。機(jī)器人是一種多關(guān)節(jié)開鏈結(jié)構(gòu)，因此機(jī)器人手臂的剛度一般都不高，另外由于構(gòu)件的尺寸誤差和傳動間隙的存在，以及機(jī)器人手臂末端誤差的放大作用，是當(dāng)前機(jī)器人的定位與運(yùn)動還不能達(dá)到很高的精度。這一趨勢在機(jī)械工業(yè)方面得到了很大的應(yīng)用，其中采用了機(jī)器人等先進(jìn)的物料搬運(yùn)技術(shù)，促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)水平提高。如、有原始的電控機(jī)械手，較先進(jìn)的基于工控機(jī)控制的，基于ＰＣ控制的，進(jìn)一步的嵌入式ＰＣ控制技術(shù)，還采用PLC可編程控制的。在針對同樣的目標(biāo)任務(wù)，采取多種運(yùn)動方式相結(jié)合的方式來達(dá)到預(yù)定的目的。近年來，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)出現(xiàn)了多臺機(jī)器人通過網(wǎng)絡(luò)共享信息并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的技術(shù)趨勢。２ 信息處理速度的提高機(jī)器人的動作通常是通過機(jī)器人的各個環(huán)節(jié)的驅(qū)動電動機(jī)的運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)的。但與采用液壓驅(qū)動的機(jī)器人相比，采用伺服電動機(jī)驅(qū)動機(jī)器人在響應(yīng)速度、精度、靈活性等方面都有很大的提高。與計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。工業(yè)機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘要1 緒論…………………………………………………………………1 工業(yè)機(jī)器人研究的目的和意義…………………………………1 工業(yè)機(jī)器人在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢…………………….. 工業(yè)機(jī)器人的分類 本課題研究的主要內(nèi)容2 總體方案的確定 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 工作空間的分析 驅(qū)動方式 傳動方式確定3 搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 驅(qū)動和傳動系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手爪驅(qū)動氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算 進(jìn)給絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算 驅(qū)動電機(jī)的選型計(jì)算 手臂強(qiáng)度校核4 搬運(yùn)機(jī)器人的控制系統(tǒng) 機(jī)器人控制系統(tǒng)分類 控制系統(tǒng)方案分析 機(jī)器人的控制系統(tǒng)方案確定 PLC及運(yùn)動控制單元選型5 結(jié)論與展望致謝1 緒論 工業(yè)機(jī)器人研究的目的和意義工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。２０世紀(jì)８０年代以來，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)逐漸成熟、并很快得到推廣，目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。因此它逐步代替了采用液壓驅(qū)動的機(jī)器人成為工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動方式的主流。為了是機(jī)器人完成各種復(fù)雜動作，機(jī)器人控制器需要進(jìn)行大量計(jì)算并在此基礎(chǔ)上向機(jī)器人的各個環(huán)節(jié)的驅(qū)動電動機(jī)發(fā)出必要的控制指令。 工業(yè)機(jī)器人在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢目前，工業(yè)機(jī)器人有很大一部分應(yīng)用于制造業(yè)的物流搬運(yùn)中，極大的促進(jìn)物流自動化，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，搬運(yùn)機(jī)器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。驅(qū)動方面采用了一臺工業(yè)機(jī)器人多種驅(qū)動方式情況，由液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、伺服電機(jī)的驅(qū)動等等。在物料搬運(yùn)方面，近年來呈現(xiàn)出的趨勢就是系統(tǒng)化。當(dāng)代工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展一方面表現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和機(jī)器人的種類增多；另一方面表現(xiàn)在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的性能的提高和控制系統(tǒng)的智能化。度大、精度高的數(shù)控機(jī)床相比，機(jī)器人在工作精度上大為遜色。例如：當(dāng)時噴涂機(jī)器人噴涂車身內(nèi)表面時，要求機(jī)器人能將車身內(nèi)表面的各個角落都噴上漆，必須要有高靈活度機(jī)器人手才行。3 提高機(jī)器人的運(yùn)動速度和響應(yīng)頻率：為了提高機(jī)器人作業(yè)頻率以及提高具有感知功能機(jī)器人的反應(yīng)速度就必須提高機(jī)器人運(yùn)動速度和響應(yīng)頻率。機(jī)器人就必須有一個運(yùn)動靈活和動作靈敏的手腕和手爪。所以這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)最適用于空間機(jī)器人、核工業(yè)機(jī)器人等。搬運(yùn)作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個加工位置移到另一個加工位置。物料搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)： 按作業(yè)用途分類如前所述，各類工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍非常廣泛，而且還有一種機(jī)器人多種用途的情況。 按機(jī)器人的負(fù)荷和工作范圍分類按照這種分類方法，工業(yè)機(jī)器人分為：超大型機(jī)器人——負(fù)荷為１０ＫＮ以上。小型機(jī)器人――負(fù)荷為１－１００Ｎ。這種運(yùn)動只有兩種形態(tài)：直線運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其腕端的任何復(fù)雜的運(yùn)動都可由這兩種運(yùn)動來合成。 本課題研究的主要內(nèi)容（1）確定機(jī)器人運(yùn)動參數(shù)及工作行程。（5）根據(jù)電機(jī)的外形尺寸及輸出軸軸徑以及電機(jī)的重量完善結(jié)構(gòu)草圖。它有臂、關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行裝置構(gòu)成，組合為一個互相連接，互相依賴的運(yùn)動結(jié)構(gòu)。 任務(wù)是指機(jī)器人要完成的工作，機(jī)器人的類型是隨著工作任務(wù)的特點(diǎn)而決定的。 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)次機(jī)械手的應(yīng)用場合和實(shí)地的應(yīng)用要求，其主要的設(shè)計(jì)參數(shù)要求如下：（1） 抓取的重物：2Kg（2） 機(jī)械手的自由度數(shù)：4個（3） 運(yùn)動參數(shù)：大臂升降：線速度：小臂伸縮：線速度： m/s手腕俯仰：角速度：腰部旋轉(zhuǎn)：角速度： rad/s（4） 運(yùn)動行程大臂升降：300mm小臂伸縮：300 mm腰部旋轉(zhuǎn)：正負(fù)90度手腕俯仰：正負(fù)90度 工作空間分析1 基座 基座是整個機(jī)器人本體的支撐，為保證機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性，采用兩塊“Z”字形實(shí)心鑄鐵作為支撐。它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機(jī)器人手臂的前端。該設(shè)計(jì)采用兩個手指，其外形如圖所示：傳動機(jī)構(gòu)是向手指傳遞運(yùn)動和動力，以實(shí)現(xiàn)夾緊和松開動作的機(jī)構(gòu)。 在圖中，O為電機(jī)輸出軸，曲柄ＯＡ、連桿ＡＢ、滑塊Ｂ和支架結(jié)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：滑塊Ｂ、連桿ＢＣ、搖桿ＣＥ和支架構(gòu)成滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。另外，在選用電機(jī)的時候，要使電機(jī)的功率足以克服彈簧的收縮和張開，并且提供足夠加緊物體的力。（2）控制性能 輸出功率大，可無級調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制（3）響應(yīng)速度 很高(4)結(jié)構(gòu)性能及體積結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行結(jié)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，以實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動。氣動驅(qū)動：（1） 輸出功率大，壓力范圍為4860Pa，最大可達(dá)Pa氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速。功率/質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較小。（8） 成本維修及使用成本方便。（4） 結(jié)構(gòu)性能及體積伺服電機(jī)易于標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動機(jī)一般需配置減速裝置，除DD電動機(jī)外，難以直接驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊，無密封問題。（8）成本維修及使用成本高較復(fù)雜。大臂的驅(qū)動電機(jī)和小臂的回轉(zhuǎn)軸共線。但對安裝的精度要求較高，負(fù)載能力也很有限并且不能實(shí)現(xiàn)反向自鎖，需要另加斷電保護(hù)裝置。這是在充分考慮到小臂的驅(qū)動電機(jī)對大臂所產(chǎn)生的附加彎矩的條件下，對大臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特別做了加強(qiáng)處理。手爪采用目