【正文】 ure design and kinematics of a robot manipulator[J]: Robotics and ComputerIntegrated , 1(5) :23,153158 [24] Eric Lee. Constantions Mavroidis, Solving the Geometric Design Problem of Spatial 3R Robot Manipulators using Polynomial Homotopy Continuation[J]:Journal of Mechanical Design, 2020, 124:5759 [25] 機(jī)械傳動設(shè)計(jì) /中國機(jī)械工 程學(xué)會，中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會 . 中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典：第四卷 . 南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社， [26] 何發(fā)昌，邵遠(yuǎn)編 . 多功能機(jī)器人的原理及應(yīng)用 . 北京：高等教育出版社， 1996 [27] （日）堀尾淳也 著，屈革 譯 . 微型計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人 . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1989 [28] 成大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 ,第 3和 4卷 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020， 4 [29] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會 . 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [30] 譚慶昌，趙洪志 . 機(jī) 械設(shè)計(jì) . 北京：高等教育出版社， 2020 [31] 成大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本 .機(jī)械傳動 . 北京；化學(xué)工業(yè)出版社， 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 35 致 謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)教師高金剛老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 也感謝我的家人。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 36 附錄一：步進(jìn)電機(jī) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 37 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 38 附錄二：艾斯勒 EPLH 系列 艾斯勒 EPLH 系列減速機(jī) EPLH 系列減速機(jī)，相關(guān)尺寸取決于所安裝的電機(jī) 產(chǎn)品介紹： 【 相關(guān)資料下載 】 產(chǎn)品型號說明： 外形尺寸： 參數(shù)指標(biāo)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 39 相關(guān)尺寸取決于所安裝的電機(jī) 產(chǎn)品介紹： 【 相關(guān)資料下載 】 產(chǎn)品型號說明： 外形尺寸： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 40 參數(shù)指標(biāo)： 。沒有他們的支持我不可能順利完成我的學(xué)業(yè)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，謹(jǐn)向尊敬的高老師致以崇高的敬意和由衷的感謝。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)根據(jù)五自由度工業(yè)機(jī)器人的用途，從機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方案對比分析入手，初步確定了該機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)方案，依據(jù)所確定的方案，分別在 AutoCAD 和Pro/ENGINEE里繪制出該機(jī)器人的總體模型圖。 所以，選擇平行型氣爪 6310系列產(chǎn)品，型號為 .. NC? 夾持力為 45N，因?yàn)?45NF,所以 .. NC? 是合格的。 。帶輪 Z1=20， Z2=30， d1=,d2= 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 19 帶寬 bs=,節(jié)線上齒數(shù)： Zb=90,帶長壽 a=165mm. 大臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)步進(jìn)及減速器的選擇 當(dāng)大臂與小臂，末端執(zhí)行器均處于水平狀態(tài)時(shí)，各部分對回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩最大，其代數(shù)和mNM???????????????????????????）（）（靜 選擇減速器 如下： EPL—— 064—— 007 則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動轉(zhuǎn)矩為 mNiTT out ?????? ? 所以，選擇如下四相步進(jìn)電機(jī)： 型號： 86HS85；額定轉(zhuǎn)矩： mN? ；步矩角： 176。 166選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長 PL 及其齒數(shù) Z，得帶長代號 180， 90, ?? ZL P ⑷實(shí)際軸間矩 2200????????? LLaa P 取 a=165mm 嚙合齒數(shù) 6?mz ，則嚙合系數(shù)為 1?ZK 。 /s,則 sr ad / ??? ?? m in/ 602503 ???n 則 nPT ??9550 ，所以 wkwnTP 333 ?????? 初設(shè)軸矩為 mma 1600 ? ⑴求設(shè)計(jì)功率 dP ，由于前面已考慮到了安全系數(shù)，所以 dP =P=97。 則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動轉(zhuǎn)矩為 ????? iTTout ?。寬度型號 1sb 為 050. 帶長, ?PL 代號 285，齒數(shù)為 76。 ⑸嚙合齒數(shù) 6]2[ ?? zentZm，則嚙合齒數(shù) 1?zk 。 1— 22可知帶的第一級節(jié)矩代號為 L，對應(yīng)節(jié)矩 bP =. 第二級節(jié)矩代號為 XL，對應(yīng)節(jié)矩 bP =. ⑶確定帶輪直徑和帶節(jié)線長 pL 由表面 36， 173知，帶輪最小許用齒數(shù) ,12?Z 考慮到制造和安裝等因素，取 Z1=12，202 ?Z ，兩級傳動比都為 1，帶輪的直徑 ???? ? Zpd b ???? ? Zpd b 則帶長 L可表示為 202????????? daL ? 由表面化 ： 帶長, ?PL 代號 285，齒數(shù)為 76。 。 mNglmmg lM????????????331靜 由于 靜M 2T ,故慣性矩忽略不計(jì)，則腕部俯仰總轉(zhuǎn)矩 mNMT ??? 。 5kg。 由于步進(jìn)電機(jī)不具有瞬時(shí)過載能力，故取安 全系數(shù)為 2（不同），則步進(jìn)電機(jī)輸出的啟動轉(zhuǎn)矩 mNTT OUT ????? 1 1 4 5 1 。故綜合考慮，腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)選擇方案一。 方案二：如圖 2－ 3所示，電機(jī)安裝在底座上面，其輸出軸先經(jīng)諧波減速器減速，再經(jīng)一對齒輪減速后，由第 一關(guān)節(jié)輸出軸帶動整個腰部在基座上回轉(zhuǎn)。但由于三個關(guān)節(jié)都是轉(zhuǎn)動的，故臂端的分辨率完全取決于它在工作空間中的位置。這里機(jī)器人手臂使用了三個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，綜合各種手臂構(gòu)形，最后確定其結(jié)構(gòu)形式 為圖 2－ 1中的第一種形式，此手臂決定了末端執(zhí)行器在空間的位置。手臂的結(jié)構(gòu)形式有多種，常用的構(gòu)形如圖 2－ 1所示。 本文的機(jī)器人為實(shí)驗(yàn)演示用途的機(jī)器人。 電氣驅(qū)動是 20世紀(jì) 90年代后機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用最多的驅(qū)動方式 。 (d)關(guān)節(jié)坐標(biāo)型：有垂直關(guān)節(jié)型和水平關(guān)節(jié)型 (SCARA 型 )機(jī)器人。 (b) 圓柱坐標(biāo)型：該型機(jī)器人前三個關(guān)節(jié)為兩個移動關(guān)節(jié)和一個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，以θ , r, z為坐標(biāo)，位置函數(shù)為 P=f (θ , r, z)，其中， r是手臂徑向長度， z是垂直方向的位移，θ是手臂繞垂直軸的角位移。本文的機(jī)器人就屬于 PTP型。由于工作空間的形狀和大小反映了機(jī)器人工作能力的大小，因而它對于機(jī)器人的應(yīng)用是十分重要的。在這些關(guān)節(jié)中，單獨(dú)驅(qū)動的關(guān)節(jié)稱為主動關(guān)節(jié)。 與機(jī)器人有關(guān)的概念 以下是本文中涉及到的一些與機(jī)器人技術(shù)有關(guān)的概念。本文所用的三個關(guān)節(jié)驅(qū)動是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，屬于開環(huán)控制型。這和普通的 連桿系不同，在普通連桿系中，所有的連桿運(yùn)動都出自同一驅(qū)動源，各連桿間的運(yùn)動是互相制約的。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合本人的設(shè)想，和設(shè)計(jì)工作中需要解決的任務(wù)，本文主要研究機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行以下工作 : 本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)方案確定后要運(yùn)用 AutoCAD 和 Pro/Engineer 軟件把其平面裝配圖及其立體圖做出。 本文研究的意義及主要內(nèi)容 我們所設(shè)計(jì)的五自由度工業(yè)機(jī)器人，可以為進(jìn)一步研究工業(yè)機(jī)器人的工作原理和工作過程奠定一定的基礎(chǔ)。最后，對內(nèi)部描述的軌跡，實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)器人運(yùn)動的位移、速度和加 速度，生成運(yùn)動軌跡。所謂軌跡是指機(jī)械手在運(yùn)動過程中的位移、速度和加速度。工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)位置正解的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解法也開始進(jìn)行探討。目前對具有特殊形狀的機(jī)器人機(jī)構(gòu)如球形手腕機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其逆解是封閉的，但并不唯一。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 36296518 原創(chuàng)通過答辯 6 但是由于國內(nèi)機(jī)器人的科研與開發(fā)與國外尚有較大差距，雖然計(jì)劃開發(fā)的機(jī)器人基本上采用的是在國外基木成熟的技術(shù)，但國內(nèi)各單位對這些技術(shù)的了解有相當(dāng)部分還停留在文獻(xiàn)上或局部技術(shù)上。而我國作為一個工業(yè)大國，不能寄希望從其他國家得到真正的高技術(shù)，必須自主的發(fā)展我國的高技術(shù)，機(jī)器人作為高技術(shù)領(lǐng)域的一個重要分支，將成為 21 世紀(jì)各國爭奪的經(jīng)濟(jì)技術(shù)制高點(diǎn)。 我國近幾年機(jī)器人自動化生產(chǎn)線已經(jīng)不斷出現(xiàn)，并給用戶帶來顯著效益 [9]～ [12]。從 20世紀(jì) 80年代末到 20 世紀(jì) 90 年代，國家 863計(jì)劃把機(jī)器人列為自動化領(lǐng)域的重要研究課題，系統(tǒng)地開展了機(jī)器人基礎(chǔ)科學(xué)、關(guān)鍵技術(shù)與機(jī)器人元部件、先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)的研究及機(jī)器人在自動化工程上的應(yīng)用。 (5) 網(wǎng)絡(luò)通信功能：日本 YASKAWA 和德國 KUKA 公司的最新機(jī)器人控制器已實(shí)現(xiàn)了與 Canbus、 Profibus 總線及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使機(jī)器人由過去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò) 化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也使機(jī)器人由過去的專用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備有了發(fā)展。人機(jī)界面更加友好，基于圖形操作的界面也已問世。以德國 KUKA 公司為代表的機(jī)器人公司，將機(jī)器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu)，拓展了機(jī)器人的工作范圍，加之輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用大大提高了機(jī)器人的性能。為了培養(yǎng)機(jī)器人開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)方面的人才，我國很多高校也為本科生和研究生開設(shè)了機(jī)器人學(xué)課程?！蹦壳?，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能機(jī)器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、PC 化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用范圍越來越廣闊，其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強(qiáng)，并向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展。一般多自由度串聯(lián)機(jī)器人具有 4～ 6個自由度，其中 2～ 3個自由度決定了末端執(zhí)行器在空間的位置，其余 2～ 3個自由度決定了末端執(zhí) 行器在空間的姿態(tài)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)器人功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，其應(yīng)用范圍已不限于制造業(yè)，還用于 農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通運(yùn) 輸