【正文】 錄摘要1 緒論…………………………………………………………………1 工業(yè)機器人研究的目的和意義…………………………………1 工業(yè)機器人在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢…………………….. 工業(yè)機器人的分類 本課題研究的主要內容2 總體方案的確定 結構設計概述 基本設計參數 工作空間的分析 驅動方式 傳動方式確定3 搬運機器人的結構設計 驅動和傳動系統(tǒng)的總體結構設計 手爪驅動氣缸設計計算 進給絲杠的設計計算 驅動電機的選型計算 手臂強度校核4 搬運機器人的控制系統(tǒng) 機器人控制系統(tǒng)分類 控制系統(tǒng)方案分析 機器人的控制系統(tǒng)方案確定 PLC及運動控制單元選型5 結論與展望致謝1 緒論 工業(yè)機器人研究的目的和意義工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。近年來，隨著信息技術和網絡技術的發(fā)展已經出現(xiàn)了多臺機器人通過網絡共享信息并在此基礎上進行協(xié)調控制的技術趨勢。機器人是一種多關節(jié)開鏈結構，因此機器人手臂的剛度一般都不高，另外由于構件的尺寸誤差和傳動間隙的存在，以及機器人手臂末端誤差的放大作用，是當前機器人的定位與運動還不能達到很高的精度。這種機器人能進行快速維修，可以實現(xiàn)自動恢復。人是采用以上方式組合的組合式機器人。（4）對個結構的質量進行粗估完成對手爪的夾緊氣缸、小臂、大臂、絲杠的驅動電機以及腰部、腕部的旋轉驅動電機的計算選型。2 大臂大臂長度230mm,具體尺寸如圖所示：3 小臂小臂長度180mm,具體尺寸如圖所示： 機械手的設計 工業(yè)機器人的手又稱為末端執(zhí)行器，它使機器人直接用于抓取和握緊（吸附）專用工具（如噴槍、扳手、焊具、噴頭等）進行操作的部件。這三種方法各有所長，：　液壓驅動：（1）輸出功率 很大，壓力范圍為50140Pa，利用液體不可縮性，控制精度較高。（3） 響應速度很高。電機和小臂的關節(jié)軸是同一方向的。交流伺服電機運轉非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。小臂回轉關節(jié)采用了電機減速器后直接驅動小臂關節(jié)軸旋轉，從而帶動小臂的旋轉。４、可靠性高 繼電接觸器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸電，連線復雜，各觸點在吸合和斷開時容易受到電弧的損傷，所以壽命多，工作可靠性差，而可編程控制器以軟件代替硬件，許多繼電器的觸點和繁雜的連線可以用程序來實現(xiàn)，大量開關動作可以用無觸電的電子電路來完成，因此壽命長，可靠性大大的提高。通過這些控制端口PLC可以對焊接機器人進行上述的控制，同時也提供了搬運機器人所處的運行模式。 在手抓的設計中可以把手爪設計稱可以替換的具有通用性的手爪，這樣可以在搬運不同類型的工件時只需要更換機械手的手指，從而拓展了機器人的應用范圍。PLC接受機器人的各種工作狀態(tài)信息等內容。配以各種組件就可以靈活的組成各種規(guī)模和不同要求的控制系統(tǒng)。２、自適應控制系統(tǒng)：當外界條件變化時，為保證所要求的品質或為了隨著經驗的積累而自行改善控制品質，其過程是基于操作機的狀態(tài)和伺服誤差的觀察，再在調整非線性模型參數，一直到誤差消失為止。電機和減速器通過外殼內部的凸臺進行安裝，這樣使得結構簡單，加工和安裝方便。滾珠絲杠的造價高，重量也較重，因此在滾珠絲杠的材料選擇方面而要求加工材料要較輕，并且滾珠絲杠需要電機的輸出轉矩也較大，自身減速比較小。同步齒形帶具有精度高，結構緊湊，傳動比恒定等特點。（7） 在工業(yè)機器人中的應用范圍適用于中小負載驅動、精度要求較低的有限點位程序控制機器人，如沖壓器機器人本體的氣動平衡及裝配機器人氣動夾具。為便于手指的順利合攏，可以在兩個手指之間設置一個彈簧，這樣還可以提供適當的夾緊力。環(huán)境不僅由幾何條件（可達空間）所決定的而且由環(huán)境和它們所包含的每一個事物的全部自然特性所決定的。自由度數越多，機器人的柔性越大，結構和控制也就越復雜，所以并非越多越好。 機器人自動搬運系統(tǒng)可根據用戶的要求配備不同的手爪（如機械手爪，真空吸盤，電磁吸盤等），可實現(xiàn)對各種工件的抓取搬運，具有定位準確，工作節(jié)拍可調，工作空間大，性能優(yōu)良，運行平穩(wěn)可靠，維修方便等特點。4 提高機器人手爪或手腕的操作能力、靈活性與快速反應能力：為了使機器人能像人一樣進行各種復雜作業(yè)如裝配作業(yè)、維修作業(yè)及設備操作。這一趨勢在機械工業(yè)方面得到了很大的應用，其中采用了機器人等先進的物料搬運技術，促進了機械工業(yè)的技術進步和生產水平提高。２ 信息處理速度的提高機器人的動作通常是通過機器人的各個環(huán)節(jié)的驅動電動機的運動而實現(xiàn)的。２０世紀８０年代以來，工業(yè)機器人技術逐漸成熟、并很快得到推廣，目前已經在工業(yè)生產的許多領域得到應用。驅動方面采用了一臺工業(yè)機器人多種驅動方式情況，由液壓驅動、氣壓驅動、步進電機驅動、伺服電機的驅動等等。例如：當時噴涂機器人噴涂車身內表面時，要求機器人能將車身內表面的各個角落都噴上漆，必須要有高靈活度機器人手才行。搬運作業(yè)是指用一種設備握持工件，是指從一個加工位置移到另一個加工位置。小型機器人――負荷為１－１００Ｎ。它有臂、關節(jié)和末端執(zhí)行裝置構成，組合為一個互相連接，互相依賴的運動結構。該設計采用兩個手指，其外形如圖所示：傳動機構是向手指傳遞運動和動力，以實現(xiàn)夾緊和松開動作的機構。氣動驅動：（1） 輸出功率大，壓力范圍為4860Pa，最大可達Pa氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速。（8）成本維修及使用成本高較復雜。手爪采用目前廣泛采用的而且技術成熟的連桿導桿式氣動機械手，這一機械手的造價低廉、結構簡單、針對此處所抓取的工件的特點是不易變形的金屬工件，所以對夾緊力的要求不是太高，故采用氣動機械手爪完全可以達到設計要求。交流伺服電機為驅動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅動器可以直接對電動機編碼器反饋信號進行采樣，在內部構成位置環(huán)和速度環(huán)，能避免失步或過沖現(xiàn)象。(4) 旋轉機構 如圖所示，此處的旋轉機構主要是利用步進電機利用鍵連接來驅動機械手進行旋轉來實現(xiàn)抓取工件位姿的調整，這里是考慮到機械手在抓取工件時所需要的位姿來進行設計的，使得機械手的手爪更方便有效的完成工件的抓取?？刂葡到y(tǒng)使被控機械實現(xiàn)精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉矩或力的控制，以及這些被空機械量的精確綜合控制。 交流