【正文】 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(shì)…………………….. 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(dòng)方式 傳動(dòng)方式確定3 搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手爪驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)化裝備。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(tái)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(shì)。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(dòng)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(dòng)還不能達(dá)到很高的精度。這種機(jī)器人能進(jìn)行快速維修，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)。人是采用以上方式組合的組合式機(jī)器人。（4）對(duì)個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量進(jìn)行粗估完成對(duì)手爪的夾緊氣缸、小臂、大臂、絲杠的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及腰部、腕部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的計(jì)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(jī)械手的設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)器人的手又稱為末端執(zhí)行器，它使機(jī)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(jìn)行操作的部件。這三種方法各有所長，：　液壓驅(qū)動(dòng)：（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(yīng)速度很高。電機(jī)和小臂的關(guān)節(jié)軸是同一方向的。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。小臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用了電機(jī)減速器后直接驅(qū)動(dòng)小臂關(guān)節(jié)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)小臂的旋轉(zhuǎn)。４、可靠性高 繼電接觸器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸電，連線復(fù)雜，各觸點(diǎn)在吸合和斷開時(shí)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(diǎn)和繁雜的連線可以用程序來實(shí)現(xiàn)，大量開關(guān)動(dòng)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(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行上述的控制，同時(shí)也提供了搬運(yùn)機(jī)器人所處的運(yùn)行模式。 在手抓的設(shè)計(jì)中可以把手爪設(shè)計(jì)稱可以替換的具有通用性的手爪，這樣可以在搬運(yùn)不同類型的工件時(shí)只需要更換機(jī)械手的手指，從而拓展了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。PLC接受機(jī)器人的各種工作狀態(tài)信息等內(nèi)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(yīng)控制系統(tǒng)：當(dāng)外界條件變化時(shí)，為保證所要求的品質(zhì)或?yàn)榱穗S著經(jīng)驗(yàn)的積累而自行改善控制品質(zhì)，其過程是基于操作機(jī)的狀態(tài)和伺服誤差的觀察，再在調(diào)整非線性模型參數(shù)，一直到誤差消失為止。電機(jī)和減速器通過外殼內(nèi)部的凸臺(tái)進(jìn)行安裝，這樣使得結(jié)構(gòu)簡單，加工和安裝方便。滾珠絲杠的造價(jià)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(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也較大，自身減速比較小。同步齒形帶具有精度高，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比恒定等特點(diǎn)。（7） 在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用范圍適用于中小負(fù)載驅(qū)動(dòng)、精度要求較低的有限點(diǎn)位程序控制機(jī)器人，如沖壓器機(jī)器人本體的氣動(dòng)平衡及裝配機(jī)器人氣動(dòng)夾具。為便于手指的順利合攏，可以在兩個(gè)手指之間設(shè)置一個(gè)彈簧，這樣還可以提供適當(dāng)?shù)膴A緊力。環(huán)境不僅由幾何條件（可達(dá)空間）所決定的而且由環(huán)境和它們所包含的每一個(gè)事物的全部自然特性所決定的。自由度數(shù)越多，機(jī)器人的柔性越大，結(jié)構(gòu)和控制也就越復(fù)雜，所以并非越多越好。 機(jī)器人自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)可根據(jù)用戶的要求配備不同的手爪（如機(jī)械手爪，真空吸盤，電磁吸盤等），可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種工件的抓取搬運(yùn)，具有定位準(zhǔn)確，工作節(jié)拍可調(diào)，工作空間大，性能優(yōu)良，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，維修方便等特點(diǎn)。4 提高機(jī)器人手爪或手腕的操作能力、靈活性與快速反應(yīng)能力：為了使機(jī)器人能像人一樣進(jìn)行各種復(fù)雜作業(yè)如裝配作業(yè)、維修作業(yè)及設(shè)備操作。這一趨勢(shì)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。２ 信息處理速度的提高機(jī)器人的動(dòng)作通常是通過機(jī)器人的各個(gè)環(huán)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。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。驅(qū)動(dòng)方面采用了一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人多種驅(qū)動(dòng)方式情況，由液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)等等。例如：當(dāng)時(shí)噴涂機(jī)器人噴涂車身內(nèi)表面時(shí)，要求機(jī)器人能將車身內(nèi)表面的各個(gè)角落都噴上漆，必須要有高靈活度機(jī)器人手才行。搬運(yùn)作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個(gè)加工位置移到另一個(gè)加工位置。小型機(jī)器人――負(fù)荷為１－１００Ｎ。它有臂、關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行裝置構(gòu)成，組合為一個(gè)互相連接，互相依賴的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)采用兩個(gè)手指，其外形如圖所示：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是向手指傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)夾緊和松開動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)：（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。（8）成本維修及使用成本高較復(fù)雜。手爪采用目前廣泛采用的而且技術(shù)成熟的連桿導(dǎo)桿式氣動(dòng)機(jī)械手，這一機(jī)械手的造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡單、針對(duì)此處所抓取的工件的特點(diǎn)是不易變形的金屬工件，所以對(duì)夾緊力的要求不是太高，故采用氣動(dòng)機(jī)械手爪完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。交流伺服電機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可以直接對(duì)電動(dòng)機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，在內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，能避免失步或過沖現(xiàn)象。(4) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 如圖所示，此處的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是利用步進(jìn)電機(jī)利用鍵連接來驅(qū)動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)抓取工件位姿的調(diào)整，這里是考慮到機(jī)械手在抓取工件時(shí)所需要的位姿來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，使得機(jī)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(jī)械實(shí)現(xiàn)精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制，以及這些被空機(jī)械量的精確綜合控制。 交流