機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-展示頁(yè)
2025-06-26 17:10本頁(yè)面
【正文】 是生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，可用于安裝、制造、檢測(cè)、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件、電氣電子、化工、工程機(jī)械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。尋找可持續(xù)的能源近年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，種種跡象表明工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，工業(yè)機(jī)器人極有可能成為下一個(gè)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)的新興產(chǎn)業(yè)。示教過(guò)程中操作者用手帶動(dòng)機(jī)械手依次通過(guò)工作任務(wù)的各個(gè)位置，這些位置序列記錄在數(shù)字存儲(chǔ)器中，任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中，機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動(dòng)下再現(xiàn)出那些位置序列。戴沃爾將遙控操縱器的關(guān)節(jié)型連桿機(jī)構(gòu)與數(shù)控機(jī)床的伺服軸聯(lián)結(jié)在一起,預(yù)定的機(jī)械手動(dòng)作一經(jīng)編程輸入后,機(jī)械等就可以離開(kāi)人的輔助而獨(dú)立運(yùn)行。美國(guó)的戴沃爾設(shè)想了一種可控制的機(jī)械手,他首先突破了對(duì)機(jī)器人的傳統(tǒng)觀點(diǎn),提出機(jī)器人并不一定必須像人,但是必須能做一些人的工作。在現(xiàn)實(shí)生活中,一些民間工匠根據(jù)這些文學(xué)描繪,也制造出一些仿人或仿生的機(jī)器人。自古以來(lái),人們所設(shè)想的機(jī)器人一般是一種在外形和功能上均能模擬人類智能的機(jī)器。機(jī)器人是近30年發(fā)展起來(lái)的一種典型的、機(jī)電一體化的、獨(dú)立的自動(dòng)化生產(chǎn)工具。額定載荷，最大速度。題目要求是：動(dòng)作范圍：手腕回轉(zhuǎn),擺動(dòng),旋轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)中大多采用了標(biāo)準(zhǔn)件和常用件，降低了設(shè)計(jì)和制造成本。關(guān)節(jié)型機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要為了提高生產(chǎn)效率，滿足一些特定的工作要求，本題設(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)型機(jī)器人的手腕用于焊接、噴漆等方面。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)計(jì)算，擬定了手腕的傳動(dòng)路徑，選用直流電動(dòng)機(jī)，合理布置了電機(jī)、軸和齒輪，設(shè)計(jì)了齒輪和軸的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了擺腕、轉(zhuǎn)腕和提腕的三個(gè)自由度的要求。關(guān)鍵詞：自由度，關(guān)節(jié)型機(jī)器人，手腕ABSRACTIn order to improve production efficiency and meet some of the specific requirements, design of ontology of robot wrist joints used for welding, paint, etc. Through the reasonable design calculation, the transmission path, choose the wrist, reasonable decorate a dc motor, gear axle and gear axle, design and realization of the structure, the pendulum wrist, turn the wrist and wrist three degrees of freedom. In the design of the standard and mon people, the design and manufacturing cost.Keywords: freedom, Joint robot, The wrist目錄1 緒論 1 選題背景及意義 1 文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀） 2 機(jī)器人的現(xiàn)狀與發(fā)展 32手腕結(jié)構(gòu)的確定 74電機(jī)的選擇 8 8 85總傳動(dòng)比的確定及傳動(dòng)比的分配 9 9 96齒輪設(shè)計(jì) 10 7軸的設(shè)計(jì)與校核 8控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC的IO圖繪制 PLC梯形圖設(shè)計(jì) 結(jié)論 參考文獻(xiàn) 致謝 1緒論 選題背景及其意義 本題設(shè)計(jì)的是關(guān)節(jié)型機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)，主要是整體方案設(shè)計(jì)和手腕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，此課題來(lái)源于實(shí)際生產(chǎn)，對(duì)于目前手工電弧焊接效率低，操作環(huán)境差，而且對(duì)操作員技術(shù)熟練成都要求高，因此采用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)操作的柔性自動(dòng)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件。各軸最大速度要求：。腕部最大負(fù)荷：5kg。在制造工業(yè)中，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一，也是新技術(shù)革命的一個(gè)重要內(nèi)容。特別是在20世紀(jì)20年代前后,捷克和美國(guó)的一些科幻作家創(chuàng)作了一批關(guān)于未來(lái)機(jī)器人與人類共處中可能發(fā)生的故事之類的文學(xué)作品,更使機(jī)器人在人們的思想中成為一種無(wú)所不能的“超人”。然而在當(dāng)時(shí)的科技條件下,要使機(jī)器人具有某種特殊的“智能”而成為“超人”,顯然是不可能的。1954年,他依據(jù)這一想法設(shè)計(jì)制作了世界上第一臺(tái)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置,發(fā)表了《適用于重復(fù)作業(yè)的通用性工業(yè)機(jī)器人》一文,并獲得了美國(guó)專利。這種機(jī)器人也可以接受示教而完成各種簡(jiǎn)單任務(wù)。 文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)） 隨著全球能源短缺、環(huán)境污染以及溫室效應(yīng)等問(wèn)題的日益突顯。另一方面，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正處于前所未有的機(jī)遇期，政策紅利、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)需求釋放等機(jī)遇疊加，但中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展卻不盡如人意，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展緩慢。產(chǎn)業(yè)具備加速發(fā)展條件，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的規(guī)模、分布、技術(shù)、應(yīng)用是產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展的基礎(chǔ)和條件?！ ?guó)際工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)資料顯示，2008~2012年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人平均每年安裝量約15000臺(tái)，2012年新安裝量24800臺(tái)。中國(guó)目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人?！ ‘?dāng)前，我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本高，而且質(zhì)量、可靠性都不穩(wěn)定。目前，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于內(nèi)外部機(jī)遇疊加的重要發(fā)展期，工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)推動(dòng)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人口增長(zhǎng)趨勢(shì)有利于釋放市場(chǎng)容量、商業(yè)模式創(chuàng)新活躍。工業(yè)機(jī)器人是我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)必不可少的高端裝備，是我國(guó)“十二五”規(guī)劃中重點(diǎn)發(fā)展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，也是其他新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。 工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展與商業(yè)模式的創(chuàng)新密不可分。商業(yè)模式的建立有利于加快形成工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，改變?cè)械漠a(chǎn)業(yè)形態(tài)。機(jī)器人的應(yīng)用，是從特種作業(yè)領(lǐng)域，逐漸向工業(yè)裝備領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)拓展的，目前在眾多領(lǐng)域已呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏戰(zhàn)略層面規(guī)劃，難以適應(yīng)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)化加速發(fā)展的要求；技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，關(guān)鍵零部件仍難以走出實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，缺乏核心競(jìng)爭(zhēng)力；在國(guó)外企業(yè)壟斷全球市場(chǎng)的格局下，傳統(tǒng)模仿跟隨的發(fā)展路徑與加速做大總量的現(xiàn)實(shí)需求不匹配。眾多國(guó)家級(jí)重大項(xiàng)目涉及機(jī)器人領(lǐng)域，各地方政府也在大力投資機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。2手腕結(jié)構(gòu)的確定手腕是聯(lián)接手臂和末端執(zhí)行器的部件，處于機(jī)器人操作機(jī)的最末端，其功能是在手臂和腰部實(shí)現(xiàn)了末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)坐標(biāo)位置的基礎(chǔ)上，再由手腕來(lái)實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)姿態(tài)坐標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度。 圖2－1 傳動(dòng)原理圖3. 基本參數(shù)的確定空間結(jié)構(gòu)和手腕結(jié)構(gòu)的確定，那么手腕回轉(zhuǎn)、手腕擺動(dòng)、和手腕旋轉(zhuǎn)三個(gè)姿態(tài)的自由度也得到了實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樗哂畜w積小、轉(zhuǎn)矩大、輸出力矩和電流成比例、伺服性能好、反應(yīng)快速、功率重量比大，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)速為n=r/min經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍i=,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍是n=1988到11440r/min選擇Z型并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下 表41 Z型并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)型 號(hào)額定電壓 （V）額定轉(zhuǎn)矩(N/m)額定轉(zhuǎn)速 (r/m)參考功率 (W)重量
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