【正文】 自動化成套裝備產(chǎn)業(yè)成為當(dāng)務(wù)之急，由于機器人是最典型的機電一體化、數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進裝備制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起著越來越重要的作用。由于我國機器人產(chǎn)業(yè)還很薄弱，機器人研究仍然任重而道遠。 1986年，國家啟動了“規(guī)劃綱要”的研究多動搬運臂，中國的高科技“863”研究項目中的水平運動臂產(chǎn)生于1987年。隨著社會的發(fā)展，需求的增加，和實際問題的待解決，國外相繼研究出各種機器人，并且已經(jīng)很好地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，得到了很好地發(fā)展。此前我們指出了系統(tǒng)的Vukobratovic還能進行能量分析，但它的力量是有限的，搬運隨時間的整個系統(tǒng)的變化，并沒有太多涉及這個問題。穩(wěn)定性研究手臂動作的多搬運，美國Hemami，該提議的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的控制的簡化模型作為振蕩器，反轉(zhuǎn)（倒立擺），它可以被解釋為在換能器存在的問題中為了向前運動。在這些中，對于自由路徑的步驟，有他的的條件和規(guī)則。在搜索步態(tài)中，蘇聯(lián)Bessonov和Umnov定義“最佳步態(tài)”，Kugushev和美國Jaroshevskij定義自由的步伐。這三種類型的控制方法和他們之間的存在內(nèi)在關(guān)系。這三種控制的方法對所有類型的搬運機械手都是適用的。真正研究機構(gòu)運動的大多是全面研究，系統(tǒng)于1960年推出至今，比較完整的理論體系的形成，并在一些國家，如日本，美國和蘇聯(lián)已成功開發(fā)，可以是靜態(tài)或動態(tài)的多臂樞軸原型得到發(fā)展。后來，使用這種方法的相機是用來研究人體運動Demeny。機器人誕生和發(fā)展，雖然只有30多年的歷史，但是在一個國家經(jīng)濟領(lǐng)域中，機器人已經(jīng)應(yīng)用于民用工程中，顯示了強大的生命力，未來的發(fā)展不可估量，需要我們進一步努力，開創(chuàng)美好的未來。多關(guān)節(jié)型機器人是在計算機控制下的可編程自動化的機器。它可用于汽車噴漆、涂料、和貨物搬運、碼垛等方面。外國定義與我們的關(guān)節(jié)型機器人有不同的參考定義。關(guān)節(jié)機器人，世界上沒有統(tǒng)一的分類，定義是不一樣的。以下主要是設(shè)計機械手的原因和目的：代替了人類勞動，解放了人的雙手，提高了生產(chǎn)率，而且它們是開發(fā)的一種系統(tǒng)，以便它可以在許多結(jié)構(gòu)性和非結(jié)構(gòu)性相配合，更重要的是，使用這些功能，像人性化的服務(wù)，需要內(nèi)在的人性化、系統(tǒng)化?！彼泻芎玫倪m應(yīng)性，它具有非常較高的環(huán)境要求。偉大的發(fā)明家托馬斯多關(guān)節(jié)機器人科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，研究和應(yīng)用的發(fā)展。在機械、電子、信息理論、人工智能、生物學(xué)和計算機等領(lǐng)域中，得到了極大的應(yīng)用和推廣，它具有速度快，效率高，應(yīng)用范圍廣等多特點，而且具有廣闊的市場和發(fā)展空間。關(guān)鍵詞：吸盤式關(guān)節(jié)型機械手；機器臂結(jié)構(gòu)分析；結(jié)構(gòu)設(shè)計；三維設(shè)計；運動學(xué)仿真ASTRACTAccording to the layout of the actual plant environment and automation equipment, the design of the six degrees of freedom articulated suction cup type manipulator, which can basically arrive at arbitrary location in space, to realize the accurate transfer. Through access to relevant information, bined with various aspects of factors, to determine the overall design scheme of the manipulator, through access to relevant technical parameters to determine the arm, standardization of disk parameters. On this basis, through sampling, analysis, calculation and validation, to determine the structure size of each ponent, and the motor, deceleration device specification.By SolidWorks software, according to the size related to the size of the draw the threedimensional entity model of the manipulator, and draw the corresponding engineering drawings. The manipulator sucker for kinematics analysis and arm of the displacement, velocity and acceleration of motion simulation. Simulation of the trajectory of the manipulator draw manipulator motion of parametric curves, and can realize the goods quickly and accurately transferred to the destination of the action.Key words: Articulated manipulator；Robot arm structure analysis；Structure design；Threedimensional design。通過solidworks軟件，根據(jù)相關(guān)尺寸的大小，繪制出機械手的三維實體模型，并且繪制出相應(yīng)的工程圖。通過查閱相關(guān)資料，結(jié)合各方面的因素，確定了機械手的總體設(shè)計方案，通過相關(guān)的技術(shù)參數(shù)的查閱，確定了手臂、吸盤等參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。商 丘 工學(xué)院2016JXSJ080202115本科畢業(yè)設(shè)計 一種吸盤式搬運機械手的設(shè)計與研究 學(xué) 院機械工程學(xué)院專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化學(xué) 號4112020407學(xué)生姓名周成指導(dǎo)教師張保恒 高威提交日期2016 年 05 月 23 日 77 / 90誠　信　承 諾 書本人鄭重承諾和聲明:我承諾在畢業(yè)論文撰寫過程中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定,恪守學(xué)術(shù)規(guī)范,此畢業(yè)設(shè)計中均系本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立完成,沒有剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點、思想和成果,沒有篡改研究數(shù)據(jù),凡涉及其他作者的觀點和材料,均作了注釋,如有違規(guī)行為發(fā)生,我愿承擔(dān)一切責(zé)任,接受學(xué)校的處理,并承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。畢業(yè)設(shè)計作者簽名：　　　　　　　　 年　　　月　　　日　摘 要 根據(jù)工廠的實際環(huán)境和自動化設(shè)備的布局，設(shè)計了六個自由度的關(guān)節(jié)型吸盤式搬運機械手，它基本能夠到達空間的任意位置，實現(xiàn)物品的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移。在此基礎(chǔ)上通過采樣、分析、計算、校驗，確定了各部件的結(jié)構(gòu)尺寸，以及電機、減速器規(guī)格的選擇。對吸盤機械手進行運動學(xué)分析及手臂的位移、速度、加速度等運動仿真，模擬出機械手的運動軌跡，繪制出機械手的運動參數(shù)曲線圖，并能夠?qū)崿F(xiàn)物品迅速準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移到目的地的動作。Kinematics simulation目 錄1 緒論 1 引言 1 關(guān)節(jié)機械手研究概況 2 國外研究現(xiàn)狀 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 關(guān)節(jié)機械手的總體結(jié)構(gòu) 3 主要內(nèi)容 4 本章小結(jié) 52 總體方案設(shè)計 6 機械手工程概述 6 工業(yè)機械手總體設(shè)計方案論述 6 機械手機械傳動原理 7 機械手總體方案設(shè)計 8 本章小結(jié) 93 機械手大臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 大臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求 10 大臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 大臂電機及減速器選型 10 減速器參數(shù)的計算 11 15 柔輪齒面的接觸強度的計算 15 柔輪疲勞強度的計算 16 本章小結(jié) 204 小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 腕部設(shè)計 21 手腕偏轉(zhuǎn)驅(qū)動計算 21 手腕俯仰驅(qū)動計算 32 電動機的選擇 32 小臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計 34 小臂電機及減速器選型 34 傳動結(jié)構(gòu)形式的選擇 35 幾何參數(shù)的計算 35 凸輪波發(fā)生器及其薄壁軸承的計算 36 柔輪齒面的接觸強度的計算 37 柔輪疲勞強度的計算 37 軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 38 軸的受力分析及計算 39 軸承的壽命校核 40 本章小結(jié) 425 機身設(shè)計 43 步進電機選擇 43 計算輸出軸的轉(zhuǎn)矩 43 確定各軸傳動比 45 傳動裝置的運動和動力參數(shù) 45 齒輪設(shè)計與計算 48 高速級齒輪設(shè)計與計算 48 低速級齒輪設(shè)計與計算 52 軸的設(shè)計與計算 55 輸入軸的設(shè)計與計算 55 中間軸的設(shè)計與計算 58 輸出軸的設(shè)計與計算 61 軸承的校核 63 輸入軸上軸承壽命計算 63 中間軸上軸承壽命計算 64 輸出軸上軸承壽命計算 65 鍵的選擇和校核 67 鍵的選擇 67 鍵的校核 67 機身結(jié)構(gòu)的設(shè)計 68 機身箱體材料的選擇 68 機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造工藝 68 本章小結(jié) 686 基于solidworks的吸盤式機械手的三維設(shè)計與裝配仿真 69 69 主要零件的三維實體模型的創(chuàng)建及裝配 69 基于solidworks運動學(xué)仿真部分的操作步驟及仿真結(jié)果 72 本章小結(jié) 74總結(jié)與展望 76致 謝 77參考文獻 781 緒論 引言 機器人，典型的機電一體化產(chǎn)品，多關(guān)節(jié)型機器人機械手是研究的一個熱點領(lǐng)域。 1959年，世界上第一臺工業(yè)機器人的誕生，機器人開辟了新的發(fā)展時代。世界著名的機器人專家，加藤一郎教授，在早稻田大學(xué)說：“一個機器人最大的特點，你有需要它的功能”無論是自動化道路腳下程度有多高，這都是復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)。愛迪生曾說過這樣一句話：“機器人，對環(huán)境是有益的。可以打開無限廣闊的前景，有必要擴大機器人的應(yīng)用領(lǐng)域。在這方面的研究，可以擴大研究機器人的方向和研究機器人的市場，機器人，如智能機器人，可以起到人工智能和服務(wù)人類的重要作用。對于近期標(biāo)準(zhǔn)化的聯(lián)合國國際組織已經(jīng)通過美國協(xié)會的定義為關(guān)節(jié)機械手的機械人：多關(guān)節(jié)機器人，搬運為主料，轉(zhuǎn)移為目的，為了各種工作完成，通過改變動作程序，還需要再編程的多功能操作裝置。多關(guān)節(jié)型機器人，獨立的主體可以放在任何地方，動作的自由度，程序可以靈活地改變，高度自動化機器人。關(guān)節(jié)型機器人的臂與主體，相對于人，可以攜帶重物，可以有一個較快的移動速度，有非常高的定位精度，它是自動的，可以執(zhí)行各種操作，它可以是一個外部信號執(zhí)行單元。能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，在生產(chǎn)過程，多關(guān)節(jié)機器人是自動化的，在通過改進，改善工作條件下，它是降低了勞動強度的有效手段。 關(guān)節(jié)機械手研究概況 國外研究現(xiàn)狀人類和動物的運動原理的第一個系統(tǒng)研究使邁布里奇發(fā)明了照相機跟單，即設(shè)定的觸發(fā)相機，并在1877年他成功地驗證了他的假定。從1930年到1950年，蘇聯(lián)也伯恩斯坦也深入研究，從人類和動物動力機制的角度看，并提出的理論非常形象化的描述人類和動物的運動機制。在20世紀(jì)60年代和70年代，武裝多搬運運動控制理論產(chǎn)生三種類型的控制方法這是非常重要的，這限制了國家控制，控制參考模型和控制算法。國家控制是在1961年提出的模型的參考，于1975年由美國法恩斯沃思南斯拉夫托莫維奇正式提出，該算法是由著名的南斯拉夫研究所米哈伊爾?羅多搬運運動學(xué)專家鮑賓Vukobratovic博士在1969 1972年的教堂中提出。有限狀態(tài)控制實質(zhì)上是一個控制參考模型，并且該控制算法得到了證實和應(yīng)用。這兩種步態(tài)不僅能適應(yīng)，而且要適應(yīng)胳膊多和腿多的機器人。如果地形是非常粗糙的，所以運動臂多搬運，下一步應(yīng)放在哪里腳不能基于對步驟序列來加以考慮，但應(yīng)通過步驟以便攀登者去通過一些優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來確定哪個是所謂的自由速度。此外，為了減少考慮，Hemami在研究手臂運動的多搬運“減少型”問題上進行了復(fù)雜性研究。但是在他的研究中，Vukobratovic得出一個有用的結(jié)論，即平滑的姿態(tài)，人型系統(tǒng)所消耗的功率就越少。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)目前機器人起步較晚，我國自1980年以來，在體育領(lǐng)域的多臂機器人的共同研究和應(yīng)用下。目前也在積極研發(fā)，中國移動手臂的研究和開發(fā)主要與高校和科研院所合作。我國市場上機器人總共擁有量近萬臺，%，其中完全國產(chǎn)機器人行業(yè)集中度僅為占30%，其余皆為從日本、美國、瑞典、德國、意大利等20多個國家引進。國外專家預(yù)測，機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車．計算機之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 我國機器人市場競爭越來越激烈，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，加快機器人技術(shù)的研究開發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個機遇的機會。我國要大力發(fā)展制造業(yè)，必須科技創(chuàng)新，與時俱進，開創(chuàng)美好的未來，未來機器人的發(fā)展是不可估量的，具有非常好的廣闊前景。 關(guān)節(jié)機械手的總體結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)機械手的組成及各部分關(guān)系概述如圖所示： 機械手的組成和相互關(guān)系它主要由機械系統(tǒng)（執(zhí)行系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)），探測系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)組成。，并且配置的零件直接用于執(zhí)行動作。，手腕支撐身體時，執(zhí)行負(fù)荷管理塊，手的空間位置，臂操作空間的變化可以滿足多個搬運，基座里電動機可以提供動力傳輸。2. 驅(qū)動系統(tǒng)：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動，用作機械傳動，3. 控制系統(tǒng)：驅(qū)動控制系統(tǒng)，根據(jù)該系統(tǒng)的工作，可以把故障報警或錯誤的信號