一種五自由度串聯(lián)機器人的設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計+含SW三維3D建模及47張CAD圖紙+帶任務書+開題報告+外文翻譯+33頁加正文1.06萬字】-jxsj14

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10 平鍵.dwg

11 定距環(huán).dwg

12 端蓋.dwg

13 同步帶輪.dwg

14 傘齒輪.dwg

15油封.dwg

16 五軸電機墊片.dwg

17 二軸電機轉(zhuǎn)接板.dwg

18 護罩.dwg

19 三軸電機轉(zhuǎn)接板.dwg

1一軸減速器.dwg

2 一軸減速機入力軸.dwg

20 四軸電機轉(zhuǎn)接板.dwg

21 五軸連接蓋.dwg

22 油封.dwg

23 手部連接件.dwg

24 油封蓋.dwg

25 連接件.dwg

26 墊片.dwg

27 軸.dwg

28 油封.dwg

29 軸承.dwg

3 二軸減速器.dwg

30 手爪拉桿.dwg

31 手爪座.dwg

32 手指.dwg

33 橡膠軟墊塊.dwg

34 軸承7003C.dwg

35 軸承(12-28-7).dwg

36 LCS-20-80-C-Ⅰ.dwg

37 LHD-17-80-C-Ⅰ.dwg

38 LHS-17-50-C-Ⅱ.dwg

39 小臂連接桶.dwg

3D.stp

4 二軸減速機入力軸.dwg

40 底座.dwg

41 小臂支架.dwg

42 大臂支架.dwg

43 腕關(guān)節(jié)支架.dwg

44 肘關(guān)節(jié)支架.dwg

45 腰部支架.dwg

5 肘部連接軸.dwg

6 三軸減速機入力軸.dwg

7 三軸減速器TTRV-20E.dwg

8 五軸諧波減速器.dwg

9 軸.dwg

三維圖

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五自由度機器人裝配體.dwg

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等軸側(cè).dwg

設(shè)計說明書.docx

摘  要

本文設(shè)計了一個五自由度串聯(lián)機器人，首先通過計算得到執(zhí)行端所需要的驅(qū)動力矩，再以此為依據(jù)選出該關(guān)節(jié)所需的減速器和伺服電動機，設(shè)計出外殼和關(guān)節(jié)的連接結(jié)構(gòu)，繪制3D圖，通過軟件的測量求出設(shè)計好的部分重心，求出下一個關(guān)機所需的驅(qū)動力矩，選出所需的減速器和伺服電動機，以此類推最終完成總體設(shè)計，并且繪制了串聯(lián)五自由度機器人的工程圖。

關(guān)鍵詞：五自由度 串聯(lián)機器人  總體設(shè)計 伺服電動機 

Abstract

This paper designed a five DOF serial manipulator. First of all, through the calculated execution end driving torque, and this is the basis to select reducer and servo motor which the joint required, then design the shell and joint connection structure by 3D software . through the measurement , design part of the center of gravity for a shutdown required driving torque, select the desired speed reducer and servo motor, and so on. And final?complete the overall design,and made a five DOF serial manipulator engineering drawing.

Key words: 5-dof   serial manipulator  overall design  Servo motor 

目  錄

摘  要 I

Abstract II

第1章 緒論 1

   1.1概述 1

1.1.1機器人定義 1

1.1.2機械手的應用簡況 1

1.1.3發(fā)展趨勢 1

   1.2研究內(nèi)容 2

第2章 搬運機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 3

   2.1 機械手的組成 3

     2.1.1執(zhí)行機構(gòu) 3

     2.1.2驅(qū)動機構(gòu) 3

   2.2 機械手的分類 3

   2.3機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析 4

   2.4傳動、驅(qū)動方式的分析與選擇 4

第3章 機器人手部的設(shè)計 6

   3.1手部設(shè)計要求 6

   3.2 驅(qū)動力的計算 6

   3.3兩支點回轉(zhuǎn)式鉗爪的定位誤差的分析 8

   3.4 手抓夾持范圍計算 8

第4章  總體設(shè)計 10

   4.1總體設(shè)計參數(shù) 10

   4.2 設(shè)計原理 10

   4.3 傳動設(shè)計 10

   4.4 關(guān)節(jié)處設(shè)計 11

   4.5 手臂設(shè)計 12

   4.6 整體設(shè)計 13

第5章 靜力矩估算與電機、減速器的選擇 14

   5.1 電機、減速器的選擇 14

     5.1.1 手腕轉(zhuǎn)動 14

     5.1.2手臂俯仰 16

     5.1.3小臂俯仰 17

     5.1.4大臂俯仰 19

     5.1.5大臂轉(zhuǎn)動 21

   5.2手臂的校核計算 22

   5.3軸的校核 23

致    謝 27

參考文獻 28

本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 )文獻綜述 設(shè)計 (論文 )題目 一種五自由度串聯(lián)機器人的 設(shè)計 作者所在系 別 機 電 工程 學院 作者所在專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 作者所在班級 者 姓 名 張琳 作 者 學 號 20134011303 指導教師姓名 韓書葵 指導教師職稱 副 教授 完 成 時 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學院教務處制 說 明 1． 根據(jù)學校《畢業(yè)設(shè)計 (論文 )工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫畢業(yè)設(shè)計 (論文 )文獻綜述。文獻綜述作為畢業(yè)設(shè)計 (論文 )答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 文獻綜述 應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設(shè)計 (論文 )工作前期內(nèi)完成，由指導教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻綜述各項內(nèi)容要實事求是，文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學生撰寫文獻綜述， 閱讀的 主要參考文獻應在 10 篇以上（ 土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎(chǔ)和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 5．文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設(shè)計 (論文 )撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在 2000字左右。文獻綜述應與開題報告同時提交。 第 1 頁 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）文 獻 綜 述 五 自由度串聯(lián)機械手 摘要： 分析機器人操作臂的工作空間，根據(jù)分析結(jié)果對操作臂各個桿件的長度進行選擇和確定，完成機器人本體結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計、分析。利用三維軟件對于五自由度串聯(lián)機器人建立模型，對于五自由度串聯(lián)機械手的關(guān)鍵部件 進行校核，繪制五自由度串聯(lián)機械手的二維圖紙。 關(guān)鍵詞：五自由度串聯(lián)機械手 方案設(shè)計 校核 第 2 頁 5of of To of of of is by D of D of is 5第 3 頁 1 前言 目前，我國部分企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)和加工時仍然用人力進行工件的移動和定位，一定程度上出現(xiàn)了工作強度大、安全性差、操作靈活性差、定位精度低等問題，嚴重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效益。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和自動化生產(chǎn)線在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中的廣泛應用，機械手作為自動化生產(chǎn)線的重要組成部分也得到了長足的發(fā)展和進步。尤其是隨著機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，氣動、液壓技術(shù)的成熟 ，控制元件的發(fā)展和控制方式的不斷改進和創(chuàng)新，機械手的動作精確性、控制靈活性和工作可靠性得到了明顯的改善。機械手的出現(xiàn)在減輕工人勞動強度和難度、提高工作效率和質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本上做出了突出貢獻，機械手的發(fā)展在企業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)收上起到了舉足輕重的作用。 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 機器人是多學科技術(shù)綜合的產(chǎn)物，它不像有些產(chǎn)品經(jīng)歷孕育、成長、成熟到衰亡的過程，而是隨著人類的進步、發(fā)展不斷完善。人類的進化經(jīng)歷了百萬年，而機器人的誕生到現(xiàn)在不到 40 年。國外機器人的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階 [6]： 第一階段是技術(shù)準備期。 1949 年， 由于需要研制新型軍用飛機，這種飛機零件是用機械加工出來的。美國空軍發(fā)起了對數(shù)控銑床的研制。這項研究工作在于把成熟的伺服技術(shù)與當時新近發(fā)展的數(shù)字計算機技術(shù)結(jié)合起 [7]。 1951 年，美國麻省理工學院（ 發(fā)成功第一代數(shù)控銑床，從而開辟機械電子相結(jié)合的新紀 [8]。 1954 年，美國戴沃樂最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專 [9]。 1958 年，被譽為“工業(yè)機器人之父”的 建了世界上第一個機器人公司 司，并參與設(shè)計了第一臺器人。與此同時，另一家美國公司 司也開始研制工業(yè)機器人，即 器人。它主要用于機器之間的物料運輸，采用液壓驅(qū)動。一般認為這兩個機器人是世界最早的工業(yè)機器人，其控制方式與數(shù)控機床大致相似，但外形特征迥異，主要由類人的手和臂組 [1]。 第二階段是產(chǎn)業(yè)孕育期。從第一臺機器人誕生開始，到能進行小批量生產(chǎn)結(jié)束。美國從 1962 年開始到 1974 年，歷經(jīng) 12 年，已擁有 1200 臺機器人，主要是滿足汽車工業(yè) 的需求。日本川崎重工業(yè)公司 1967 年從美國引進機器人，與美國締結(jié)了國際性合作協(xié)議。 1969 年，日本試制出全部國產(chǎn)的第一臺機器人“川崎尤尼麥特”。當時，日本勞動力嚴重匱乏，這大大促進了機器人的發(fā)展。到 1973 年，日本的機器人產(chǎn)量已達 2500 臺。前蘇聯(lián)于 1963 年研制出第一臺工業(yè)機器人， 1972 年起將機 第 4 頁 器人研制納入國家計劃，其科學院及部屬研究所負責基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)，生產(chǎn)部門負責生產(chǎn)以及應用推廣。到 1976 年，前蘇聯(lián)已擁有機器人 510 臺，其產(chǎn)品多為圓柱坐標式，用液壓或氣動來驅(qū)動。前西德在 20 世 紀 60 年代末引進機器人， 1970 年第一批工業(yè)機器人在前西德誕生。到 1976 年時，前西德已擁有 250 臺機器人。這些機器人主要活躍在對人有危險或有害的崗位上 [6]。 第三階段是產(chǎn)業(yè)形成期。這一時期生產(chǎn)企業(yè)不斷成熟，開始進入批量生產(chǎn)，并初步形成市場。當時美國由于消費水平的提高，市場需要大量高質(zhì)量的產(chǎn)品。于是，工人工時成本上升，而工業(yè)機器人的成本相對低很多，這顯然刺激了機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。到 1980 年，美國已擁有 3500 臺機器人。同一時期，日本政府也大力支持機器人制造工業(yè)，制造廠家維持在 120 家左右。 1976 年，機器人年產(chǎn)量已達 7200 臺。前蘇聯(lián)從 1976 年起，由于政府重視、國家集中統(tǒng)一領(lǐng)導，到 1980 年已擁有機器人6800 臺。前西德歷經(jīng) 6 年，也擁有 3500 臺機器人。 第四階段為產(chǎn)業(yè)發(fā)展期。機器人生產(chǎn)企業(yè)和市場發(fā)展都比較成熟。美國一批大公司相繼加入機器人制造行列，如通用汽車、通用電氣、 公司。日本機器人公司已有幾百家之多，使用機器人數(shù)占全世界的 50％以上。全世界機器人總數(shù)已達到近 80 萬臺。 第五階段為機器人智能化時期。隨著計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，使機器人在功能和技術(shù)層次上 有了很大的提高，移動機器人和機器人的視覺和觸覺等技術(shù)就是典型的代表。由于這些技術(shù)的發(fā)展，推動了機器人概念的延伸。 20 世紀80 年代，將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統(tǒng)稱為智能機器人。當前，與信息技術(shù)的交互和融合又產(chǎn)生了“軟件機器人”、“網(wǎng)絡機器人”。 進入 21 世紀，高級機器人即遙控機器人和特種機器人的發(fā)展、多種機器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制以及通過網(wǎng)絡建立大范圍機器人遙控系統(tǒng)已成為發(fā)展趨勢。隨著遙控及智能化技術(shù)的發(fā)展，還將出現(xiàn)各種各樣的服務機器人，它們將使人真正脫離第一線作業(yè)。 我國的機器人歷史更為 久遠，早在古代就有了機器人的記載。西周時期，我國的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機器人。春秋后期，我國著名的木匠魯班，在機械方面也是一位發(fā)明家，據(jù)《墨經(jīng)》記載，他曾制造過一只鳥，并有“三日不下”之說。漢代，大科學家張衡發(fā)明了計里鼓車，該車每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。三國時期，蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”，并用其運送軍糧。 [5] 第 5 頁 我國工業(yè)機器人起步于 20 世紀 70 年代初期， 1972 年我國開始研制自己的工業(yè)機器人。進入 20 世紀 80 年代后，隨著改 革開放的不斷深入，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，我國機器人技術(shù)與研究得到了政府重視與支持?！捌呶濉逼陂g，國家投入資金，對工業(yè)機器人及其零部件進行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊和搬運機器人。 1986 年，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（ 863 計劃）開始實施，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機器人。從 20 世紀 90 年代初期起，我國掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術(shù)進步熱潮。 工業(yè)機器人技術(shù)在實踐中前進了一大步，先后研制了焊接、裝配、噴漆、切割、包裝等各種用途的 工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。 目前，我國機器人技術(shù)研究主要體現(xiàn)在以下五個方面：一是示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人；二是智能機器人；三是機器人化機械；四是以機器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng)；五是多傳感器信息融合與配置技術(shù)。 [1] 3 發(fā)展趨勢 目前工業(yè)機械手的應用逐步擴大，技術(shù)性能在不斷提高。由于發(fā)展時間較短，人們對它有一個逐步認識的過程，機械手在技術(shù)上還有一個逐步完善的過程，其目前的發(fā)展趨勢是： (1)擴大機械手在熱加工行業(yè)上的應用， 國內(nèi)機械手應用在 機械工業(yè)冷加工作業(yè)中的較多，而在鑄、鍛、焊、熱處理等熱加工以及裝配作業(yè)等方面的應用較少。因熱加工作業(yè)的物件重、形狀復雜、環(huán)境溫度高等，給機械手的設(shè)計、制造帶來不少困難，這就需要解決技術(shù)上的難點，使機械手更好地為熱加工作業(yè)服務。同時，在其它行業(yè)和工業(yè)部門，也將隨著工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，而逐步擴大機械手的使用。 (2)提高工業(yè)機械手的工作性能 機械手工作性能的優(yōu)劣，決定著它能否正常地應用于生產(chǎn)中。機械手工作性能中的重復定位精度和工作速度兩個指標，是決定機械手能否保質(zhì)保量地完成操作任務的關(guān)鍵因素。因此要解決好 機械手的工作平穩(wěn)性和快速性的要求，除了從解決緩沖定位措施入手外，還應發(fā)展?jié)M足機械手性能要求價廉的電液伺服閥，將伺服控制系統(tǒng)應用于機械手上。 (3)發(fā)展組合式機械手 第 6 頁 從機械手本身的特點來說，可變程序的機械手更適應產(chǎn)品改型、設(shè)備更新，多品種小批量的要求，但是它的成本高，專用機械手價廉，但適用范圍又受到限制。因此，對一些特殊用途的場合，就需要專門設(shè)計、專門加工，這樣就提高了產(chǎn)品成本。為了適應應用領(lǐng)域分門別類的要求，可將機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計成可以組合的型式。組合式機械手是將一些通用部件 (如手臂伸縮部件，升降部件、回轉(zhuǎn)部 件和腕部回轉(zhuǎn)、俯仰部份等 >根據(jù)作業(yè)的要求選擇必要的能完成預定機能的單元部件，以機座為基礎(chǔ)進行組合，配上與其業(yè)的要求選擇必要的能完成預定機能的單元部件，以機座為基礎(chǔ)進行組合，配上與其相適應的控制部分，即成為能完成特殊要求的機械手。它可以簡化結(jié)構(gòu)，兼顧了使用上的專用性和設(shè)計上的通用性，便于標準化、系列化設(shè)計和組織專業(yè)化生產(chǎn)，有利于提高機械手的質(zhì)量和降低造價，是一種有發(fā)展前途的機械手。 第 7 頁 參考文獻 [1] 郭洪紅．工業(yè)機械人技術(shù) [J]．西安：西安電子科技大學出版社， 2006,12:21 [2] 陳錫伍，袁亮，吳金強 J]2015， 43（ 9）：24[3] 胡正義 武漢理工大學 [4]王三秀 ,俞立 ,徐建明 ,邢科新 ,王正初 控制工程 2015,3,22(02):241[5] 國家 863 計劃智能機器人專家組．機器人博覽 [M]．北京：中國科學技術(shù)出版社，2001． 1． [6] 董克，劉明銳．仿造人類智能 [M]．上海：上海交通大學出版社， 2004． 8． [7] 孫迪生，王炎．機器人控制技術(shù) 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A 005(1) [10]i,of of 2000(4) 第 8 頁 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）文 獻 綜 述 指導教師意見 指 導教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負責人： 年 月 日