工业机器人总体设计
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辽宁石油化工大学毕业设计(论文)Graduation Project (Thesis) for Undergraduate of LSHU题目基于SolidWorks工业机器人设计TITLE Base SolidWorks Industrial EquipmentHuman Design学院矿业工程学院School School of Mining Engineering 专业班级机制1341Major&Class Mechanism1341姓名宋记峰Name Song Jifeng指导教师浦艳敏Supervisor Pu Yanmin2017年06月20日论文独创性声明本人所呈交的论文,是在指导教师指导下,独立进行研究和开发工作所取得的成果。
除文中已特别加以注明引用的内容外,论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的工作做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明并致谢。
本声明的法律结果由本人承担。
特此声明。
论文作者(签名):2017年 6 月20日摘要在当代所有全自动高智能的制造区域,工业用的机械人本领是在这几十年里发展而来的。
工业机器手是工业机器人的一类,它们是通过自己的手臂和机械结构性能的双方的结合来完成任务的,各种动作是通过编程来实现的特征,尤其是机器人的智力和接受性[1]。
在保证精度情况下,能在多样环境下完成操纵能力,多功能自动定位控制和变化性的控制,能适应多个自由度,不同环境的作业有不同的机器人工作。
本文作为设计对象选择汽车生产线轴锻造搬运的机械手设计,设计了手和身体的各部分设计,机械手采用液压气缸臂驱动,使用SolidWorks软件进行了组装图和零件图的设计,对机械手进行简单的3D造型、爆炸图、动漫。
关键词:SolidWorks;机械手;液压AbstractIn the field of automatic manufacturing, industrial robot technology has been developed here for decades. Industrial robot hand is a kind of industrial robot, which is the completion of their own human and mechanical structure and performance of both sides of the task, for a variety of programming features, especially human intelligence and adaptability. In the case of guaranteed accuracy, the ability to perform manipulation, automation, positioning, control, and change in a variety of environments, the task of delivering jobs in a wide variety of environments with varying degrees of freedom, is something.The manipulator design of automobile production spool handling this draft forging as the design object, the design of each part of the design of hand and body, the mechanical hand adopts hydraulic cylinder arm drive, SolidWorks is used to design the assembly drawing and parts drawing, simple 3D modeling, animation of the manipulator, explosion diagram.Keywords :SolidWorks; Manipulator; Hydraulic pressure目录引言 (1)1总体方案设计 (4)1.1汽车半轴模锻生产线的总体方案 (4)1.2机器人总体方案 (6)2手臂的设计计算 (8)2.1手臂直线运动的驱动力计算 (8)2.1.1手臂水平回转运动驱动力计算 (8)2.1.2手臂竖直升降运动驱动力计算 (11)2.2 手臂上下驱动的力矩计算 (12)2.3液压缸的选择 (13)2.3.1伸缩缸的选择 (13)2.3.2摆动缸的选择 (15)2.4 手臂的结构及装配 (17)2.4.1连接摆动缸 (18)2.4.2安装伸缩缸 (19)2.4.3手臂连接 (20)3机身设计 (22)3.1 机身材料选用 (22)3.2 机身结构设计 (22)3.3 机械定位挡块设计 (24)3.3.1竖直定位挡块 (24)3.3.2水平定位挡块 (25)3.4 机器人装配 (25)4机器人S o l i d W o r k s建模仿真 (27)4.1 SolidWorks软件介绍 (27)4.2 机器人SolidWorks三维建模及装配 (27)4.2.1零件的建模 (27)4.2.2机器人装配 (30)4.3 机器人SolidWorks运动仿真 (31)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)引言目前在我国民营企业中的汽车行业名列前茅,近些年每个家庭都会拥有汽车导致汽车发展迅速。
工业机器人课程作业报告院(系)名称:机电工程学院作业题目:三自由度圆柱坐标工业机器人班级:姓名:学号:目录1.作业要求 (3)1.1作业目的 (3)1.2作业数据 (3)1.3运动功能图符号(本次作业圆柱坐标型) (3)2.总体设计 (4)2.1组成和关系 (4)2.2设计分析 (4)3.机械系统的设计 (5)3.1末端执行机构设计 (5)3.2手臂机构的设计 (6)3.3机座机构的设计 (7)4.附件 (8)4.1总装图 (8)1.作业要求1.1作业目的1:综合运用所学只是,搜集有关资料,独立完成三自由度圆柱坐标工业机器人操作机和驱动但愿的设计工作。
如驱动元、传动机构、腰身、手臂、手腕、手抓、关节、抓钳尺寸、开合力大小等,至少设计两种以上方案。
(注意:此处无需考虑传感器,控制部分和力学计算)1.2作业数据1:自动线上A、B两条输送带之间距离为1.5米,需设计工业机器人将一个零件从A带送到B带。
2:零件尺寸:内孔Φ100、壁厚10、高100。
3:零件材料:45钢1.3运动功能图符号(本次作业圆柱坐标型)表1-1 运动功能图符号(GB/T12643-90)2.总体设计2.1组成和关系工业机器人在GB/T12643-90定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机,能搬运材料、工件或操持工具,用以完成各种作业”由执行系统、驱动系统、控制检测系统及检测系统组成。
a)机械系统:是执行完成抓取工件,实现抓取动作的必需的机构。
内容保函如下:手部(末端执行器):直接抓取工件或夹具机构。
臂部:支承腕部的机构,作用是承受工件的负荷,并把它传递到预定的位置。
腕部:连接手部和臂部的机构,作用为调整及改变手部的动作。
机座:是机器人的基础部件支承手臂的部件,并承受相应的载荷,作用是带动臂部转动、升降动作。
b)驱动系统:为执行系统提供动力。
常用传动方式有机械传动、液压传动、气压传动和电传动。
c)控制系统:控制驱动系统,使执行系统按照产品的要求以及抓取的工件要求进行相应的动作,当发生系统错误或执行故障时发出提示报警信号。
第二章总体设计2.1工业机器人的主要技术参数设计机器人,首先要确定机器人的主要技术参数,然后由机器人的技术参数来选择机器人的机械结构,坐标形式和传动装置。
1.自由度自由度是描述物体运动所需的独立坐标数。
机器人的自由度表示机器人动作灵活的尺度,一般以轴的直线移动,摆动或旋转动作的数目来表示,手部的动作不包括在内。
机器人的自由度越高,就越能接近忍受的动作机能,通用性就越好;但是,自由度越多结构越复杂。
2.工作空间机器人的工作空间是指机器人手臂或手部安装点所能达到的所有工作区域。
3.工作速度工作速度是指机器人在工作载荷条件下,语速运动过程中,机械接口中心或工具中心点在单位时间内移动的距离或转动的角度。
4.工作载荷机器人在规定的性能范围内,机械接口所能承受的再打负载量。
用质量,力矩,惯性矩来表示。
5.控制方式机器人用于控制轴的方式,是伺服还是非伺服,伺服控制方式是连续轨迹还是点到点的运动。
6.驱动方式驱动方式是指关节执行器的动力源形式。
7.精度,重复精度和分辨率精度,重复精度和分辨率是用来定义机器人手部的定位能力。
精度是一个位置量相对于其参照量系的绝对度量,指机器人首部实际到达位置与所需到达的理想位置之间的差距。
机器人的精度决定于机械精度和电气精度。
重复精度指在相同的运动位置命令下,机器人连续若干次运动轨迹之间的误差度量。
分辨率是指机器人每根轴所能实现的最小移动距离或最小转动角度。
2.2 机械部分2.2.1机械结构的组成由于应用场合的不同,工业机器人结构形式有多种多样,各组成部分的驱动方式、传动原理和机械结构也由各种不同的类型。
通常根据机器人各部分的功能,其机械部分主要由下列各部分组成。
1.手部工业机器人为了进行作业,在手腕上配置了操作机构,有时也为手抓或末端操作器。
2.手腕联接手部和手臂的部分,主要作用是改变手部的空间位置,满足极其所有的作业空间,并将各种载荷传递到机座。
3.臂部联接机身和手腕的部分,主要作用是改变手部的空间位置,满足工业机器人的作业空间,并将各种载荷传递到机座。
知识技能设计大赛--乒乓球拾取机器人设计By高二(14)班吴俊琨乒乓球拾取机器人一,总体方案设计:由于要使用乒乓球拾取机器人的场所多为乒乓球赛场,而赛场一般比较宽敞,且地面平整,而且乒乓球形状规则,体重轻,为了设计小巧简便的乒乓球拾取机器人,首先要选择合适的机械臂的运动形式。
我选择圆柱坐标型机械臂。
它所占空间较小,工作范围较大,动作比较灵活,且结构相对简单。
另外,乒乓球在比赛场分布散乱,需要乒乓球能够识别乒乓球的位置,然后运动到合适的位置,然后拾起,然后放到合适的位置,为了提高效率,乒乓球机器人自身带一个装球篮,这样机器人可以拾取多个球后再运到合适位置,由操作人员把乒乓球放到合适的位置。
综上机器人的总体方案图如下二,驱动形式:乒乓球体拾取机器人拾取的对象乒乓球体重轻,所以机器人的转动,提升以及机器人的行走可以使用电动机带动,不仅响应快,环保,而且结构简单。
并且液压驱动可能会有液压油泄露,给比赛场地带来污染。
对于小臂的伸缩,也可以使用齿轮齿条,小臂结构小,使用齿轮齿条会使制作更不方便,而用气动可以很方便的解决。
最后,机器人的手部,由于拾取的乒乓球形状规则,体重轻,可以使用吸盘式的机械手,这时采用气动可以方便的实现吸盘的动作,并且气动响应快,可以提高效率。
综上机器人的腰部转动是通过电动机带动齿轮的转动,肩关节的上下移动是通过电动机转动啮合齿条来实现的,小臂的伸缩是通过气动来实现的,手部对乒乓球的拾起,放下是通过启动来实现的。
下面分析一下机器人的行走装置的驱动方式:乒乓球拾取机器人是轮式行走装置,为了实现拾取整个场地的乒乓球,转弯是必须的,所以我采用的行走形式是:两个后轮驱动,一个前轮导向。
其结构如下图对于后轮,电机带动齿轮1转动,齿轮1再带动齿轮2转动,齿轮2带动主轴转动,带动锥齿轮的转动使两后轮转动,机器人行走对于前轮,电机带动带轮的转动,使得前轮转向,实现机器人的转向。
三.机器手臂对于直角坐标型机器臂,这种机器臂臂部由三个相互正交的移动副组成。
工业机器人的总体设计工业机器人是指专门用于工业生产中自动化作业的机器人。
它能够自主完成一系列复杂的生产任务,具有高效率、高精度和高可靠性的特点。
为了实现这些特点,工业机器人的总体设计包括机械结构、动力系统、控制系统和传感器系统。
首先,机械结构是工业机器人的重要组成部分。
机械结构主要由机械臂、末端执行器和关节组成。
机械臂是机器人的核心部分,通常采用多关节结构,以实现灵活的运动。
每个关节都由电机驱动,通过电动机和减速器的组合来提供足够的扭矩和速度。
机械臂的长度和关节数量是根据实际生产需求来确定的,通常较长的机械臂可以覆盖更大的工作区域。
末端执行器是机械臂的末端部分,用于完成具体的操作任务。
根据需要,末端执行器可以是夹持工具、焊接头、喷涂器等。
这些末端执行器需要具备足够的力量和控制精度,以适应不同的生产任务。
为了实现更高的灵活性,往往还需要在机械臂上安装附加的自由度,如旋转平台或滑轨。
其次,动力系统是工业机器人的核心驱动力。
通常,直流电机和交流伺服电机是最常见的选择。
直流电机通常用于要求高扭矩和低速度的关节驱动,而交流伺服电机主要用于要求高速度和定位精度的关节驱动。
这些电机需要配备适当的减速器和传感器,以确保稳定可靠的运动控制。
另外,控制系统是工业机器人的大脑,负责整个机器人的运动控制。
控制系统通常由中央控制器、伺服驱动器、编码器和传感器组成。
中央控制器是机器人的主控制中心,负责接收和分析传感器数据,控制伺服驱动器的动作,以实现精确的运动控制。
伺服驱动器根据控制信号来控制电机的转动,编码器则用于反馈电机的实际位置和速度信息。
传感器系统则用于感知机器人周围的环境信息,如位置、力量和视觉等。
常见的传感器包括光电开关、压力传感器、力传感器和视觉传感器。
最后,为了实现更高级的自动化生产,工业机器人通常还需要配备一些其他附加功能。
例如,安全系统用于监测机器人的工作区域,防止意外事故的发生;通信模块可以实现机器人与生产线上其他设备的联动和协作;程序控制软件可以实现机器人的编程和任务调度等。
河南工程学院《机器人技术基础》考查课专业论文工业机器人结构设计学生姓名:肖慧慧学院:机械工程学院专业班级:机制1321专业课程:机器人技术基础任课教师:***2014年12月25 日工业机器人结构设计摘要机器人是一种由三个自由度组成的平面关节型机器人,它的主要作用是可以完成精密仪器和物体的搬运和移动。
由于体积小,传动原理简单,被广泛运用于电子电气业,家用电器业,精密机械业等领域。
整个系统由机器手,机器臂,关节,步进电机驱动系统等组成。
通过各自由度步进电机的驱动,完成机器手,机器臂的位置变化。
具体设计内容为:同步齿形带传动设计,丝杠螺母设计,各输出轴和壳体的设计,步进电机的选择等。
在校核满足其结构强度的基础上,我们对机器人的结构进行优化设计。
关键词:机器人,结构设计,机器臂Industrial Robot Structure DesignABSTRACTRobot is a robot of plane and joint composed of three degrees of freedom. Its mostly function is used to complete transition and motion of exact apparatuses and objects. Because of its small volume and simple drive principle, it is widely used in the field of electronic and electric industry, home-used electric-ware industry and exact mechanism. The whole system is composed of manipulator hand, manipulator arm, joints and stepper motor driving system. By stepper motor’s driving of each degree of freedom, it completes location change of manipulator hand and manipulator arm. The idiographic designing content is designing of in-phase tooth-shape strap, designing of silk-bar nut, designing of shell and axis and the choice of stepper motors. On the base of checking its structure intensity, while it satisfied, we optimize designing of the structure of Robots.Key Words: Robots, Structure Design, Manipulator Arm.一、绪论1.1 前言工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分,这种新技术发展很快,逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。