2.2机器人驱动机构

前言当代科学技术发展的特点之一就是机械技术，电子技术和信息技术的结合，机器人就是这种结合的产物之一。

现代机器人都是由机械发展而来。

与传统的机器的区别在于，机器人有计算机控制系统，因而有一定的智能，人类可以编制动作程序，使它们完成各种不同的动作。

随着计算机技术和智能技术的发展，极大地促进了机器人研究水平的提高。

现在机器人已成为一个庞大的家族，科学家们为了满足不同用途和不同环境下作业的需要，把机器人设计成不同的结构和外形，以便让他们在特殊条件下出色地完成任务。

机器人成了人类最忠实可靠的朋友，在生产建设和科研工作中发挥着越来越大的作用。

搬运机器人不但能够代替人的某些功能，有时还能超过人的体力能力。

可以24小时甚至更长时间连续重复运转，还可以承受各种恶劣环境。

因此，搬运机器人是人体局部功能的延长和发展。

21世纪是敏捷制造的时代，搬运机器人在敏捷制造系统中应用广泛。

1 绪论1.1 工业机器人的历史、现状及应用机器人首先是从美国开始研制的，1958年美国联合控制公司研制出第一台机器人。

它的结构特点是机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。

日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。

自1969年从美国引进两种典型机器人后，大力从事机器人的研究。

目前工业机器人大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；控制方式则为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是降低成本和提高精度。

第二代机器人正在加紧研制，它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。

研究安装各种传感器，把感觉到的信息进行反馈，使机器人具有感觉机能。

第三代机器人则能独立地完成工作过程中的任务，它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中的重要一环。

第二章机器人系统简介2.1 机器人的运动机构（执行机构）机器人的运动机构是机器人实现对象操作及移动自身功能的载体，可以大体分为操作手（包括臂和手）和移动机构两类。

对机器人的操作手而言，它应该象人的手臂那样，能把（抓持装工具的）手依次伸到预定的操作位置，并保持相应的姿态，完成给定的操作；或者能够以一定速度，沿预定空间曲线移动并保持手的姿态，并在运动过程中完成预定的操作。

移动机构应能将机器人移动到任意位置，并保持预定方位姿势。

为此，它应能实现前进、后退、各方向的转弯等基本移动功能。

在结构上它可以象人、兽、昆虫，具有二足、四足或六足的步行机构，也可以象车或坦克那样采用轮或履带结构2.1.1 机器人的臂结构机器人的臂通常采用关节——连杆链形结构，它由连杆和连杆间的关节组成。

关节，又称运动副，是两个构件组成相对运动的联接。

在关节的约束下，两连杆间只能有简单的相对运动。

机器人中常用的关节主要有两类：(1) 滑动关节(Prismatic joint): 与关节相连的两连杆只能沿滑动轴做直线位移运动，移动的距离是滑动关节的主要变量，滑动轴一般和杆的轴线重合或平行。

(2)转动关节(Revolute joint): 与关节相连的两连杆只能绕关节轴做相对旋转运动，其转动角度是关节的主要变量，转动轴的方向通常与轴线重合或垂直。

杆件和关节的构成方法大致可分为两种：(1) 杆件和手臂串联连接，开链机械手(2) 杆件和手臂串联连接，闭链机械手。

以操作对象为理想刚体为例，物体的位置和姿态各需要3 个独立变量来描述。

我们将确定物体在坐标系中位姿的独立坐标数目称为自由度（DOF（degree of freedom））。

而机器人的自由度是由有关节数和每个关节所具有的自由度数决定的（每个关节可以有一个或多个自由度，通常为1 个）。

机器人的自由度是独立的单独运动的数目，是表示机器人运动灵活性的尺度。

（由驱动器能产生主动动作的自由度称为主动自由度，不能产生驱动力的自由度称为被动自由度。

目录目录 (2)摘要 (1)第一章绪论 (2)1.1引言 (2)1.2 工业机器人的含义及技术概述 (3)1.3 工业机器人的组成 (4)1.4 工业机器人的发展及国内外发展趋势 (5)第二章工业机器人的设计 (10)2.1 机械手的设计方法 (10)2.1.1 机械手的选择与分析 (10)2.1.2 直角坐标机器人的设计方法 (11)2.2 机械手的结构设计 (15)2.2.1 机器人的总体设计 (15)2.2.2 机械手的臂部设计 (16)2.3 SC900三轴伺服驱动机器人机构的特点 (17)第三章工业机器人的运动系统分析 (19)3.1 工业机器人的运动系统分析 (19)3.1.1机器人的运动概述 (19)3.2 工业机器人运动控制 (20)3.1.2 机器人的驱动方式 (20)第四章SC900三轴伺服驱动机器人典型零件的设计 (22)4.1 伺服电机的选择 (22)4.2 减速机的选择 (24)4.3 齿轮齿条的选择 (24)4.4导轨的选择 (25)图4-3.3 ABBA直线电机BRH20A型号的导轨 (28)第五章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)摘要我国的工业机器人研制虽然起步晚，但是有着广大的市场潜力，有着众多的人才和资源基础。

在十一五规划纲要等国家政策的鼓励支持下，在市场经济和国际竞争愈演愈烈的未来，我们一定能够完全自主制造出自己的工业机器人，并且将工业机器人推广应用到制造与非制造等广大的行业中，提高我国劳动力成本，提高我国企业的生产效率和国际竞争力，从整体上提高我国社会生产的安全高效，为实现伟大祖国的复兴贡献力量。

在当今大规模制造业中，机器人正在慢慢取代人们去完成一些高强度、高危险的工作。

机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。

工业机器人一般由执行系统、驱动系统、控制系统和人工智能系统组成。

本文简要介绍了工业机器人的概念,设计和发展历程，机械手的结构设计和直角坐标机器人的设计方法，以及工业机器人的机械系统设计，除此之外本文还对机械手进行了总体设计方案，确定了工业机器人手臂的坐标形式和自由度，以及机械手的技术参数。

摘要高楼玻璃幕墙清洗机器人是特种机器人的一个分支。

它是基于壁面移动机器人技术，并针对具体的作业对象，具有明确功能的实用机器人，其工作在垂直危险的玻璃壁面，能够克服重力的作用，携带清洗设备，是面向现代高层建筑玻璃外墙表面保洁、清洗服务的极限作业机器人。

论文首先对机器人总体方案进行介绍，在此基础上，对机器人总体结构进行了设计分析。

其次重点介绍了机器人的驱动机构，讨论了机器人的作业路径及运动控制规划。

最后，简单介绍了机器人的擦洗机构关键词:玻璃，幕墙清洗机器人，驱动机构，擦洗机构，密封机构ABSTRACTGlass-wall cleaning robot is one of robot for limited operation,which can walk on Vertical glass-wall with washing devices.It is a robot with specific applied functions,Based on wall-climbing robot techniques.for specific objects.And it works on vertical Glass-wall,where is dangerous for human beings.It is a robot could conquer the gravity effect and carry cleaning equipments,facing to glass-wall surface beautifying service of modern high-rise buildings.Firstly, the whole frame of the glass wall cleaning robot is introduced, based on this, the designing and analyzing Of the structure of the robot are described in details.Then,introducing the drive mechanism of the robot,Discussed the operation of the robot path planning and motion control. Finally, a brief introduction of the robot body scrubKey words:Glass, wall cleaning robot, driving mechanism Scrub mechanism,sealing mechanism摘要 (1)ABSTRACT (1)1 前言 (3)2 玻璃清洁机器人总体方案规划 (4)2.1 机器人设计思想 (4)2.2机器人总体结构方案 (5)3 驱动机构和擦洗机构 (6)3.1 驱动机构分析 (6)3.1.1 驱动方式 (6)3.1.2运动结构和运动规划 (7)3.1.3运动过程控制原理分析 (8)3.1.4外形尺寸选择 (9)3.1.5驱动力分析 (9)3.1.6小结 (10)3.2擦洗机构分析 (11)4 其它元件选择 (11)4.1密封机构 (11)4.2换向阀和溢流阀的选择 (12)5 总结 (12)参考文献 (13)致谢 (13)在现代都市中，高层建筑越来越多，各种各样的摩天大楼成为现代都市中一道亮丽的风景。

轴承坯料搬运机械手的设计摘要机械手是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。

采用机械手是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。

它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。

机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。

工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用机械手是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。

本课题的主要内容是采用机械设计原理，进行三自由度搬运机械手的设计，熟悉三自由度机械手的运用场合和相关的设计步骤。

机械手可以代替很多重复性的体力劳动，从而减轻工人的劳动强度，提高生产效率。

结合三自由度设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题．解决问题.研究问题。

并且在设计中融入自己的想法和构思，提高自己的创新能力。

尽力使机械手使用方便，结构简单。

！！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸和完整版word版说明书，凡下载了本文的读者请加QQ 83753222，或留下你的联系方式（QQ邮箱）最后，希望此文能够帮到你！关键词：机械手，输送工件，搬运，三自由度ABSTRACTManipulator is a mechanical technology and electronic technology with the combination of high technology products. Using manipulator is to improve product quality and productivity, and realize the automatic production process, improve working conditions, and reduce labor intensity of a kind of effective method. It is an imitation of the upper part of the human body function, according to the predetermined requirement or parts transportation holding tools for operation of the automation technology and equipment. Robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce the labor intensity, improve working conditions, and improve labor productivity and production automation level. Industrial production often appears in the handling of the heavy and long-term, frequent, drab operation, USES the manipulator is effective; In addition, it can be in high temperature, low temperature, deep water, the universe, radioactive and other toxic, pollution environment conditions operation, more shows its superiority, with broad prospects.This topic is the main content of the mechanical design principle of the design of the three dof carrying manipulator, familiar with three degrees of freedom of the manipulator using occasions and related design steps. Robots can replace a lot of repeatability of physical labor, so as to reduce the labor intensity, improve production efficiency. Combined with three degrees of freedom all aspects of design knowledge, in the design process learn how to find out the problem to solve problems. And in the design idea and into their idea, improve their innovation ability. Try to make robots easy to use simple structure.Key Words: Manipulator, conveying work piece, handling, three degrees of freedom目录第1章绪论 (4)1.1机械手的历史 (4)1.2机械手的组成 (5)1.3机械手的分类 (6)第2章搬运机械手机构总体方案设计 (8)2.1搬运机械手设计要求 (8)2.2基本设计思路 (1)2.3搬运机械手结构设计 (11)2.4 机械手材料的选择 (11)2.5机械臂的运动方式 (11)2.6搬运机械手驱动与控制系统分析 (12)第3章搬运机械手机械结构设计与计算 (13)3.1搬运机械手手爪设计 (13)3.2 搬运机械手手臂设计 (13)3.3 手部设计计算................................................. - 23 -3.4腕部设计计算 (20)3.5液压驱动系统设计 (21)3.6机身结构的设计 (23)第4章机械手控制系统的设计 (27)4.1 PLC简介 (27)4.2 PLC工作原理 (27)4.3 PLC机型的选择 (27)4.4 PLC控制面板的拟定 (29)4.5 机械手工艺过程和控制方案的确定 (30)4.5 PLC程序编写 (33)总结与展望 (40)参考文献 (41)致谢 (42)1 绪论随着人类科技的进步，社会经济的发展，机器人学成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。

目录1 前言 (2)2 机构的驱动方案设计 (5)2.1 机器人运动方式的选择 (5)2.2 轮式机器人驱动方案设计 (9)2.2.1轮式机器人驱动轮组成 (10)2.2.2轮式机器人转向轮组成 (11)2.2.3电机选择 (12)2.2.4减速机构的设计 (17)2.2.5变速箱体、前车体及电池箱 (18)2.2.6后减震及前减震机构 (19)2.2.7车轮和轮毂 (20)3 传动机构、执行机构的设计及受力分析 (23)3.1 传动机构的设计 (23)3.2 执行机构的设计 (24)3.3 机器人受力分析及如何保证加速度最优 (24)4 轮式移动机器人的运动学分析 (26)4.1 轮式式机器人的运动学建模 (26)4.2 阿克曼约束的机器人运动模型 (29)5 轮式移动机器人的运动控制系统设计 (32)5.1 控制系统硬件设计 (32)5.2 控制系统软件设计 (34)5.2.2上位机控制系统软件设计 (34)5.2.3下位机控制系统软件设计 (34)6 结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)1 前言移动机器人的研究始于上世纪60年代末期，随着计算机技术、传感器技术以及信息处理技术的发展，移动机器人已被广泛应用于工业、农业、医疗、保安巡逻等行业。

机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。

另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。

国外对于移动机器人的研究起步较早，日本是开发机器人较早的国家，并成为世界上机器人占有量最多的国家，其次是美国和德国。