工业机器人设计方案

机器人设计方案

一、 设计要求

设计一具有独立前进、转弯、后退、避障、救人等功能的救援机器人。

二、 设计任务

1. 电子控制组：设计好控制电路及原理图，各类传感器电路及稳压电源，并制作成独立模块，按程序要求进行调试（超声波、雷达和红外线传感器的感应距离）。

2. 机械设计组：设计机器人各部分结构（包括机械手、身躯、底盘）以及各类传感器模块的安装。

3. 程序设计组：按照具体设计要求进行编程及调试、烧录等工作。

4.

三、 设计思路

机器人在封闭场地内利用红外线传感器自动搜索安装了红外线发射管的洋娃娃。一旦发现目标便向目标靠近，途中发现障碍物则侧移距离L或转弯角度a然后继续前进，当机器人与洋娃娃之间距离达到S（此时红外线传感器比超声波传感器或雷达优先级更高）时，触发控制机械臂抓向小人，机械臂的“手指”部分装有压力传感器（或轻触开关代替触觉传感器实现），当抓紧小人时触发单片机控制（入口设一200W白炽灯光感返回或者程序倒退返回）机器人返回，并翻转电机松开洋娃娃。

四、 场地模拟

小人 有一封闭场地并设立一入口，

机器人从入口出发，利用红外线

传感器搜索救援目标洋娃娃，没

有搜索到时则继续前进，遇到障

碍物时侧移并转弯绕过障碍物继

续前进，直到接近目标控制机械

臂抓紧小人并返回，途中屏蔽掉

红外线感应，只绕过障碍返回。

返回到达入口白炽灯处手部电机

反转松开小人并复位。

五、机器人运作流程图：

六、 电路模块设计 入口出驱动双步进功能一：绕过1． 超声波传感器（或雷达）测障碍物

发现目标并救1. 小人装红外线发射器

2. 机器人装红外线接受器

3.

搜索到目标（即机器人接受设计程序返回或在入口处设置一200W白控制手部步进电机反转松开复位 入口（白炽灯） 小人

障碍1.超声波发射电路：

2.超声波接收电路：

3.红外线发射电路：

4.红外线接受电路

5.直流电机的驱动电路

1

工业机器人的设计毕业综合实践报告

姓 名：冯林

专 业：机电一体化

班 级：09机电（5）班

学 号：

指导教师：

2011年 12 月 21日

目 录

一、绪论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

2 二、工业机器人由来„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

（一）特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4

（二）构造与分类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4

（三）控制技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5

（四）应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

三、工业机器人的系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

（一）传动部件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

（二）手爪设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8

（三）手腕设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9

（四）手臂设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10

（五）机座设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11

（六）运动功能设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12

四、机器人的视觉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 14

五、机器人的嗅觉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15

六、机器人的触觉„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15

七、结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 16

八、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 16

一、绪论

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受

工业机器人技术方向人才培养方案

- 1 -

工业机器人技术专业人才培养方案

（2016级、三年制）

专业名称：工业机器人技术

专业代码：

招生对象：普通高中毕业生及同等学历者

学制与学历：三年制 大专

工业机器人技术方向人才培养方案

- 2 - 一、制订人才培养方案的依据

为了适应社会经济建设的高速发展，满足社会对工业机器人技术应用高技能人才的需求，进一步推动高等职业教育体制改革，根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》、《国民经济和社会发展第十三个五年规划》、《机械工业十三五规划》、《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》（教高[2000]2号）、《教育部关于以就业为导向 深化高等职业教育改革的意见》（教高[2004]1号）与《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干建议》（教高[2006]16号）、《教育部 财政部关于支持高等职业学校提升专业服务产业发展能力的通知》（教职成[2011]11号）、《中国制造2025》及教育部关于发展高等职业教育相关文件精神，结合我公司实际情况，加强工业机器人技术专业的建设，制定了本专业人才培养方案。

二、培养目标与规格

培养目标：本专业培养拥护党的基本路线，德、智、体、美等全面发展，具有良好的科学文化素养、职业道德和扎实的文化基础知识。具有获取新知识、新技能的意识和能力，能适应不断变化的工作需求。熟悉企业生产流程，具有安全生产意识，严格按照行业安全工作规程进行操作，遵守各项工艺流程，重视环境保护，并具有独立解决非常规问题的基本能力。掌握现代工业机器人安装、调试、维护方面的专业知识和操作技能，具备机械结构设计、电气控制、传感技术、智能控制等专业技能，能从事工业机器人系统的模拟、编程、调试、操作、销售及工业机器人应用系统维护维修与管理、生产管理及服务于生产第一线工作的高素质高技能型人才。

（一）专业知识

1.具有常用电子元器件、集成器件、单片机的应用知识；

六自由度工业机器人

对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同;首先要知道为什么要设计机器人？机器人能实现哪些功能？活动空间（有效工作范围）有多大？了解基本的要求后，接下来的工作就好作了。

首先是根据基本要求确定机器人的种类，是行走的提升（举升）机械臂、还是三轴的坐标机器人、还是六轴的机器人等。选定了机器人的种类也就确定了控制方式，也就有了在有限的空间内进行设计的指导方向。

接下来的要做的就是设计任务的确定。这是一个相对复杂的过程，在实现这一复杂过程的第一步是将设计要求明确的规定下来;第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表（图），初步确定传动功率、控制流程和方式;第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制;第四步是综合审核各方面的内容，确认生产。

下面我将以六轴工业机器人作为设计对象来阐明这一设计过程：

在介绍机器人设计之前我先说一下机器人的应用领域。机器人的应用领域可以说是非常广泛的，在自动化生产线上的就有很多例子，如垛码机器人、包装机器人、转线机器人;在焊接方面也有很例子，如汽车生产线上的焊接机器人等等;现在机器人的发展是非常的迅速，机器人的应用也在民用企业的各个行业得以延伸。机器人的设计人才需求也越来越大。

六轴机器人的应用范筹不同，设计形式也各不相同。现在世界上生产机器人的公司也很多，结构各有特色。在中国应用最多的如：ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等国外进口的机器人。

既然机器人的应用那么广泛，在我国却没有知名的生产公司。对于作为中国机械工程技术人员来说是一个值得思考的问题！有关机器人技术方面探讨太少了？从业人员还不能成群体？虽然在很多地方可以看到机器的论术，可是却没有真正形成普及的东西。

即然是要说设计，那我就从头一点一点的说起。力求讲的通俗简明一些，讲得不对的地方还请各位指正！