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关节型机器人腕部结构结构设计1绪论1.1 选题背景及其意义本题设计的是关节型机器人腕部结构，主要是整体方案设计和手腕的结构设计及控制系统设计，此课题来源于实际生产，对于目前手工电弧焊接效率低，操作环境差，而且对操作员技术熟练成都要求高，因此采用机器人技术，实现焊接生产操作的柔性自动化，提高产品质量与劳动生产力，实现生产过程自动化，改善劳动条件。
题目要求是：动作范围：手腕回转ο150,摆动ο90,旋转ο360。
各轴最大速度要求：s /30ο。
额定载荷kg 5，最大速度s m /3。
2、腕部最大负荷：5kg 。
机器人是近30年发展起来的一种典型的、机电一体化的、独立的自动化生产工具。
在制造工业中，应用工业机器人技术是提高生产过程自动化，改善劳动条件，提高产品质量和生产效率的有效手段之一，也是新技术革命的一个重要内容。
自古以来,人们所设想的机器人一般是一种在外形和功能上均能模拟人类智能的机器。
特别是在20世纪20年代前后,捷克和美国的一些科幻作家创作了一批关于未来机器人与人类共处中可能发生的故事之类的文学作品,更使机器人在人们的思想中成为一种无所不能的“超人”。
在现实生活中,一些民间工匠根据这些文学描绘,也制造出一些仿人或仿生的机器人。
然而在当时的科技条件下,要使机器人具有某种特殊的“智能”而成为“超人”,显然是不可能的。
美国的戴沃尔设想了一种可控制的机械手,他首先突破了对机器人的传统观点,提出机器人并不一定必须像人,但是必须能做一些人的工作。
1954年,他依据这一想法设计制作了世界上第一台机器人实验装置,发表了《适用于重复作业的通用性工业机器人》一文,并获得了美国专利。
戴沃尔将遥控操纵器的关节型连杆机构与数控机床的伺服轴联结在一起,预定的机械手动作一经编程输入后,机械等就可以离开人的辅助而独立运行。
这种机器人也可以接受示教而完成各种简单任务。
示教过程中操作者用手带动机械手依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列记录在数字存储器中，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下再现出那些位置序列。
目录前沿 (1)第一章机械手的总体设计 (2)1.1 确定设计方案 (2)1.2 主要技术参数 (2)1.3 机械手结构组成 (3)第二章手指设计 (5)2.1 设计时要注意的问题 (5)2.2 被夹取零件尺寸及重量的计算 (5)2.3 夹紧力的计算 (5)第三章腕关节的设计 (8)3.1 腕关节所选择的形式 (8)3.2 驱动方式的比较 (8)3.3 汽缸的设计 (8)3.4 气源的选择 (9)第四章小臂的设计 (10)4.1 设计时注意的问题 (10)4.2 小臂结构的设计 (10)4.3 小轴的设计计算 (11)4.4 轴承的选择 (12)4.5 轴承摩擦力矩的计算 (12)4.6 驱动选择 (13)第五章大臂的设计计算 (15)5.1 大臂总体结构的设计 (15)5.2 大轴的设计计算 (16)5.3 轴承的选择 (16)5.4 轴承摩擦力矩的计算 (17)5.5 驱动系统的选择 (18)第六章机身的设计 (19)6.1 设计机身时注意的问题 (19)6.2 运动要求 (19)6.3 机身的固定 (19)致谢 (20)参考文献 (21)前言机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。
在工业生产过程中，尤其在自动流水线上，零件的加工和搬运都可能用到机械手。
![毕业设计(论文)-五自由度桁架机器人的机械结构设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/4eb3c31c4afe04a1b171def5.png)
目录1 绪论 0 0 (1) (1) (1) (1)本文研究主要内容 (2)2 机器人机构总体方案设计 (3) (3) (3) (3) (5) (5) (5)工作范围（工作半径） (6)桁架机器人材料的选择 (6) (7) (7)机构整体设计 (8)3 桁架机器人气爪结构设计 (9) (9) (10) (11) (13) (16)直线滚动导轨副的计算、选择 (27) (29) (29) (32) (33)总结 (44)致谢 (45)参考文献 (46)全套设计请加197216396或401339828机器人是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。
采用机器人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。
机器人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，采用机器人是有效的；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器人代替人来进行抓取作业，机器人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。
结合设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题。
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。
尽力使机器人使用方便，结构简单。
关键词：机器人；结构设计；步进电机；回转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。
它体现了光机电一体化技术的最新成就，机器人作为其中的佼佼者更是发挥了不可磨灭的作用。
在人类社会中，凡是有机械活动的地方，都能看到机器人的身影。
机器人产品的应用已经由核工业和军事科技等高端科学领域向医疗、农业甚至是服务娱乐等民用领域发展了，并且各式各样的机器人正在涌现出来，以惊人的速度延伸到人类活动的各个领域。
毕业设计说明书平面关节型机械手设计学生姓名学号系别专业班级指导教师填写日期平面关节型机械手设计摘要在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已经成为突出主题。
在机械工业中，加工、装配等环节中运用的机械手已经越来越普遍。
它可降低工人的劳动强度，提高生产效率和质量。
平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节；两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间如工作空间图，它的纵截面为矩形的回转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状。
工业机械手是一种模仿人手部分动作，按照预先设定的程序，轨迹或其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。
它在二十世纪五十年代就已用于生产，是在自动上下料机构的基础上发展起来的一种机械装置，开始主要用来实现自动上下料和搬运工件，完成单机自动化和生产线自动化，随着应用范围的不段扩大，现在用来夹持工具和完成一定的作业。
实践证明它可以代替人手的繁重劳动，减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率。
关键字：机械手；轴承；气缸目录摘要 (I)前言 (1)第一章概论 (2)第一节机械手简史 (2)第二节机械手发展概况 (2)第三节机械手的发展趋势 (3)第四节机械手的组成、分类及型式 (4)上部分机械手的组成 (4)下部分机械手的分类及型式 (4)第五节机械手的应用及应用误区 (8)上部分机械手的应用 (8)下部分机械手应用误区 (9)第二章机械手工作原理及设计思想 (11)第三章机械手设计 (12)第一节手指设计 (13)第二节设计时要注意的问题 (13)第三节零件的设计 (13)第四节移动关节的设计 (16)第五节驱动方式的比较 (16)第六节气缸的设计 (17)第四章机械手臂部的设计及有关计算计 (18)第一节小臂的设计 (18)第二节设计时注意的问题 (18)第三节小臂结构的设计 (18)第四节轴的设计 (19)第五节轴承的选择 (19)第六节轴承摩擦力矩的设计 (20)第七节驱动选择 (21)第二部分大臂的设计计算 (22)第一节结构的设计 (22)第二节轴的设计计算 (22)第三节轴承的选择 (23)第四节轴承摩擦力矩的计算 (24)第五节伺服系统的选择 (24)第五章机身的设计 (25)小结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)前言用于再现人手的的功能的技术装置称为。
1绪论机器人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中的一个重要组成部分。
机器人显著地提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。
因而受到各先进工业国家的重视，投入大量人力物力加以研究和应用。
机器人一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机器人。
它是一种独立的不附属于某一主机的装置。
它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。
它的特点是除了具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
它可以灵活运用在工业上的各个方面，如喷漆、焊接、搬运等。
第二类是需要人工操作的，称为机械机。
它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。
工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。
第三类是专用机器人，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。
这种机器人在国外称为“Mechanical Hand "，它是为主机服务的，由主机驱动;除少数外，工作程序一般是固定的，采用机械编程。
因此是专用的。
本课题通过对通用机器人smart6.50R 的结构进行分析和研究，完成对其腕部的设计，并借助CAD/CAE软件完成从建模到运动学分析、应力分析的全过程。
最终期望腕部与小臂、手部、大臂能够协调工作，能够完成各种现代工业加工过程中所要求的动作。
本课题的设计思路是：借助已有的通用机器人的腕部设计思想和方法，综合考虑腕部机构在机器人运动中所起的作用和机器人的整体技术参数以及结构特点，然后选择合理的机构，确定传动线路，然后对机构进行分析，计算主要参数，并对部分零件进行设计、组装，综合评价腕部系统。
1.1机器人组成机器人主要由驱动装置、控制系统和执行机构三大部分组成。
1.1.1驱动装置工业机器人的驱动装置包括驱动器和传动机构两部分，它们通常与执行机构连成一体。
目录1 前言 (1)1.1课题来源 (1)1.2技术要求及预期效果 (1)1.3本课题要解决的主要问题及设计总体思路 (1)1.4国内外研究现状及发展状况 (1)1.4.1 研究现状 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
1.4.2 发展趋势 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
2 总体方案设计 (4)2.1机械结构类型的确定 (4)2.2传动方案的确定 (4)2.3工作空间的确定 (5)2.4手腕结构的确定 ........................................................................... 错误!未定义书签。
2.5驱动装置的选择 (6)2.5.1 机器人驱动方案的分析和选择 ................................................. 错误!未定义书签。
2.5.2 手腕电机的选择 ......................................................................... 错误!未定义书签。
2.5.3 传动比的确定及分配 (8)3 齿轮的设计 (9)3.1齿轮强度的设计与校核 ................................................................ 错误!未定义书签。
3.1.1第一级圆柱齿轮传动设计 (9)3.1.2 第二级圆锥齿轮传动设计 (12)4 轴的设计 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
摘要为了提高生产效率，满足一些特定的工作要求，本题设计的关节型机器人的手腕用于焊接、喷漆等方面。
通过合理的设计计算,拟定了手腕的传动路径，选用直流电动机，合理布置了电机、轴和齿轮，设计了齿轮和轴的结构，实现了摆腕、转腕和提腕的三个自由度的要求。
设计中大多采用了标准件和常用件，降低了设计和制造成本.关键词：自由度,关节型机器人，手腕ABSRACTIn order to improve production efficiency and meet some of the specific requirements, design of ontology of robot wrist joints used for welding， paint, etc。
Through the reasonable design calculation, the transmission path， choose the wrist, reasonable decorate a dc motor, gear axle and gear axle, design and realization of the structure， the pendulum wrist， turn the wrist and wrist three degrees of freedom. In the design of the standard and common people， the design and manufacturing cost。
Keywords: freedom， Joint robot, The wrist目录1 绪论错误!未定义书签。
1.1 选题背景及意义错误!未定义书签。
1.2 文献综述(国内外发展和研究现状）错误!未定义书签。
1。
3 机器人的现状与发展错误!未定义书签。
2手腕结构的确定错误!未定义书签。
3.基本参数的确定4电机的选择错误!未定义书签。
机器人的腕部设计Robot wrist design学生：陈磊学号：成080920专业：机电一体化导师：马宇波摘要机器人技术是综合了许多学科的知识，例如计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当今研究领域十分重视的课题，机器人在很多领域都得到广泛应用。
机器人的应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志，因而受到各先进工业国家的重视，投入大量人力物力加以研究和应用。
本文的主要任务和要解决的问题，是设计一台六自由度的机器人，在已有的技术资料的基础上，通过分析，确定腕部的传动系统，然后假设腕部末端的结构，确定腕部的输出功率，然后计算出腕部所需的电机。
在确定电机和传动机构的基础上，对锥齿轮和传动中所需的带轮以及同步齿形带进行设计，并且对它们进行校核，确定所设计的腕部结构能够配合机器人的其他结构进行喷漆动作。
并用CAD软件完成从建模到运动学分析、应力分析的全过程。
需要全面理解机械原理、机械设计、机械系统设计以及CAD制图标准等相关的知识，并考虑其可靠性、实用性、经济性等性能。
本课设在已有理论基础上，针对以往研究的不足，根据实际使用要求，确定采用六自由度的关节型机器人结构方案;由于机器人结构复杂，构件繁多，需要用高端软件配合进行建模，装配的工作，而我们现有的材料相当有限，所以本课设只是设计了机器人的腕部结构;并采用CAD绘制了其装备和零件图，并对其中某些零件的强度进行了校核，使腕部的整体结构能够满足工作的要求。
关键词:机器人腕部Robot wrist designAbstractRobotic technology is comprehensive knowledge of the many subjects, such as computer, cybernetics, organization learning, information and sensing technology, artificial intelligence, bionics science and the formation of high technology and new technology, it is current research field attach to the subject in many fields, robot used widely. The use of robots situation, is a national industrial automation level, and is an important symbol of various advanced industrial countries and manpower, invest a lot of attention to research and application.This paper main tasks and to solve the problem, it is design a six degrees of freedom in the robot, the existing technology material basis, through the analysis to determine the transmission system,wrist, then assume the end of the structure, determine the wrist the output power of the wrist, and then calculate the wrist motor required. In determining the motor and transmission mechanism on the basis of bevel gear and transmission, the pulleys and needed synchronous cog belt on the design and test of them, to ensure that the design of the robot wrist structure can match with painted other structures movements. Using CAD software from modeling to finish, stress analysis of kinematics analysis process. Need to fully understand mechanical principle, mechanical design, mechanical system design and CAD drawing standards and other related knowledge, and consider its reliability and practicability and economy, performance.This lesson in existing theory, based on the previous research, according to the actual use of lack of demand, determination by the joint robot 6 dof structure scheme; Due to the robot structure is complex, component is various, need to use, with high-end software modeling, and we work of assembly existing material is quite limited, so this lesson of the robot set just design wrist structure; And by using CAD drawing its equipment and parts graph, and the intensity of some parts of the check, make the overall structure of the wrist to meet the demand. Work Keywords: robot wrist目录1绪论 (1)1.1机器人的组成 (2)1.1.1驱动装置 (2)1.1.2控制系统 (2)1.1.3执行机构 (2)1.2机器人分类 (4)1.2.1按用途分类 (4)1.2.2按控制形式分类 (4)1.2.3按驱动方式分类 (4)1.3腕部结构选形 (5)1.3.1单自由度手腕 (6)1.3.2两自由度手腕 (7)1.3.3三自由度手腕 (8)1.3.4装配机器人腕部结构选型 (9)1.4机器人设计 (11)2末端执行器 (12)2.1夹持器 (12)2. 2拟手指型执行器 (13)2. 3吸式执行器 (13)3腕部设计 (15)3.1手腕结构的选择 (15)3.2传动装置的运动和动力参数计算 (17)3.2.1选择电机 (17)3.2.2分配系统传动比和动力参数的设计 (19)4锥齿轮设计 (23)4．1确定锥齿轮的主要技术参数 (23)4．2轮齿的受力分析和强度计算 (24)5.选择带轮和齿形带.............. .. (26)5.1带轮的选择 (26)5.2齿形带的设计 (28)总结 (31)参考文献 (32)1绪论机器人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中的一个重要组成部分。
机器人显著地提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。
因而受到各先进工业国家的重视，投入大量人力物力加以研究和应用。
机器人一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机器人。
它是一种独立的不附属于某一主机的装置。
它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。
它的特点是除了具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
它可以灵活运用在工业上的各个方面，如喷漆、焊接、搬运等。
第二类是需要人工操作的，称为机械机。
它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。
工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。
第三类是专用机器人，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。
这种机器人在国外称为“Mechanical Hand "，它是为主机服务的，由主机驱动;除少数外，工作程序一般是固定的，采用机械编程。
因此是专用的。
本课题通过对通用机器人smart6.50R 的结构进行分析和研究，完成对其腕部的设计，并借助CAD/CAE软件完成从建模到运动学分析、应力分析的全过程。
最终期望腕部与小臂、手部、大臂能够协调工作，能够完成各种现代工业加工过程中所要求的动作。
本课题的设计思路是：借助已有的通用机器人的腕部设计思想和方法，综合考虑腕部机构在机器人运动中所起的作用和机器人的整体技术参数以及结构特点，然后选择合理的机构，确定传动线路，然后对机构进行分析，计算主要参数，并对部分零件进行设计、组装，综合评价腕部系统。
1.1机器人组成机器人主要由驱动装置、控制系统和执行机构三大部分组成。
1.1.1驱动装置工业机器人的驱动装置包括驱动器和传动机构两部分，它们通常与执行机构连成一体。
传动机构常用的有谐波减速器、滚珠丝杠、链、带以及各种齿轮轮系。
驱动器通常有电机(直流伺服电机，步进电机，交流伺服电机)，液动和气动装置，目前使用最多的是交流伺服电机。
1.1.2控制系统控制系统一般由控制计算机和驱动装置伺服控制器组成。
后者控制各关节的驱动器，使各杆按一定的速度，加速度和位置要求进行运动。
前者则是要根据作业要求完成偏差，并发出指令控制各伺服驱动装置使各杆件协调工作，同时还要完成环境状况，周边设备(如电焊机，工卡具等)之间的信息传递和协调工作。
1.1.3执行机构执行机构由腰部、基座、手部、腕部和臂部等运动部件组成。
1) 腰部腰部是连接臂和基座的部件，通常是回转部件，腰部的回转运动再加上臂部的平面运动，就能使腕部作空间运动。
腰部是执行机构的关键部件，它的制造误差，运动精度和平稳性，对机器人的定位精度有决定性影响。
2) 基座基座是整个机器人的支持部分，有固定式和移动式两种。
