多种机器人设计原理3D图纸(三维建模)

草图设计技巧和经验
技巧一
注重细节，精益求精。在草图设计中，细节决定成败，应 注重每一个零部件的尺寸、形状和位置，确保设计的精确 性和可靠性。
经验一
了解实际需求和现场环境。在设计之前，应深入了解工业 机器人的实际应用场景和需求，包括工作负载、工作空间 、工作精度等方面的要求。
技巧二
创新思维，勇于尝试。在满足实际需求的基础上，可以尝 试采用新型材料、结构和工艺，使机器人更具竞争优势和 创新性。
经验二
注重可维护性和易用性。在满足性能要求的同时，应考虑 机器人的可维护性和易用性，以便在使用过程中方便地进 行维修和操作。
草图设计常见问题及解决方案
01
问题一
机器人运动轨迹不准确。解决方案：通过精确计算和仿真验证，确保运
动轨迹的准确性和可靠性，同时可以采用高精度传感器和控制系统来提
高机器人的定位精度和稳定性。
使用几何图形元素构建机器人的 结构，包括各个部件的形状、尺
寸和位置等信息。
运动分析
通过几何图形元素描述机器人的运 动轨迹和关节运动，分析机器人的 运动性能和灵活性。
功能说明
使用非几何图形元素描述机器人的 功能和操作流程，帮助理解机器人 的工作原理和使用方法。
03
工业机器人二维草图设计实践
草图设计案例分析
案例一
设计一款用于装配流水线的工业机器人，要求具备高精度、 高稳定性和高效率。通过分析装配流水线的工艺流程和需求 ，进行机器人结构、运动轨迹和控制系统等方面的设计。
案例二
设计一款用于搬运重物的工业机器人，要求具备大负载、长 距离搬运和快速响应能力。通过分析搬运任务的需求和现场 环境，进行机器人结构、传动系统和动力系统等方面的设计 。

设计案例二：驱动系统优化
总结词
驱动系统是工业机器人的重要组成部分，其 优化可以显著提高机器人的性能。
详细描述
驱动系统优化的目标是提高机器人的运动速 度、精度和稳定性。这需要对驱动系统的各 个组成部分进行详细的分析和优化，包括电 机、减速器、传动装置等。此外，还需要考 虑驱动系统的能源效率和散热性能。
长寿命
工业机器人通常需要连续工作很长时间，因此要求零件具有 较长的使用寿命。
零件分类与特点
可靠性
工业机器人需要在各种复杂的环境下 稳定工作，因此要求零件具有高的可 靠性。
可维护性
为了降低使用成本，工业机器人的零 件应具有良好的可维护性，便于维修 和更换。
02
工业机器人主要零件设计
连接件设计
总结词
需求。
零件分类与特点
驱动部件
如伺服电机、减速器等，用于驱动机器人关节运动。
传动部件
如齿轮、链条、传动轴等，用于传递运动和动力。
零件分类与特点
感知部件
如传感器、摄像头等，用于获取机器人工作环境和自身状态的信息。
执行部件
如夹具、工具等，用于执行具体的作业任务。
零件分类与特点
高精度
工业机器人需要高精度的零件来保证其运动精度和作业精度 。
保证机器人在各种工作条件下稳 定运行。
设计原则与目标
安全性
确保机器人的使用不会对人员和环境 造成伤害。
经济性
在满足性能要求的前提下，降低制造 成本。
设计原则与目标
01
设计目标
02
03
04
提高机器人的作业效率。
Hale Waihona Puke 优化机器人的结构，使其更易 于制造、维护和使用。

di
沿 X i 1 测量的距离
绕 X i 1 旋转的角度
:从 X i 1到 X i 沿 Z i 测量的距离
i :从 X i 1到 X i 绕 Z i 旋转的角度
D-H建模步骤
原则：先建立中间坐标系{i}，后两端坐标系{0}{n} 1）确定Z轴：找出关节轴线及关节转向采用右手定则确定Z；
cosθ i i sin θ i cosα (i 1) T i 1 sin θ i sin α (i 1) 0
sin θ i cosθ i cosα (i 1) cosθ isin α (i 1) 0
0 sin α (i 1) cosα (i 1) 0
2）确定原点：如果两相邻轴线Zi与Zi+1不相交，则公垂线与轴线i的交
点为原点，注意平行时原点的选择应使偏置为零；如果相交则交点 为原点，注意:如果重合则原点应使偏置为零； 3）确定X轴：两轴线不相交时，X与公垂线重合，指向从i到i+1； 若两轴线相交，则X是两轴线所成平面的法线； 注意:如果两轴线重合，则X轴与轴线垂直且使其他连杆参数为零； 4）按右手定则确定Y ；
中间连杆坐标系 {i}
Z轴-与关节轴i共线，指向不定；
X轴-与公垂线重合，指向从i到i+1 当相交时，
X i Z i1 Z i
原点O取为XZ的交点；
Z i和Z i1 相交时，其交点为{i}原点， Z i和Z i1 平行时，{i}原点取在使偏置为零处。
坐标系与连杆参数
ai 1 :从 Z i 1到 Z i i 1 :从Z i 1到 Z i
关节i上的两条公法线ai与 ai-1之间的距离，沿关节轴线i 测量，如关节是移动关节，则 它是关节变量。
a(i - 1

5.2 吸附式末端执行器三维设计
明确工件在生产中结构特点及要 求，是设计手爪的主要依据。设计者 应该深入细致地研究并掌握它，以保 证手爪的使用要求。
为了完成多种不同工件的搬运， 设计一套有单吸盘和双吸盘的搬运手 爪。工业机器人手腕末端法兰盘按照 尺寸如右图所示。
5.2.1 吸附式末端执行器简介
1.吸附式末端执行器的基本组成 吸附式末端执行器是一款机械和气动技术一体化的产品，这类产 品一般由动力源、传感器、机械结构、气动系统、执行元件组成。 系统的组成部分必须无缝地协同工作，以执行其职能。对它们的 选择必须考虑到工程和经济两方面。分类。 按夹持原理分类可分为机 械类、磁力类和真空类三种手 爪，如右图所示。
5.1.2 末端执行器的分类
3.按手指或吸盘数目分类 机械手爪可分为：二指手爪、多指手爪。 机械手爪按手指关节分为：单关节手指手爪、多关节手指手爪。 吸盘式手爪按吸盘数目分为:单吸盘式手爪、多吸盘式手爪。 4.按智能化分类。 普通式手爪：手爪不具备传感器。 智能化手爪：手爪具备一种或多种传感器，如力传感器、触觉传 感器、滑觉传感器等，手爪与传感器集成为智能化手爪。
工业机器人的手部也称末端执行器，它是装在工业机器人手腕 上直接抓握工件或执行作业的部件，可以安装在移动设备或者机器 人手臂上,能够拿起一个对象，并且具有处理、传输、夹持、放置和 释放对象到一个准确的离散位置等功能。对于整个工业机器人来说 手部是完成作业好坏、作业柔性优劣的关键部件之一。
5.1.1 末端执行器介绍
为了方便的更换末端执行器，可设计一分钟末端执行器的转换器来形成操作机上的机械接口。较 简单的可用法兰盘来作为机械接口处的转换器，为了实现快速和自动更换末端执行器，可以采用电磁 吸盘或者气动缩紧的接换器。

湖南科技大学毕业设计（论文）题目六自由度工业机器人结构设计作者学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化学号指导教师二〇一六年五月二十日湖南科技大学毕业设计（论文）任务书机电工程学院院机械设计制造及其自动化系（教研室）系（教研室）主任:（签名）年月日学生姓名:学号:专业:机械设计制造及其自动化1设计（论文）题目及专题：六自由度工业机器人结构设计2学生设计（论文）时间：自2015年3月1日开始至2015年5月29日止3设计（论文）所用资源和参考资料：《工业机器人》、《机器人学》、《机器人运动学基础》、《Solidworks2013从入门到精通》4设计（论文）应完成的主要内容：（1）介绍工业机器人的发展现状及前景；（2）工业机器人工作空间计算和简单的运动学分析；（3）工业机器人结构设计及关键零部件计算；（4）对关键零部件进行强度校核。

5提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：（1）相关的计算、设计框图及仿真图；（2）论文不少于35页；（3）说明书中必须有与设计（论文）内容或专业相关的不少于1500字的外文资料翻译。

6发题时间：2015年3月1日指导教师：学生：湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语[主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价]指导人：（签名）年月日指导人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语[主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价]评阅人：（签名）年月日评阅人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）答辩记录日期：学生：学号：班级：题目：提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1设计（论文）说明书共页2设计（论文）图纸共页3指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：[主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价]答辩委员会主任：（签名）委员：（签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩：总评成绩：摘要六自由度工业机器人是一种高精度的自动化机械，具有高度的灵活性以及平稳性。

1前言1.1机器人的概念机器人是一个在三维空间中具有较多自由度，并能实现较多拟人动作和功能的机器，而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。

美国机器人工业协会提出的工业机器人定义为：“机器人是一种可重复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机”。

英国和日本机器人协会也采用了类似的定义。

我国的国家标准GB/T12643-90将工业机器人定义为：“机器人是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。

能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业”。

而将操作机定义为：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。

机器人系统一般由操作机、驱动单元、控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。

1.1.1操作机操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能。

通常由下列部分组成：a.末端执行器又称手部，是机器人直接执行工作的装置，并可设置夹持器、工具、传感器等，是工业机器人直接与工作对象接触以完成作业的机构。

b. 手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，一般有2～3个回转自由度以调整末端执行器的姿态。

有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。

c. 手臂它由机器人的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。

手臂有时包括肘关节和肩关节，即手臂与手臂间。

手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。

d. 机座有时称为立柱，是工业机器人机构中相对固定并承受相应的力的基础部件。

可分固定式和移动式两类。

1.1.2驱动单元它是由驱动器、检测单元等组成的部件，是用来为操作机各部件提供动力和运动的装置。

1.1.3控制装置它是由人对机器人的启动、停机及示教进行操作的一种装置，它指挥机器人按规定的要求动作。

1.1.4人工智能系统它由两部分组成，一部分是感觉系统，另一部分为决策－规划智能系统。

MH6S工业机器人3D模型基本简介MH6S工业机器人3D模型（2）的图纸模型文件 参考使用CATIA软件打开. 此图纸模型关键词:机器人,模型,工业,MH6S图纸截图下载本文档后用Adobe Acrobat打开，在附件框中可找到全套图纸源文件！The industrial robots MOTOMAN MH6S and MH6S-10 are compact and powerful 6-axis robots with high performances in a variety of applications such asmachine tending, material handling and processing, where versatility is required.The short-arm models of the MH6 family is highly compact, giving it greaterstiffness and making it ideal for position- ing in confined spaces and close to the workpiece.It’s maximum working range amounts 977 mm. With increased speed of the robot axes, cycle times can be reduced.MOTOMAN MH6S, MH6S-10General purpose and handlingKey benefitsn Compact and powerful n Greater Stiffnessn Ideal for a variety of applications, multi-purpose robots n Maximum working range of 977 mm n Maximum payload of 6/10 kgHandling & General Applications with the MH-seriesControlled byDX100YASKAWA YASKAWA Europe GmbH Headquarters Robotics DivisionYaskawastraße 1D-85391 AllershausenTel. +49 (0) 8166/90-0Fax +49 (0) 8166/90-103 *******************.com YASKAWA academy YASKAWA Europe GmbH and sales office Robotics Division Frankfurt Hauptstraße 185D-65760 EschbornTel. +49 (0) 6196/77725-0Fax +49 (0) 6196/77725-39 *******************.com 。

4.1.2 添加零件
第一种方法为直接导入零部件。 （1）首先导入一个装配体中的固定件。 （2）选择【插入】|【零部件】|【现有零件／装配体】菜单命令或者单击 【装配体】工具栏中的【插入零部件】按钮，系统弹出如右图所示的【插入零 部件】属性管理器。 （3）在【插入零部件】属性管理器中选择【浏览】按钮，系统弹出【打开 】对话框，在该对话框中选择要插入的零件，在对话框右上方可以对零件形成 预览。 （4）打开零件后，鼠标箭头旁会出现一个零件图标。一般固定件放置在原 点，在原点处单击插入该零件，此时特征管理器中的该零件前面会自动加有【 （固定）】标志，表明其已定位。 （5）按照装配的过程，用同样的方法导入其他零件，其他零件可放置在任 意点。
4.1 创建装配体
装配环境下另一个重要概念就是——【约束】。当零件被调入到装 配体中时，除了第一个调入的之外，其它的都没有添加约束，位置处于 任意的【浮动】状态。在装配环境中，处于【浮动】状态的零件可以分 别沿三个坐标轴移动，也可以分别绕三个坐标轴转动，即共有六个自由 度。当给零件添加装配关系后，可消除零件的某些自由度，限制了零件 的某些运动，此种情况称为不完全约束。当添加的配合关系将零件的六 个自由度都消除时，称为完全约束，零件将处于【固定】状态。
4.1.2 添加零件
制作装配体需要按照装配的过程，依次插入相关零件，有多种方法可以将零部件添加到 一个新的或现有的装配体中：
（1）使用【插入零部件】属性管理器。 （2）从任何窗格中的文件探索器拖动。 （3）从一个打开的文件窗口中拖动。 （4）从资源管理器中拖动。 （5）从Internet Explorer中拖动超文本链接。 （6）在装配体中拖动以增加现有零部件的实例。 （7）从任何窗格中的设计库中拖动。 （8）使用【插入智能扣件】命令来添加螺栓、螺钉、螺母、销钉、以及垫圈。

工业机器人设计（含全套CAD图纸）工业机器人设计摘要在生产过程工业机械手是模拟人手动作的机械设备，它可以替代人工搬运重物或单调，在高粉尘，高温，有毒，易燃，放射性和其他相对较差的工作环境。

机器人可用于在生产过程中的自动化抓住并移动工件自动化设备，它是在生产过程的机械化和自动化，开发出一种新的类型的设备。

近年来，随着电子技术，特别是计算机的广泛使用机器人的开发和生产的高科技领域已成为迅速发展起来的一项新兴技术，它更促进机器人的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

机械手能够代替人类完成危险、减轻人类劳动强度、重复枯燥的工作，提高劳动生产力。

本设计是关于三自由度的圆柱形机械手。

利用Auto CAD软件对制件进行设计绘图。

其包括夹持器、小臂、大臂和底座。

明确合理的设计思路，确定了机械手工作原理并对然夹持器、气缸、步进电机、轴承进行了校核计算并附带了简图并对零件的质量、重心、惯性主轴和惯性力矩进行辅助设计计算，可以大大减轻在设计过程中繁琐计算及校核步骤。

关键字:机械手，气缸，校核。

IIIAbstractIndustrial manipulator is the mechanical equipment which is used in the production process and simulate to the behave of hands withelectrical integration. It can carry heavy objects and work in the harsh environment which is high temperature, poisonous ,full of dust,flammable and combustible monotonous and full of radioactive substance instead of people. Manipulator is a automatic device which is used in the automatic production process and it can carry and move things. It is a new device which is developed in the mechanization and automatic production process. In recent years , with the widely used of electronic technique especially the electronic computer. The research and production of robot has became a new technology which is developing rapidly in the high-tech industry . It promotes the development of manipulator. It makes the combination of the manipulator with mechanization and automation become easier . Manipulator can complete the dangerous and boring work instead of people. It can reduce labour intensity of people and raise the labour productivity .This design is a cylindrical manipulator which is related to delta degrees of freedom. It designs and draws the picture with Auto cad software ,it includes holder, a small arm, the big arm and the base. The clear and reasonable thinking determines the working principle of the manipulator . This also checks and calculates the holder, cylinder, stepper motor and bearing. Apart from this , it contains some pictures and design and measure the quality , barycentre principal axis ofinertia and force of parts. It can greatly reduce the complicated calculation and check in the design process.Keywords: robot, cylinder, checkingIV目录摘要 (III)ABSTRACT ............................................................... .... IV 目录 ..................................................................... ... V 1 绪论 ......................................................................1 1.1 本课题研究的内容和意义 ................................................. 1 1.2 国内外发展概况 ......................................................... 1 1.3 工业机械手设计内容 (2)1.4 机械手设计的作用 ....................................................... 2 1.5 工业机械手的分类和组成 ................................................. 2 2手部的设计 (5)2.1 机械手设计参数和运动方案 (5)2.1.1 运动方案 (5)2.1.2 驱动系统和位置检测装置的选择: ..................................... 5 2.2 手部设计的结构和计算 (6)2.2.1 机械手的基本要求 ................................................... 6 2.3 手部力的计算 .. (7)2.3.1 夹紧力的计算 (7)2.3.2 手爪驱动气缸的设计 (8)2.3.3 手部误差的分析 .................................................... 10 3 机械手臂的设计 ........................................................... 12 3.1 机械小臂设计 ..........................................................123.1.1 小臂驱动力的计算 (12)3.1.2 小臂驱动气缸的设计 (13),3.1.3 气缸筒壁厚的计算 (14)3.1.4 气缸的选用 (14)3.1.5 校核活塞的稳定性 (14)3.1.6 小臂刚度校核 (15)3.1.7 端盖的连接方式及强度计算 .......................................... 15 3.2 大臂的结构设计 (16)3.2.1 大臂的结构和要求 (16)3.2.2 驱动力的计算 (17)3.2.3 大臂驱动气缸的设计 (17)3.2.4 气缸的选择 (18)3.2.5 校核活塞的稳定性 (18)大臂刚度校核 .......................................................18 3.2.64 驱动系统设计 ............................................................. 20 4.1 轴承的设计 ............................................................204.1.1 轴承的选择 (20)轴承的计算: .......................................................20 4.1.24.1.3 轴承的寿命校核: (21)电机的基本情况和选择 .................................................. 22 4.24.2.1 电机的选则与计算 (22)4.2.2 注意事项 (23)4.2.3 工作原理 (23)4.2.4 步进电机的特点 ..................................................... 24 4.3 谐波减速器 (24)4.3.1 谐波减速器的简介 (24)4.3.2 谐波减速器的设计 ................................................... 25 4.4 腰座的结构 ............................................................ 26 5 总结 (27)致谢 ....................................................................28 参考文献 ...................................................................29 附录 .....................................................................30VI工业机器人设计1 绪论1.1 本课题研究的内容和意义机械工业是国民的基本部分。

本科毕业设计（论文）六自由度大臂机器人2015年 6 月六自由度大臂机器人摘要六自由度大臂机器人采用夹持机构进行设计.夹持机构具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点可以作为航天上的对接器、航海上的潜艇救援对接器；工业上可以作为大件的装配机器人、精密操作的微动器；可以在汽车总装线上自动安装车轮部件；另外，医用机器人，天文望远镜等都利用了并联技术。

本文夹持机构的研究方向：（1）六自由度大臂机器人组成原理的研究研究夹持机构自由度计算、运动副类型、支铰类型以及运动学分析、建模与仿真等问题。

（2）六自由度大臂机器人运动空间的研究（3）六自由度大臂机器人结构设计的研究夹持机构的结构设计包括很多内容，如机构的总体布局、安全机构设计。

由于本人水平有限，文中的错误和不足在所难免，恳请各位老师给予批评和指正。

关键词：机械手；虚拟样机；夹持机构AbstractSix degrees of freedom robot arm with clamping mechanism design. The clamping mechanism has high rigidity, strong bearing capacity, small error, high precision, load / weight ratio, good dynamic performance, easy control and a series of advantages can be used as a submarine rescue docking docking, space navigation on the industry; as for micro robot assembly, large precision operation; can automatically install the wheel parts in the automobile assembly line; in addition, medical robots,astronomical telescope using parallel technology etc..The research direction of clip holding mechanism:(1) on the principle of six degrees of freedom robot armStudy on the clamping mechanism, the calculation of degree of freedom motion type, hinge type and kinematics analysis, modeling and simulation etc..(2) six degrees of freedom robot arm motion space(3) study the structure design of the robot arm with six degrees of freedomThe structure design of clip holding mechanism includes a lot of contents, such as the design of the overall layout, mechanism of safety mechanism. Because of my limited ability, mistakes and shortcomings in this paper and ask teachers to give the criticism and correction.Keywords：manipulator; virtual prototype; clamping mechanism目录1 前言 (1)1.1 课题研究背景意义 ................................... 错误！未定义书签。