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搬运机器人结构设计毕业设计正文1.引言2.机器人结构设计的基本要求机器人的结构设计应满足以下基本要求：2.1运动自由度由于搬运任务的多样性，机器人需要具备足够的运动自由度，以适应各种场景和工作环境。
常见的运动自由度包括平移自由度和旋转自由度。
2.2机器人臂的结构机器人臂是搬运任务的关键组成部分，其设计应具备足够的刚性和精度，以确保搬运过程的稳定性和准确性。
常见的机器人臂结构包括串联和并联结构，选择合适的结构需根据具体应用场景进行考虑。
2.3控制系统好的控制系统能够有效地指挥机器人完成搬运任务，并提高其运行效率和精度。
控制系统应具备良好的实时性和稳定性，能够实现对机器人的精确控制和调节。
3.结构设计方案基于上述要求，本文设计了一种六自由度的搬运机器人结构，以满足不同场景下的搬运需求。
该机器人结构采用并联臂结构，以提高机器人的刚性和精度。
具体结构设计如下：3.1机器人臂结构该机器人采用了六个旋转关节来实现运动自由度，通过控制各关节的角度变化，实现机器人的运动。
在设计时，需要考虑关节的刚性和承载能力，以确保机器人在搬运过程中的稳定性和安全性。
3.2末端执行器机器人的末端执行器可根据具体搬运任务的要求进行设计。
常见的末端执行器包括夹子、吸盘等。
在选择和设计末端执行器时，需要考虑搬运物品的大小、重量和形状等因素，以确保机器人能够有效地完成搬运任务。
3.3控制系统设计机器人的控制系统主要包括传感器、控制器和执行器等组成部分。
传感器用于获取机器人和搬运物品的状态信息，控制器负责对机器人进行控制和调节，执行器将控制信号转化为机器人的实际运动。
在设计控制系统时，需要考虑传感器的选择和布置、控制算法和执行器的响应特性等因素。
4.实验与分析通过搭建原型机进行实验，对所设计的搬运机器人进行性能测试和分析。
实验结果表明，该机器人结构设计合理，具备较好的稳定性和精度，能够有效地完成搬运任务。
5.结论本文对搬运机器人的结构设计进行了研究，并设计了一种六自由度的机器人结构。
《六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，六自由度串联机器人在工业自动化、医疗康复、军事航天等领域的应用越来越广泛。
而如何提高机器人的运动性能，使其在复杂的任务环境中实现高精度的轨迹跟踪控制，成为当前研究的热点问题。
本文将针对六自由度串联机器人的运动优化与轨迹跟踪控制进行研究，旨在提高机器人的运动性能和作业精度。
二、六自由度串联机器人概述六自由度串联机器人是一种多关节机器人，具有六个独立的运动轴，能够实现空间三维运动。
其结构紧凑、灵活度高、适应性强，在许多领域得到广泛应用。
然而，由于其复杂的运动学和动力学特性，使得其运动控制和轨迹跟踪成为一大挑战。
三、运动优化研究（一）优化算法研究针对六自由度串联机器人的运动优化问题，本文采用基于遗传算法的优化方法。
遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法，能够快速寻找到全局最优解。
通过对机器人运动学模型进行建模，将机器人的运动轨迹优化问题转化为一个求解最优解的问题，运用遗传算法进行求解。
（二）运动学模型建立为了实现机器人的运动优化，需要建立精确的运动学模型。
本文采用D-H（Denavit-Hartenberg）法建立机器人的运动学模型，通过求解机器人各关节之间的变换矩阵，得到机器人末端执行器的位置和姿态。
在此基础上，进一步分析机器人的工作空间、奇异形态等问题，为后续的轨迹规划和控制提供依据。
四、轨迹跟踪控制研究（一）控制器设计为了实现六自由度串联机器人的高精度轨迹跟踪控制，本文采用基于PID（比例-积分-微分）控制器的控制策略。
通过对机器人运动过程中的速度、加速度等参数进行实时调整，使机器人能够快速、准确地跟踪设定的轨迹。
同时，针对机器人系统的非线性和不确定性，引入自适应控制算法，提高系统的鲁棒性。
（二）轨迹规划与实现轨迹规划是轨迹跟踪控制的关键环节。
本文采用基于时间最优的轨迹规划方法，根据机器人的运动学模型和任务要求，生成平滑、连续的轨迹。
《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着科技的飞速发展，自动化与机器人技术已广泛应用于各种领域，六自由度机械臂是其中一种重要而常见的自动化工具。
它具备灵活的运动能力与复杂操作功能，能够在高精度的环境中完成一系列作业。
本篇论文旨在介绍六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真，旨在提升机械臂的性能和可靠性。
二、六自由度机械臂控制系统设计1. 硬件设计六自由度机械臂控制系统主要由机械臂主体、驱动器、传感器和控制单元等部分组成。
其中，机械臂主体由多个关节组成，每个关节由一个驱动器驱动。
传感器用于检测机械臂的位置、速度和加速度等信息，控制单元则负责处理这些信息并发出控制指令。
2. 软件设计软件设计部分主要包括控制算法的设计和实现。
我们采用了基于PID（比例-积分-微分）的控制算法，以实现对机械臂的精确控制。
此外，我们还采用了路径规划算法，使机械臂能够按照预定的路径进行运动。
3. 控制系统架构控制系统采用分层架构，分为感知层、决策层和执行层。
感知层通过传感器获取机械臂的状态信息；决策层根据这些信息计算控制指令；执行层则根据控制指令驱动机械臂进行运动。
三、运动学仿真运动学仿真主要用于模拟机械臂的运动过程，验证控制系统的性能。
我们采用了MATLAB/Simulink软件进行仿真。
1. 模型建立首先，我们需要建立机械臂的数学模型。
根据机械臂的结构和运动规律，我们可以建立其运动学方程。
然后，将这些方程导入到MATLAB/Simulink中，建立仿真模型。
2. 仿真过程在仿真过程中，我们设定了不同的工况和任务，如抓取、搬运、装配等。
通过改变控制参数和路径规划算法，观察机械臂的运动过程和性能表现。
我们还对仿真结果进行了分析，以评估控制系统的性能和可靠性。
四、实验结果与分析我们通过实验验证了六自由度机械臂控制系统的性能。
实验结果表明，该系统能够实现对机械臂的精确控制和灵活操作。
在各种工况和任务下，机械臂都能以较高的速度和精度完成任务。
摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。
目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。
木课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论，对原有的机械结构提出了新的改进方法，并把现在的新技术应用到木课题中，从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。
通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状，提岀了具体的搬运机器人设计要求，并根据搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及包括: 机器人的手部、腕部、臂部、腰部在内的机械结构设计。
此搬运机器人的驱动源来自液压系统，执行元件包括：柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。
通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。
关键词：搬运机器人；液压系统；机械结构设计；操作AbstractIn the modem large-scale manufacturing industiy enteiprises to improve productivity, and, guarantee product quality, as an important pait of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enteiprises. Industrial robot teclmology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Cunently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work.The subject of the main part of the handling of their machineiy discussions, and on the original mechanical stmcture proposed for the new improved method, which makes the handling robot is more applicable to the present industrial working enviromnent・Tlnough a detailed understanding of the robot in the industrial application, to propose specific handling robot design requirements, and according to the robot design principles of various parts, for the system as well as including: the robots hand, wrist, ann, waist, the design of mechanical stmctures・ Hie transfer robot driven by the source fiom the hydraulic system, and the implementation of components including: plunger hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, swing, telescopic hydiaulic cylinders, etc. Tluough the hydraulic cylinder movements to implement the joint transport robotmotion, And realize the operational handling robot. Keywords： Transfer robot； Hydraulic System； Mechanical Design；Operating第一章绪论1・1概论在工业领域广泛应用着工业机器人。
本科毕业设计(论文)FINAL PROJECT/THESIS OF UNDERGRADUATE(2014届)六自由度机器人机械机构设计学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名**学号指导教师***完成日期2014年5月承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业论文“六自由度机器人机械结构设计”是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。
文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。
论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。
如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。
承诺人(签名)：______________________日期：年月日六自由度机器人机械结构设计摘要机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置，其主要由执行机构、驱动机构、控制机构以及位置检测装置等所组成。
本论文围绕机器人本体结构设计，进行机器人静力学分析及研究极限位置下关节力矩情况，并以此为依据为机器人机构改进奠定理论基础，主要设计内容如下：（1）阐述六自由度工业机器人当前发展现状，对比现有机械手传动方式及空间布局，分析其技术特点。
（2）根据预期假定机器人工作运动范围及有效负载，参考目前应用较广泛的本体结构，在solidworks环境下先设计简单机器人初期模型。
通过静力学分析得出关节所受负载，进行伺服电机、减速机选型以及确定同步齿形带相关参数，完成机械手内部空间整体布局，确定传动方式并能达到相关目标要求完成理论作业。
（3）建立考虑约束及质量等效转换的机械手模型，分析典型工况下各关节的运动情况。
对关键零件及手部轴承通过施加约束、负载完成相应应力分析，验证不同电机、减速机选型的合理性，完成机器人结构校核与优化。
关键词：六自由度传动方式静力学分析iABSTRACTRobot arm is to imitate the part of the action of a man's hand，According to the requirements of a given program, track and implement automatic grab, handling or operation of the automatic mechanical device.The main by the actuator, driving mechanism, control mechanism and the position detection device. This paper around the robot body structure design, robot statics analysis and study on joint torque under the limit position, and on this basis the theory basis for robot mechanism, main design content as follows：（1）Six degrees of freedom of industrial robot the current development status of the existing mechanical transmission way and space layout, analyzes its technical characteristics.（2）Work according to the forecast assumes that the robot movement range and payload, reference widely used ontology structure, at the beginning of the first solidworks environment design simple robot model. Joint statics analysis of load, type of servo motor, deceleration pause, and related parameters determine the synchronous toothed belt to complete the internal space of the manipulator overall layout, to determine the transmission way and can meet the requirements of relevant target to complete assignments theory.（3）Set up considering constraints and the mechanical model of equivalent conversion quality, analysis of typical working conditions of each joint movement. On key parts and hand bearing by applying constraint corresponding stress analysis, load is complete, verify the rationality of different type motor, deceleration pause, complete check and optimize the robot structure.KEY WORDS: Six Degrees 0f Freedom Mode of Drive Statics analysis六自由度机器人机械结构设计目录摘要ABSTRACT第1章绪论 ......................................................................... 错误!未定义书签。
1 引言在加速科技进步中，机械制造业的发展起着关键的作用，其任务是在工业生产中迅速将工艺装备的独立单元变为自动化综合体（自动化工段，生产线和自动化车间），将来甚至实现自动化工厂。
这种自动化生产最重要的特点是具有柔性，它能预料到，在节省劳力（或无人）情况下，根据工艺条件调整装配，以适应多种产品生产。
当代柔性自动化生产的建立和广泛应用，取决于作为科技进步的催化剂的机床制造、机器人技术、计算机技术、微电子技术、仪器制造等技术的加速发展。
工业机器人是多品种的经常更换产品的生产过程自动化的通用手段。
在机械制造中，工业机器人既有效地用于柔性生产系统组成工艺装备的基本工序中，也有效地用于辅助操作中。
工业机器人与传统自动化手段不同之处，首先在于它在各种生产功能上的通用性和重新调整的柔性。
在柔性生产系统中，工业机器人广泛应用于数控机床、锻压机床、铸造机械和仓储设备上，以完成传送装备和其它操作。
工业机器人和基本工艺装备、辅助手段以及控制装置一起形成各种不同形式的机器人技术综合体—柔性生产系统基本结构模块。
随着工业技术和经济的惊人发展，标志着多品种中、小批量生产最新水平的FMS （柔性制造系统），FA（工厂自动化）技术更加引人注目；作为FMS、FA技术重要组成之一的工业机器人技术也将得到迅速发展。
应用工业机器人是提高生产过程自动化，改善劳动环境条件，提高产品质量和生产效率手段之一。
本次设计是根据对工业六自由度机器人的总体结构及传动系统的分析和探讨，进行三自由度工业机器人的结构设计。
关键在于三轴（臂）的传动系统的设计以及整体的结构设计，避免运动的干涉。
在本次设计中主要负责第一臂与底座的结构设计。
在设计中许瑛老师给予了很大的指导和帮助，在此谨致谢意。
限于水平，本设计难免有缺点、错误，恳请各位老师批评指正。
1.1选题的依据及意义：在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。
毕业设计题目六自由度搬运机器人设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订教研室（或答辩小组）及教学系意见六自由度搬运机器人设计摘要搬运工业机器人是一多自由度组成的高精度空间运动机械，所以必须具有运动的灵活性和准确性，以及动态性能的平稳性。
因此，操作机与普通机械设备相比，除满足高强度、刚度、可靠性之外，还必须具有灵巧的构形和良好的动态性能。
本文的研究内容为确定搬运工业机器人的动力源、驱动器容量;设计传动方式、关节及杆件的结构，利用pro/Engineer软件进行三维建模；绘制装配图及部分关键零件图，对关键零部件进行受力分析及强度校核。
关键词：工业机器人，结构设计，传动方案设计,三维建模Handling robot structural design of threedegrees of freedomAbstractThe handling of industrial robots is more than one degree of freedom of the high-precision machinery space motion, and so must have the flexibility and accuracy of movement, smooth and dynamic performance. Therefore, the operating machine compared with the general machinery and equipment, in addition to meet the high strength, stiffness, reliability, but also must have a smart configuration and good dynamic performance. The contents of this paper is to determine the source of power handling in industrial robots, drive capacity; design transmission mode, the joints and the structure of the rod, to pro/Engineer Software for three-dimensional modeling; assembly drawing and some of the key parts diagram, the key components stress analysis and strength check.KeyWords：Industrial robots; Structural design; Transmission design; Three-dimensional modeling.目录摘要................................................................................................................................................ i i Abstract ............................................................................................................................................... i ii 第一章引言. (1)1.1 工业机器人的定义 (1)1.2工业机器人的技术参数 (1)1.2.1负载能力（机器人臂力） (2)1.2.2定位精度 (2)1.2.3运动速度 (2)1.2.4自由度 (2)1.2.5工作范围 (2)1.3工业机器人的应用范围与研究现状 (3)1.3.1工业机器人的应用范围 (3)1.3.2国内工业机器人研究现状 (3)1.3.3工业机器人的优点 (5)第二章工业机器人设计任务 (6)2.1 六自由度搬运工业机器人的设计要求 (6)2.2主要技术指标 (6)2.3 功能分析 (6)第三章机械传动方案设计及驱动原件选型 (7)3.1 传动方案设计 (7)3.2 电动机及减速器的选型计算 (8)3.2.1腰部电机及减速器的选型计算 (8)3.2.3大臂摆动电动机及减速器的选型计算 (9)第四章搬运机器人机械结构设计 (9)4.1 腰关节结构设计 (9)4.2肩关节结构设计 (11)4.3 肘关节结构设计 (13)毕业设计（论文）报告纸4.4 大臂的设计 (14)第五章关键零部件的校核 (15)5.1 螺钉连接的强度校核 (15)5.1.1确定螺柱组连接所受的工作载荷 (16)5.1.2计算倾覆力矩的工作拉力 (16)5.1.3求每个螺钉所需的预紧力 (16)5.1.4 计算螺柱直径 (17)5.2 校验螺柱组连接接合面的工作能力 (17)第六章搬运机器人的装配过程 (18)6.1 电机与谐波减速器的装配 (18)6.2 回转腰身与四点接触式轴承的装配 (19)6.3 腰关节总装配图 (20)6.4 肩关节的装配 (20)6.5 大臂及平行四边形结构的装配 (21)6.6 总装配 (21)第七章总结和展望 (22)7.1 总结 (22)7.2 展望 (23)参考文献 (23)致谢 (24)第一章引言1.1 工业机器人的定义世界机器人之父恩格尔伯格先生认为，机器人目前尚没有准确的定义，但有一点可以确定，机器人不一定像人，但能替代人工作。
美国不仅将工业机器人和服务机器人看成是机器人，还将无人机、水下潜器、月球车甚至巡航导弹等都看成是机器人。
机器人技术是综合了计算器、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。
它一般由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种综合了人和机器特长、能在三维空间完成各种作业的机电一体化装置。
它既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，特别适合于多品种、小批量的柔性生产。
机器人从应用环境出发可分为两大类，即工业机器人和特种机器人。
所谓工业机器人，就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，通常是指一种能模拟人的手、臂的部分动作，按照预订的程序、轨迹及其他要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置。
而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。
在国家标准中，工业机器人被定义为：“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。
它能搬运材料、零件或操持工具，用已完成各种作业。
”机器人赖以完成各种作业的机械实体被定义为：“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他操作的机械装置。
”可见，工业机器人是一机电系统，操作机是它的执行机构，该机构与电子器件密切相关，它的灵活程度和动态性能，直接影响着机器人的工作质量。
1.2工业机器人的技术参数工业机器人的技术参数是说明机器人规格与性能的具体指标，包括以下几个方面。
1.2.1负载能力（机器人臂力）这项参数一般指机器人在正常运行速度下所能握取的工件重量，它与机器人才的运行速度高低有关。
当机器人运行速度可调时，低速运行时所能握取工件最大重量比高速时大，为安全起见，也有将高速时所能提取的工件重量作为指标的，此时则常指明运行速度。
1.2.2定位精度定位精度的高低取决于位置控制方式以及工业机器人的运动部件本身的精度和刚度，与提取重量。
运行速度等也有密切关系。
一般的专业机械手采用固定挡块控制，可达到较高的定位精度（±0.02mm）；采用行程开关、点位计等电控元件进行控制，位置精度相应较低（±1mm）；工业机器人的伺服系统是一种位置跟踪系统，即使在高速重载情况下，也可防止机器人发生剧烈的冲击和振动，因此可以获得较高的位置精度，目前最高可达到0.01mm.1.2.3运动速度机器人运动部件的每个自由度，起运行全过程一般包括启动速度、等速运行和减速制动等阶段。
