(完整版)六自由度工业机器人毕业设计

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毕业论文声明本人郑重声明：1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

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word摘要机器人是一种集机械、电子、传感技术、控制技术等多种现代技术于一体的机电一体化产品。

进入80年代，随着自动化生产流水线以与柔性生产系统〔FMS〕和柔性自动化〔FA〕在工业生产中的大量应用，机器人发挥着越来越重要的作用。

机器人的特点是能在自动控制下通过编程完成目标操作或移动作业；机器人的构造和性能表现了人和机器各自的优点，特别是表现了人的智能和适应性以与机器的作业准确性和在各种环境中完成作业的能力。

综观机器人开展的历史和高新技术的开展趋势，可以断言，机器人必将成为现代化工业开展中不可缺少的必备工具。

本文设计了一种关节式机器人，具有六个自由度，其中手腕关节具有三个自由度，其它的关节各具有一个自由度，各个关节采用电机驱动。

本设计主要介绍关于机器人的一些根本常识和原理，包括机器人的组成、分类和主要技术性能参数并参考通用型机器人的结构，进展六自由度弧焊机器人的结构设计和其计算机控制系统的设计。

本设计从实际情况出发，对机器人的机构可行方案进展了充分论证，用Pro/Engineer 和AutoCAD 等软件设计出了机器人本体结构。

关键词: 六自由度；弧焊机器人；控制系统ABSTRACTThe robot is the mechanical-electrical production which is posed of the technique of mechanical、electrical、sensor、control. ing the 80 age, with the application of the automatic manufacture pipelining、flexible manufacture system and flexible automation, the robot will exert the profound influence on this. A characteristic of the robot is its ability to plete object manipulation or moving task through programming under the auto-control. The constitution and performance of the robot embody each quality of the man and r obot, especially the man’s intelligence and applicability as well as the veracity of the robot’s task and the ability of pleting task under each environment.A joint type robot was designed in this paper．It hadsix degrees of freedom．The wrist had three degrees of freedom and the other joints had three degrees of freedom．The painting robot’s joints were driven by motors．This scheme introduced some basic information and theory of the robots. It is included that the position of the robot, the group of the robot, and the main capability of technology. It consulted the structure of the mon robot to design the structure and puter control system of six degrees of freedom robot.After demonstrating the feasibility of robot mechanics, the article have designed the ro bot’s entity structure with Pro/engineer and AutoCAD and otherwise software from the matter of fact.KEYWORDS：Six degrees of freedom；Arc welding robot；Control system目录摘要错误!未定义书签。

2、本课题研究的主要内容： （1）根据机器人功能确定其结构； （2）确定运动方案； （3）零件设计与校核
1）轴承校核：设计中所用的所有重要轴承都要经过强度校核。在满 足尺寸和强度要求的情况下，尽可能地选用国产轴承，以降低机器人的成 本。
2）轴的校核：设计中所用的所有较重要的轴都要经过强度校核和刚 度校核。
本次设计中，通过采用六个特定自由度的运动方式可以使其工作范围大大增加，减 少了工业机器人工作死区（在自身运动范围内却无法到达的位置）。由于工作环境以及 产品美观的要求，本次设计大体采用空心管道结构，各种线都是从轴的内部通过，而且 结构本身材料采用铝合金 2014，极大的减轻了结构的重量，同时由于结构的简单以及紧 凑，更增加了设备的装卸速度，节省了时间。
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安徽工程大学毕业设计（论文）
目录
第 1 章 绪论 .............................................................................................................................. 2 第 2 章 结构方案确定 .............................................................................................................. 3 2.1 任务介绍 ........................................................................................................................... 3 2.2 结构方案选择 ................................................................................................................... 4 第 3 章 交流伺服电机及减速器选择 ...................................................................................... 5 3.1 交流伺服电机选择 ........................................................................................................... 5 3.2 各关节减速器的选择 ....................................................................................................... 7 第 4 章 结构参数设计 ............................................................................................................ 9 4.1 一号关节 ........................................................................................................................... 9 4.2 二号关节 ........................................................................................................................... 9 4.3 三号关节 ......................................................................................................................... 10 4.4 四号关节 ......................................................................................................................... 11 4.5 五号关节 ......................................................................................................................... 11 4.6 六号关节 ......................................................................................................................... 12 第 5 章 结构校核 .................................................................................................................. 14 5.1 轴的校核 ......................................................................................................................... 14 5.2 轴承校核 ......................................................................................................................... 15 5.3 键的校核 ......................................................................................................................... 16 5.4 螺钉校核 ......................................................................................................................... 16 第 6 章 结论与展望 .............................................................................................................. 18 第 7 章 致 谢 ...................................................................................................................... 20 第 8 章 参考文献 .................................................................................................................. 21 第 9 章 附录 .......................................................................................................................... 22 9.1 附录 A 主要参考文献题录及摘要 ............................................................................... 22 9.2 附录 B 外文翻译 ......................................................................................................... 24

毕业设计（论文）中文摘要毕业设计（论文）外文摘要目录1 绪论 (2)1.1 课题研究的目的和意义 (4)1.2 本课题国内外研究现状和发展趋势 (5)1.3 本次设计主要完成的工作 (7)2 焊接机器人总体方案确定 (7)2.1 总体传动方案 (7)2.2 驱动方式选择 (7)2.3 各关节传动方案 (8)3 技术参数的确定及详细结构设计 (12)3.1 主要技术参数确定 (12)3.2 传动结构设计 (16)3.3 详细结构设计 (18)4 零部件的计算及校核 (26)4.1 直齿圆锥齿轮的校核计算 (26)4.2 直齿圆柱齿轮的校核计算 (29)4.3 轴的校核计算 (36)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)1 绪论“机器人”一词最早出现于1920年捷克作家Karel Capek的剧本《罗萨姆的万能机器人》中。

1984年，ISO（国际标准化组织）采纳了美国机器人协会（RIA）的建议，给机器人下了个定义，即“机器人是一种可反复编程和多功能的用来搬运材料、零件、工具的操作工具，为了执行不同任务而具有可改变和可编程的动作的专门系统（A reprogrammable and multifunctional manipulator ,devised for the transport of materials,parts,tools or specialized systems,with varied and programmed movements,with the aim of carring out varied tasks）”。

[1]工业机器人作为现代制造技术发展重要标志之一和新兴技术产业，已为世人所认同，并正对现代高技术产业各领域以至人们的生活产生重要影响。

机器人是柔性自动化的集中体现。

自从美国推出世界上第一台工业机器人Unimate以来，机器人技术的研究和发展过程经历了三个阶段：（1）第一代是示教再现型的机器人，这类机器人不具备外界信息反馈能力，很难适应变化的环境。

六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真学科：机电一体化姓名：袁杰指导老师：鹿毅答辩日期： 2012.6摘要近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。

我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。

典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合项目的要求，设计了一种小型的、固定在AGV 上以实现移动的六自由度串联机器人。

首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D-H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解；用矢量积法推导了速度雅可比矩阵，并计算了包括腕点在内的一些点的位移和速度；然后借助坐标变换矩阵进行工作空间分析，作出了实际工作空间的轴剖面。

这些工作为移动式机器人的结构设计、动力学分析和运动控制提供了依据。

最后用ADAMS 软件进行了机器人手臂的运动学仿真，并对其结果进行了分析，对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试，积累了经验。

第1 章绪论1.1 我国机器人研究现状机器人是一种能够进行编程，并在自动控制下执行某种操作或移动作业任务的机械装置。

机器人技术综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及人工智能等多种科学的最新研究成果，是机电一体化技术的典型代表，是当代科技发展最活跃的领域。

机器人的研究、制造和应用正受到越来越多的国家的重视。

近十几年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。

我国是从 20 世纪80 年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。

1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划。

1987 年，我国的“863”计划将机器人方面的研究列入其中。

目前，我国从事机器人的应用开发的主要是高校和有关科研院所。

湖南科技大学2015届毕业设计（论文）开题报告工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一代制造业重要的自动化装备。

自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）的自动化工具。

六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，柔性技术较高的工业机器人，应用面也最广泛。

广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在口益改变着人类的生产和生在国外，工业机器人技术日趋成熟，己经成为一种标准设备被工业界广泛应用。

从而，形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的国的KUKA Roboter,美国的Adept Technology>Emerson Industrial Automation、S-T Robotics,这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。

专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。

在发达工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。

国外汽车行业、电子程机械等行业己经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高像国际上著名公司ABB、Comau、KUKA、村田等都是机器人自动化生产线及物流与仓储自动化设备的集成供应商。

本、意大利、德国、欧盟、美国等国家产业工人人均拥有工业机器人数量位于世界多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

有数据显示中国每年工业机器人的装机量约占全球的1/8,仅次于日本、韩国，预计国的装机量会超过这两个国家，成为世界上使用工业机器人最多的国家。

自器人市场持续快速增长，工业机器人年均增长速度超过40%,到目前为止，中国以教育、清扫等为代表的服务机器人在国内也在四种新型工业机器人在屮国哈尔滨研制成功。

摘要在当今轮毂制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，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，工作方式一般采取示教再现的方式。

本文设计和研究了一个六自由度的工业机器人，用于生产线的进送料和装配。

首先，本文对生产线布局进行改造设计，提高生产的工作效率，然后，根据设计要求设计了机器人的整体方案和具体的机械结构，选择了合适的传动方式、驱动方式，设计了机器人的底座、大臂、小臂和手部的结构；并且对机器人的传动结构进行设计，机器人为六自由度关节型机器人，全部采用转动关节，关节处采用电机，减速机，齿轮传动机构，蜗轮蜗杆传动机构来实现各个自由度，从而实现所需的运动。

在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，采用PC+DSP运动控制卡的控制方式，确定了控制系统的总体方案，设计了PCI 总线接口电路和DSP。

关键词: 六自由度工业机器人；生产线；结构设计；控制系统；各位如果需要此设计的全套内容（包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT）可加解。

AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take playback way.In this paper ,I will design an industrial robot with six DOFs.First, I will transform line layout and design the structure of the baseto improve the work efficiency of production ,and then, according to the design requirements ,I design the robot mechanical structure of the overall plan and specific ,and chose the right means of transmission and drive mode,Then ,I design the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot,and I design the transmission structure, This robot is a 6-DOF joint robot,These joints are all rotary joints, joints used motor, reducer, gear transmission, worm gear and worm drive mechanism to realize various degrees of freedom, so as to achieve the required movement.On this basis, this paper will design the control system of the robot, which controlled by PC and DSP motion control card, and determine the overall scheme of the control system, design DSP and PCI bus interface circuit .Keywords: 6-DOF industrial robot, line layout , structure design, the control system目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................. I I 第1章绪论 . (5)1.1 课题背景及研究的目的和意义 (5)1.2国内外在该方向的研究现状及分析 (6)1.3 本文的主要研究内容 (9)第2章生产线布局及总体方案的确定 (9)2.1 生产线布局方案 (9)2.1.1机械手 (10)2.1.2 工作流程 (10)2.1.3方案预期达到的目标 (11)2.2总体方案的设计 (11)2.2.1机构的选型 (11)2.2.2驱动方式的选择 (12)2.2.3 传动方案的选择 (13)2.2.4 总体结构方案设计 (14)2.2.5控制方案的设计 (17)2.2.6技术参数列表 (17)2.3 本章小结 (18)第3章结构的设计 (19)3.1 引言 (19)3.2 电机力矩的计算以及驱动电机的选择 (19)3.3减速器的设计 (21)3.4 腰部的设计 (21)3.5 手臂的设计 (22)3.5.1手臂的设计基本要求 (22)3.5.2大臂和小臂 (22)3.5.3连杆 (24)3.6手腕部的设计 (24)3.7末端执行器的设计 (24)3.8本章小结 (26)第4章传动系统的设计及校核 (26)4.1腰部蜗轮蜗杆设计及校核 (26)4.2 腕部传动系统设计及校核 (27)4.2.1传动方案 (27)4.2.2齿轮的设计及校核 (27)4.2.2.1齿轮组设计 (27)4.2.2.2 直齿圆锥齿轮的设计 (27)4.2.3 轴的设计 (27)4.3 本章小结 (29)第5章控制系统设计 (29)5.1 引言 (29)5.2 控制系统的设计 (29)5.2.1 控制系统的类型选择 (29)5.2.2 控制系统的硬件电路 (30)5.3 PCI的接口设计 (30)5.4 DSP的设计 (31)5.4.1 DSP概述 (31)5.4.2 DSP硬件电路 (31)5.4.3 DSP软件 (32)5.5本章小结 (32)结论 (32)参考文献 (34)致谢 (35)第1章绪论1.1 课题背景及研究的目的和意义轮毂制造业属于劳动密集型的行业，除了繁重的体力工作外，几乎每个工序都存在着对人体有害的污染源和潜在的工伤事故:热加工工序烫灼伤的危险，大量易燃易爆燃料及消耗材料时时刻刻威胁着操作手的安全;铝液除气除渣产生的有毒烟尘，机加工冷却液的有害蒸汽，以及涂装工序液体漆、粉漆、前处理药液等等都会严重影响工人的健康;无处不在的轰鸣及刺耳的噪音会使你情绪坏到极点。

目录摘要 (2)第一章绪论 (3)1.1. 工业机器人概述 (3)1.2机械手的组成和分类 (4)1.2.1. 机械手的组成 (4)1.2.2. 机械手的分类 (5)第二章机械手的设计方案 (7)2.1 机械手的“坐标形式”与“自由度” (7)2.2 机械手的主要参数 (8)第三章手部结构的设计 (9)3.1 末端执行器的设计 (9)3.1.1蜗杆蜗轮型号选择 (10)3.1.2 驱动电机型号选择 (10)3.1.3联轴器的选择 (11)3.2 手腕回转装置设计 (11)3.2.1 驱动电机的选择 (12)3.2.2 锥齿轮的设计 (13)第四章腕部结构设计 (16)4.1 腕部俯仰结构设计 (16)4.1.1 驱动电机的选择 (16)4.1.2 内啮合齿轮的设计 (17)4.2 手腕左右摆动结构设计 (18)第五章肘部与肩部的设计 (19)5.1 肘部结构设计 (19)5.1.1 驱动电机的选择 (20)5.1.2内啮合齿轮的设计 (21)5.2 肩部结构设计 (22)5.2.1驱动电机的选择 (22)5.2.2 锥齿轮的设计 (23)第六章底座的设计 (23)6.1 驱动电机的选择 (24)6.2 蜗轮蜗杆的选择 (24)第七章：ADAMS 模型的建立与仿真 (25)7.1 手部模型的建立 (25)致谢 (29)参考文献 (29)摘要本次所设计的作品是“六自由度机械手”。

六自由度即：腰部回转、肩部摆动、肘部摆动、腕部左右摆、腕部俯仰摆和腕部回转，最终实现“末端执行器”的夹持动作。

方案一：所有传动均选用“齿轮传动”或者“蜗轮蜗杆传动”。

总共需要7个伺服电机来驱动。

首先，腰部电机主轴通过联轴器与蜗杆连接，蜗杆旋转带动蜗轮回转，从而蜗轮再带动底座实现360度回转。

其次，肩部电机主轴通过联轴器与一个锥形齿轮连接，带动另外一个锥形齿轮进行双向旋转，从而实现肩部带动上臂的摆动动作。

再者，肘部电机通过联轴器与一“内啮合”小齿轮连接，而大齿轮与前臂的端部通过平键来周向连接定位。

1.4 机械手国内外发展状况 ..................................................................... 5
1.4.1 外机器手发展趋势 ..................................................................................... 6 1.4.2 内机器手研究现状 ..................................................................................... 7
4. R/C 伺服电机程序编写 ................................................................... 30 4.1 R/C 伺服电机介简介.........................................................................30
六自由度搬运机械手的设计
六自由度搬运机械手的设计 摘要
本文主要针对六自由度机械手在国内外的发展现状，并结合我国在当前工资水 平较低的制造业中，尽管仍属于劳动密集型，但机械手的使用却相当普遍这一现状， 以及目前世界上对于机械手的整体研究，尤其是六自由度机械手的研究拥有深刻的意 义。根据当前世界各先进国家对于机械手的应用情况及各先进国家对于机械手乃至机 器人这一领域的深入研究，本文主要从六自由度搬运机械手的结构设计与制作，电路 图的设计与绘制，控制系统的程序编写三个方面入手，并分别给予详细的介绍，从而 让在校大学生或机器人爱好者能以此为基础，从而自己动手，一步步的从机械手的结 构设计与制作，电路图的设计与绘制，控制系统的程序编写，来设计自己的机械手， 从而为以后更深层次的研究打下基础。

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。

六自由度柔性机械手的结构设计毕业设计论文引言本毕业设计论文旨在探讨六自由度柔性机械手的结构设计。

柔性机械手在工业自动化领域有着广泛的应用前景，其灵活性和适应性使其能够完成复杂的任务。

本文将介绍柔性机械手的背景和相关研究，提出一种新的六自由度柔性机械手的结构设计方案，并进行仿真与实验验证。

背景柔性机械手是一种通过柔性结构实现运动的机械手。

与传统的刚性机械手相比，柔性机械手具有更高的自由度和更好的适应性。

柔性机械手可以在狭小空间内灵活操作，适应不规则工件的形状，并具有更好的安全性。

因此，柔性机械手在机械加工、装配和协作机器人等领域有着广泛的应用。

相关研究目前，针对柔性机械手的结构设计已经进行了一些研究。

其中，六自由度柔性机械手的设计更为复杂，在实际应用中具有重要意义。

已有的研究主要集中在柔性机械手的建模与控制算法上，而对于其结构设计方案的研究相对较少。

因此，本文将重点研究六自由度柔性机械手的结构设计。

结构设计方案本文提出了一种新的六自由度柔性机械手的结构设计方案。

该方案采用柔性片作为关节结构，通过调整柔性片的长度和角度来实现机械手的运动。

柔性片具有良好的柔韧性和变形性，能够适应不同运动和工件形状的要求。

通过合理设计柔性片的结构参数，可以实现机械手的精确运动和稳定性。

仿真与实验验证为了验证所提出的结构设计方案的可行性和有效性，本文进行了仿真与实验。

通过建立六自由度柔性机械手的数学模型，利用仿真软件进行运动分析和力学性能评估。

同时，设计制作实物样机，进行实验验证。

通过比较仿真和实验结果，验证了所提出结构设计方案的可行性和性能优势。

结论本毕业设计论文介绍了六自由度柔性机械手的结构设计。

通过提出一种新的结构设计方案，并进行仿真与实验验证，验证了该方案的可行性和性能优势。

该设计方案具有重要的实际应用价值，为柔性机械手的发展和应用提供了有益的参考。

参考文献- 参考文献1- 参考文献2- 参考文献3。

2、正向运动学算法：通过已知的关节角度，求解出机器人的目标位姿，实 现机器人的运动路径规划。
3、雅可比矩阵：描述了机器人的关节角度与目标位姿之间的关系，对于机 器人的轨迹规划和动态控制具有重要的作用。
四、六自由度工业机器人运动学 算法应用
1、在生产线上的应用：在生产线中，六自由度工业机器人可以执行各种复 杂的动作，如抓取、搬运、装配等，大大提高了生产效率。
关键词：六自由度工业机器人，设计与分析，运动学，自动化生产
引言
六自由度工业机器人具有六个独立的运动自由度，可以在三维空间中实现物 体的任意位置和姿态的移动。与传统的工业机器人相比，六自由度经济型工业机 器人具有更高的运动灵活性和更广泛的应用范围。本次演示将介绍六自由度经济 型工业机器人的设计方法及其运动学分析，为进一步研究机器人的控制策略和控 制性能提供基础。
2、在三维空间中的路径规划：通过运动学算法，可以让六自由度工业机器 人在三维空间中执行各种轨迹规划，实现精准的定位和姿态控制。
3、在复杂环境中的应用：在复杂的环境中，如医疗、航空、深海等领域， 六自由度工业机器人可以执行高精度、高危险性的任务，提高了这些领域的工作 效率。
五、结论
六自由度工业机器人的运动学算法是实现其高效、精准运动的核心技术。随 着制造业的发展和对自动化、智能化需求的不断提升，对六自由度工业机器人运 动学算法的研究与应用将更加深入和广泛。我们期待未来的研究能够进一步提高 六自由度工业机器人的性能，以适应更加复杂和严苛的生产环境，为人类的未来 生产生活带来更大的便利和效益。
参考内容
一、引言
随着现代制造业的快速发展，工业机器人已经成为了自动化生产线上的重要 角色。其中，六自由度工业机器人因为其灵活性和高效性，被广泛应用于各种复 杂生产环境中。对于六自由度工业机器人的运动学算法的研究与应用，不仅对提 高生产效率有着显著的意义，同时对机器人的运动精度和稳定性也有着重要的影 响。

六自由度机械臂毕业设计一、选题背景机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的机器人，具有广泛的应用场景。

六自由度机械臂是指机械臂在空间中具有六个自由度，即可以在三维空间内进行任意位置和方向的移动。

本文选题为六自由度机械臂毕业设计，旨在通过设计和制作一台六自由度机械臂，掌握机械结构设计、电气控制、编程等方面的知识和技能。

二、研究目标本文研究目标为设计并制作一台六自由度机械臂，并实现以下功能：1. 通过电脑控制实现对机械臂的运动控制；2. 实现对物体的抓取和放置；3. 实现对物体的三维扫描。

三、研究内容1. 机械结构设计首先需要进行机械结构设计，包括确定各个关节的类型、长度和角度范围等参数，并确定整个机械臂的尺寸和重量。

同时还需要考虑各个关节之间的连杆长度和角度关系，以及关节驱动方式等因素。

2. 电气控制设计机械臂的电气控制部分包括电机驱动、传感器采集、数据处理等方面。

需要选择合适的电机和传感器，并设计相应的驱动和数据处理电路。

同时还需要编写相应的程序实现对机械臂的运动控制。

3. 编程设计编程部分主要包括机械臂运动控制程序和物体抓取放置程序。

需要使用相应的编程语言进行编写，并与硬件部分进行配合，实现对机械臂的精确控制和物体抓取放置功能。

四、研究方法1. 设计软件使用在进行机械结构设计时，可以使用CAD等软件进行三维建模，并通过模拟运动来检验各个关节之间的连杆长度和角度关系。

2. 硬件选型在进行电气控制设计时，需要根据实际需求选择合适的电机和传感器，并根据其特性来设计相应的驱动和数据处理电路。

3. 编程语言选择在进行编程设计时，可以根据自身熟练度选择C++、Python等编程语言，并结合各个硬件部分进行代码编写。

五、预期成果本文预期成果为一台具有六自由度的机械臂，并实现以下功能：1. 可以通过电脑控制实现对机械臂的运动控制；2. 可以实现对物体的抓取和放置；3. 可以实现对物体的三维扫描。

六、研究意义本文研究意义在于：1. 掌握机械结构设计、电气控制、编程等方面的知识和技能；2. 提高对机器人技术的认识和理解；3. 为机器人应用领域提供一定的参考价值。

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二〇一五年五月三十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]全套图纸，加153893706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。

(二 〇 一 三 年 六 月本科毕业设计说明书学校代码： 10128学号：题 目：模块式六自由度机器人控制系统设计 学生姓名： 学 院：机械学院 系 别：机械系 专 业：机械电子工程 班 级： 指导教师： 职 称：摘要近二十年来，机器人技术的发展非常迅速,各种用途机器人在各个领域获得广泛应用。

我国在机器人的应用和研究方面与工业化发达国家相比还有一定差距,因此设计和研究各种用途的机器人特别是推广机器人、工业机器人的应用是有现实的意义。

典型的工业机器人例如喷装配机器人、漆机器人、焊接机器人等大多是固定在加工设备旁边或生产线作业的，本论文在参考大量的文献资料的基础上,结合了项目的要求，设计一种小型的、固定在AＧV上的、以实现移动的串联六自由度机器人。

首先，针对机器人设计要求提出了多个方案,并且对其进行分析和比较,选择其中最优的结构设计方案;然后进行运动学分析,用Ｄ一H方法来建立坐标变换矩阵，推算出运动方程的正解和逆解；用矢量积法推导速度雅可比矩阵,并计算包括腕点在内的一些点的速度和位移；然后借助坐标的变换矩阵进行工作空间的分析.这些工作为移动式机器人的运动控制、结构设计和动力学分析提供了依据。

最后运用已有的六自由度机械手及其手爪的三维造型和装配,将模型导入proteuｓ中,并进行运动学仿真对其结果进行了分析,并且对在机械设计中使用的虚拟样机技术做了尝试，积累了经验。

关键词:6自由度机器人；运动学分析；仿真ABSTＲACTIn the Paｓｔtwenｔy yｅars，thｅｒobot tecｈnology ｈas ｂeen ｄeveloped g ｒｅａtly andｕseｄin ｍany dｉｆｆerent fieｌds。

Thｅrｅis a larｇe gａp between ouｒcｏunｔｒｙａnd the developed countｒiｅs in reseａrch and applic ａｔiｏn ofｔhｅroｂoｔｔｅchｎolｏgｙso thａt thｅrｅwill be ａgrｅａt valｕｅto stｕdy,ｄｅsｉgｎand appｌied dｉfｆeｒent kinｄｓｏf roｂots,especiａlly ｉndｕsｔriａl roｂoｔs.Most tｙpicａl induｓtrｉal rｏbｏts such as welｄing roboｔ，painｔinｇrobot and asseｍbly robot ａｒe alｌｆixed onｔhｅｐrｏdｕct line or ｎｅar thｅｍa ｃhiningｅqｕｉpment whｅn thｅy arｅｗorｋiｎg。

目录第1章序言 (2)1.1 双足机器人现状 (2)1.2 技能综合训练意义 (2)1.3 技能训练的内容 (2)第2章元件选择、结构设计 (3)2.1元件选择 (3)2.2结构设计三维设计图 (4)2.2.1零件三位模型以及装配 (4)2.2.2装配三维模型 (6)第3章控制系统设计 (9)第4章系统软件编程与仿真 (11)第5章结论 (17)参考文献 (18)附录 (19)第1章序言1.1双足机器人现状随着世界第一台工业机器人1962年在美国诞生，机器人已经有了三十多年的发展史。

三十多年来，机器人由工业机器人到智能机器人，成为21世纪具有代表性的高新技术之一，其研究涉及的学科涵盖机械、电子、生物、传感器、驱动与控制等多个领域。

世界著名机器人学专家，日本早稻田大学的加藤一郎教授说过：“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能。

”双足机器人属于类人机器人，典型特点是机器人的下肢以刚性构件通过转动副联接，模仿人类的腿及髋关节、膝关节和踝关节，并以执行装置代替肌肉，实现对身体的支撑及连续地协调运动，各关节之间可以有一定角度的相对转动。

双足机器人不仅具有广阔的工作空间，而且对步行环境要求很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，其步行性能是其它步行结构无法比拟的。

研究双足行走机器人具有重要的意义1.2技能综合训练意义技能训练是在学生修完除毕业设计外全部理论和时间课程以后的一次综合性时间教学环节，其目的和意义在于：通过技能训练，了解机器人机构及控制系统设计的基础知识；掌握机器人系统中元部件的正确选择方法和特性参数的确定；培养学生对所学知识的综合应用，理论联系实际的能力；培养学生的动手能力和实际操作能力；1.3技能训练的内容1、主要内容：1）、机器人结构设计；2）、控制系统软硬件设计与仿真；3）、六自由度机器人运动控制。

2、训练形式学生以小组为单位，集体讨论确定整体方案；指导教师给出实训方向，技术指标等，协助学生完成训练任务。