三自由度直角坐标工业机器人设计

三自由度直角坐标工业机器人

I 三自由度直角坐标工业机器人设计

1 设计主要内容及要求

1.1 设计目的：

1了解工业机器人技术的基本知识以及单片机、机械设计、传感器等相关技术。

2初步掌握工业机器人的运动学原理、传动机构、驱动系统及控制系统并应用于工业机器人的设计中。

3通过学习，掌握工业机器人的驱动机构、控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。

1.2 基本要求

1要求设计一个微型的三自由度的直角坐标工业机器人；

2要求设计机器人的机械机构（示意图），传动机构、控制系统、及必需的内外部传感器的种类和数量布局。

3要有控制系统硬件设计电路。

1.3 发挥部分

自由发挥

2 设计过程及论文的基本要求：

2.1 设计过程的基本要求

（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；

（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；

（3）设计过程的资料保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。

2.2 课程设计论文的基本要求

（1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。

（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。

3 时间进度安排

顺序 阶段日期 计 划 完 成 内 容 备注

1 2010.12.27 讲解主要设计内容，布置任务 打分

2 2010.12.28 检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误 打分

3 2010.12.29 检查机械结构设计并指出错误及纠正； 打分

4 2010.12.30 继续机械机构和传动机构设计 打分

5 2010.12.31 进行控制系统设计 打分

6 2011 .1.3 检查控制系统原理图设计草图 打分

7 2011.1.4 完善并确定控制系统 打分

8 2011.1.5 指导学生进行驱动机构的选择 打分

9 2011.1.6 进行传感器的选择和软件流程设计 打分

10 2011.1.7 检查任务完成情况并答辩 打分

2010-12-27 课程设计论文

II 中文摘要

随着科学技术的进步，机器人目前已广泛应用于工业、农业、医疗卫生和人民生活等诸多领域，其核心部分，机器人控制器也伴随着自动控制技术、计算机技术、微电子技术、电机驱动技术以及传感器技术等相关技术的发展而发展。尤其是直角坐标机器人，由于其结构简单，已经在许多工业领域中得到应用。

工业机器人是机器人的一种，它由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种防人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备，特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定和提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。工业机器人的兴起促进了大学及研究所开展对机器人的研究。

工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。

关键字：直角坐标机器人 机器人控制器 机电一体化

三自由度直角坐标工业机器人

1 目录

中文摘要 ......................................................................................................................................... II 1 设计主要内容及要求 ................................................................................................................... 2

1.1 设计目的 ........................................................................................................................... 2

1.2 基本要求 ........................................................................................................................... 2

2设计思路 ....................................................................................................................................... 3

3设计流程图.................................................................................................................................... 4

4各部分设计与分析 ........................................................................................................................ 5

4.1工作指标 ............................................................................................................................ 5

4.1机械部分 ............................................................................................................................ 5

4.1.1末端操作器 .............................................................................................................. 6

4.1.2手臂 .......................................................................................................................... 7

4.1.3机座 .......................................................................................................................... 8

4.2工业机器人的驱动与传动 ................................................................................................ 8

4.3传感器的选择 .................................................................................................................... 9

4.3.1工业机器人的触觉 .................................................................................................. 9

4.3.2接触觉传感器 ...................................................................................................... 9

4.3.3机器人的接近觉 .................................................................................................. 9

4.3.4机器人的压觉 .................................................................................................... 10

4.3.5机器人的滑觉 .................................................................................................... 11

4.3.6机器人的力觉 .................................................................................................... 11

4.3.7电位器式位移传感器 ........................................................................................ 12

4.4工业机器人的控制方式 .................................................................................................. 13

4.5工业机器人的控制系统的组成 ...................................................................................... 14

4.5.1硬件 ........................................................................................................................ 14

4.5.2软件 ........................................................................................................................ 14