毕业设计论文工业搬运机器人机械臂结构设计.docx

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1、本科毕业设计（论文）题目工业搬运机器人机械臂结构设计姓名专业学号指导教师二OXX年四月摘要机器人是典型的机电一体化产品，工业搬运机器人是研究的一个热点领域。研究多关节型机器人，在机械，电子，信息理论，人工智能，生物学和计算机的知识中，需要大量的其它专业方面的组合，以及其自身的发展，这些领域的发展才能得到促进。在本文中，并完成工业搬运机器人图纸和通用部分绘制装配图在设计时使用。完善的电机和机器人动力学必要的分析模型来估算选择，扭矩和功率要求。第二，从电动机和齿轮箱连接固定出发，配合联合的结构和设计，从机构的连接强度中得到检查验证。关键词：结构设计，机器臂，关节型工业搬运机器人，结构分析Abstr

2、actTherobotisatypica1mechatronicproducts,spraypaintingrobotisahotresearchfie1doftherobot.Studyonthespraypaintingrobotrequiresacombinationofmechanica1,e1ectronic,informationtheory,artificia1inte11igence,bio1ogyandcomputerscienceknow1edge,atthesametime,itsdeve1opmenthaspromotedthedeve1opmentofthesedis

3、cip1ines.Inthispaper,adesignofarmstructureusedinthepaintingrobot,andcomp1etethegenera1assemb1ydrawingandpartdrawing.Requirementsforthemechanicsana1ysisoftherobotmode1,estimaterequiredoneachjointtorqueandpower,comp1etemotorandreducerse1ection.Second1y,fromthemotorandreducerconnectionandfixationofjoin

4、tstructure,design,andthemechanismofimportantconnectionscheckthestrength.KeywordszStructuredesign,Robotarm,Structureana1ysis目录1绪论11.1 引言11.2 工业搬运机器人研究概况21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状31.3 工业搬运机器人的总体结构41.4 主要内容52总体方案设计62.1 工业搬运机器人工程概述62.2 工业搬运机器人总体设计方案论述72.3 工业搬运机器人机械传动原理82.4 工业搬运机器人总体方案设计82.5 本章小结103工业搬运机

5、器人大臂部结构123.1 大臂部结构设计的基本要求123.2 大臂部结构设计133.3 大臂电机及减速器选型133.4 减速器参数的计算143.5 承载能力的计算183.5.1 柔轮齿面的接触强度的计算183.5.2 柔轮疲劳强度的计算194小臂结构设计244.1 腕部设计244.1.1 手腕偏转驱动计算254.1.2 手腕俯仰驱动计算354.1.3 电动机的选择364.2 小臂部结构设计384.3 小臂电机及减速器选型384.3.1 传动结构形式的选择394.3.2 几何参数的计算394.4 凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算404.4.1 柔轮齿面的接触强度的计算414.4.2 柔轮疲劳强度的

6、计算414.5 轴结构尺寸设计434.6 轴的受力分析及计算434.7 轴承的寿命校核445机身设计475.1 步进电机选择475.1.1 计算输出轴的转矩475.1.2 确定各轴传动比495.1.3 传动装置的运动和动力参数495.2 齿轮设计与计算525.2.1 高速级齿轮设计与计算525.2.2 低速级齿轮设计与计算565.3 轴的设计与计算605.3.1 输入轴的设计与计算605.3.2 中间轴的设计与计算625.3.3 输出轴的设计与计算655.4 轴承的校核675.4.1 输入轴上轴承寿命计算675.4.2 中间轴上轴承寿命计算685.5 键的选择和校核715.5.1 键的选择71

7、5.5.2 键的校核715.6 机身结构的设计725.6.1 机身箱体材料的选择725.6.2 机身的结构设计及制造工艺72总结与展望73致谢74参考文献751绪论1.1 引言机器人，典型的机电一体化产品，多关节型机器人工业搬运机器人是研究的一个热点领域。研究多关节型机器人，在机械，电子，信息理论，人工智能，生物学和计算机的知识中，需要大量的其它区域的组合，以及其自身的发展，这些领域的发展才能得到促进。1959年，世界上第一台工业机器人的诞生，机器人开辟了新的发展时代。多关节机器人科学技术的飞速发展，研究和应用的发展。专家世界著名的机器人，加藤一郎教授，早稻田大学，说：“。其中一个机器人最大的

8、特点，你需要有功能”无论是道路自动化脚下程度最高，这是最复杂的动态系统。伟大的发明家托马斯爱迪生曾说过这样一句话：系统，而不是在地面上，非结构复杂的地面，对环境有益的“上帝创造了男人，两条腿是最美妙的杰作。”无论做适应性，它具有非常丰富的环境要求动态很低。函数打开无限广阔的前景，有必要扩大机器人的应用领域。以下主要工业搬运机器人的原因和目的在于，：代替的人及膨胀和外地人类活动的膨胀的工作，它们是开发一种系统，以便它可以在许多结构性和非结构性环境希望，更多的是很多要明白，你要明白，因此，使用这些功能，人性化的服务，需要内在的人性：假体。系统，这方面的研究，有可能扩大的方向和研究机器人的机械,有丰

9、富的动态;机器人，如智能机器人，可以起到人工智能的重要作用。定义关节机器人，世界上没有统一的分类尚是不一样的。对于近期标准化的联合国国际组织已经通过美国协会的定义为工业搬运机器人的机械人：多关节机器人,搬运为主料，转移的目的，各种工作为了完成，通过改变动作程序，也有一个再编程的多功能操作装置的工作。外国定义与我们的关节型机器人如下的成语相结合的参考定义。多关节型机器人，独立的主体可以放在任何地方，动作的自由度，程序可以灵活地改变，高度的自动机器的自动化。它可用于汽车漆等涂料关节工业机器人。关节型机器人臂与主体的刚性高，相对于人，可以携带重物，可以有一个较快的移动速度，非常高的定位精度，它是自动

10、的各种要执行的操作不，它可以是一个外部信号。多关节型机器人是在计算机控制下的可编程自动化机器。使用的产品的质量和劳动生产率，生产过程的自动化的多关节机器人，改进，改善工作条件下，它是降低了劳动强度的有效手段。诞生和机器人的发展，但只有30多年的历史中，这是一个很大的国家经济领域，而且已应用于民用工程技术，显示了强大的生命力，我们已经开发了广泛的应用前景。1.2 工业搬运机器人研究概况1.2.1 国外研究现状人类和动物的运动原理的第一个系统研究是迈布里奇发明了照相机跟单，即设定的触发相机的电源，并在1877年他成功地参加了四足和连续运行的许多照片。后来，这种方法使用的相机是用来研究人体运动。从1

11、930年到1950年，苏联也伯恩斯坦从深入人类和动物研究的生物动力机制的角度看，并提出的议案非常形象化的描述。真正研究机构运动多搬运全面，系统于I960年推出至今，联合多月的手臂比较完整的理论体系只有形成，并在一些国家，如日本，美国和“苏联已成功开发出可以是静态或动态的，多臂枢轴原型。在这一节中，我们介绍了1960年至1985年期间，臂多搬运实地达到的运动的最重要的进展的团队。在20世纪60年代和70年代，武装多搬运运动控制理论产生三种类型的控制方法是非常重要的，这限制了国家控制，控制参考模型和控制算法。这三种控制的方法对所有类型的搬运工业搬运机器人都是适用的。国家控制是通过在1961年提出的

12、模型的参考检查于1975年由美国法恩斯沃思南斯拉夫托莫维奇限制，该算法是由著名的胳膊南斯拉夫研究所米哈伊尔罗多搬运运动学专家鲍宾控制博士1969-1972年的教堂中扣除。有这三种类型的控制方法之间的内在关系。有限状态控制实质上是一个控制参考模型，并且该控制算法是这种情况1的中心。在搜索步态，苏联BeSSOnOV和UmnOV定义“最佳步态”，KugushevftJaro-Shevskij定义自由的步伐。这两种步态不仅能适应，而且要适应胳膊多条腿多企业的动向。在这些中，对于自由路径的步骤的条件的规则。如果地形是非常粗糙的，所以运动臂多搬运，下一步应放在哪里脚不能基于对步骤序列来加以考虑，但应通过步

13、骤以便攀登者去步骤通过一些优化标准来确定哪个是所谓的自由速度。稳定性研究手臂动作的多搬运，美国Hemam1该提议的稳定性和系统的控制的简化模型作为振荡器，反转（倒立摆），它可以被解释为在换能器存在的问题的向前运动。此外，减少了控制的考虑，Hemami,谁也研究手臂运动的多搬运减少型问题的复杂性进行了研究。此前我们指出了系统的VUkObratoViC还人形能量分析，但它的力量是有限的搬运和随时间的整个系统的变化，并没有太多涉及这个问题的最佳功耗的出口。但是在他的研究中，VUkobratOViC得出一个有用的结论，即平滑的姿态，类人型系统所消耗的功率就越少。1.2.2 国内研究现状国内前机器人起步

14、较晚，我国自1980年以来，在体育领域的多臂共同研究和应用。1986年，国家启动了“规划纲要”的研究多动搬运臂，中国的高科技“863”水平运动臂包括于1987年。目前联合研发，中国移动手臂多企业的研究和开发应用单位主要与高校和科研院所。初步调查多搬运型机器人技术的主要目的是更先进的技术来跟踪国际风险手臂的运动，然后取得了一些成绩。1986年哈尔滨工业大学，他开始研究最为搬运臂，脚静手臂运动Hrr-I和110厘米高，体重70千克多的企业，率先成功开发进度有10个自由度，以到达地面上的线，左，右，以及运动，上下楼梯，45厘米左右10秒/步，速度成功研制的Hrr和HIT-JII,重量为42千克，长度

15、103厘米，它是12个自由度，以实现一个步骤每秒24厘米，2.3分速度。H1目前正在开发第四乐章的下一个多搬运臂，身体52度的自由，这是一个伟大的运动和速度的平衡三臂，多搬运运动3-7。在1988年春国防科技大学成功具有六个自由度的平面双足运动臂多搬运KDW-I,可以向前，向后和上下楼梯，每秒40厘米，四步开发的最大速度，在1989年今年的步伐，我们开发了一种空间KDW-I1具有10个自由度，最高的69厘米，重13公斤，包括更多的来回，上下楼梯和周围的近静态和动态稳定性。1990年两纵缝互联网KDW-I1在KDW-In开发的，有12个自由度，并添加函数曲线，以获得完整的测试环境。1995年在步骤20厘米0.8秒22厘米，13度的最大角度动态的步伐。2000年KDW-III中国的第一个人形的手臂的“排头兵”的成功结束的发展的基础上，在一个不确定的环境下微小的变化动态每秒，两步周期，1.4男，为20kg的多搬运的动作，有头，眼睛，颈部，身体，手臂，脚，和一定程度的语言功能8-13中。此外，清华大学正在开发一个人形的手臂培育更多升学衔接THB1P,高七米，体重130千克，32自由度的支持清华大学985项目，该项目是。南京航空航天大学有八个