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关节机器人 说明书.doc
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目录
第一章 绪论..................................................................................................................1
1.1 引言..................................................................................................................1
1.2 机器人的特点..................................................................................................1
1.3 机器人的构成与分类......................................................................................2
1.4 国内外机器人技术的发展现状......................................................................2
1.5 课题研究意义...................................................................................................4
1.6 本课题研究的主要内容、基本要求与方法...................................................6
第二章 机器人传动方案设计......................................................................................8
2.1 机器人的工作要求..........................................................................................8
2.2 机器人驱动方式的选择..................................................................................8
2.2.1 液压驱动................................................................................................8
2.2.2 气压驱动................................................................................................9
2.2.3 电机驱动................................................................................................9
2.3 机器人电机驱动装置的对比分析及选择.....................................................10
2.4 减速装置的对比分析与选择........................................................................11
2.4.1 行星齿轮传动......................................................................................11
2.4.2 谐波减速器...........................................................................................12
2.4 机器人传动方案的确定................................................................................15
2.4.1 六自由度机械手抓取机构的设计.......................................................15
2.4.2 六自由度机械手前臂机构设计..........................................................16
第三章 机器人前臂结构设计计算............................................................................18
3.1 腕部俯仰关节带传动设计............................................................................18
3.1.1 伺服电机的选择...................................................................................20
3.1.2 同步齿形带传动设计..........................................................................21
3.2 第一关节轴的设计及校核............................................................................23
3.2.1 伺服电机的选择..................................................................................23
3.2.2 轴的结构设计计算..............................................................................24
3.2.3 轴的校核..............................................................................................26
3.2.4 轴的工作图..........................................................................................28
3.3 第一关节轴轴承的计算校核.........................................................................29
3.4 第三关节轴的设计.........................................................................................30
3.4.1 伺服电机的选择..................................................................................30
3.4.2 轴的结构设计计算..............................................................................30
3.4.3 轴的校核..............................................................................................32
3.4.4 轴的工作图..........................................................................................34
3.5 第三关节轴轴承的计算校核.........................................................................35
第四章 总结................................................................................................................37
致谢..............................................................................................................................38
参考文献......................................................................................................................39
第一章 绪论
1.1 引言
我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是
这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能
力和协同能力同,是一种具有高度灵活性的自动化机器。”机器人技术是建立在
机械、微电子、控制、人工智能技术等基础上的一门机电一体化的高新技术。机
器人诞生于二十世纪 50 年代,目前已经发展到第三代智能机器人。纵观机器人
发展的历史和高新技术的发展趋势,机器人已经成为现代化工业发展中不可缺少
的必备工具。因此各工业发达国家非常重视机器人技术,一个世界范围的机器人
研制热潮正方兴未艾。
1.2 机器人的特点
机器人最显著的特点有以下几个:
1.可编程:生产自动化的进一步发展是柔性自动化。机器人可随其工作环境变化
的需要而再编程,因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造
过程中能发挥很好的功用,是柔性制造系统 (FMS)中的一个重要组成
部分 。
2.拟人化:机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手
爪等部分,在控制上有电脑。此外,智能化机器人还有许多类似人类
的 “生物传感器”,如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视
觉传感器、声觉传感器、语言功能等.传感器提高了机器人对周围环境
的 自适应能力。
3.通用性:除了专门设计的专用机器人外,一般机器人在执行不同的作业任务时
具有较好的通用性。比如,更换机器人手部末端操作器 (手爪、工具
等)便可执行不同的作业任务。
4.机电一体化:机器人技术涉及的学科相当广泛,但是归纳起来是机械学和微电
子技术的应用,特别是计算机技术的应用密切相关。
因此,机器人技术的发展必将带动其它技术的发展,机器人技术的发展和应用水
平也可以从一个方面验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平 。
1.3 机器人的构成与分类
1.3.1、机器人的构成
一个机器人系统,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。
1.3.2、机器人的分类
目前世界各国对处于发展阶段的机器人还没有统一的分类标准,大致有以下
几种分类方:
1.按使用范围分类
(1)固定程序的专用机器人 (机械手): 通常根据主机的特定要求设计成
固定程序 (或简单的可变程序)。这种机器人 (机械手)多为气动或液动,用行程
开关、机械挡块来控制其工作位置。工作对象单一,动作较少,结构与系统简单,
价格低廉。
(2)可编程序的通用机器人 :工作程序可变,以适应不同的工作对象,
通用性强,适合于以多品种、中小批量生产为特点的柔性制造系统中。
2.按使用行业、部门和用途分类
(1)工业机器人 它们又可按作业类别分为锻压、焊接、表面喷涂 、装卸、
装 配 、检测等机
(2)采掘机器人 如海洋探矿机器人等。
(3)军事用途机器人
(4)服务机器人 如医疗机器人,家用机器人,教学机器人等。
3.按机械结构 、坐标系特点分类
按机械结构坐标系特点可分为直角坐标型;圆柱坐标型;球坐标型;多关节
型。
4.按机器人运动控制方式分类
(1)点位控制 (PTP)机器人 如上下料搬运机器人、点焊机器人等。
(2)连续轨迹控制(CP)机器人 如弧焊、喷漆和检测机器人。
5.按驱动方式分类
按驱动方式可分为液压驱动式、气动式、电力驱动式 (这是目前用得最多
的一类)。
1.4 国内外机器人技术的发展现状
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,
改善劳动环境,减轻强度,提高生产率,节约材料消耗以及降低生产成本,都有
着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益
改变着人类的生产和生活方式。
我国的工业机器人从 20 世纪 80 年代“七五”科技攻关开始起步,在国家的支
持下,通过“七五”、“八五”科技攻关,已基本掌握了机器人的设计制造技术、控
制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元
器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有 130 多台套喷漆
机器人在 20 多家企业的近 30 条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用,弧焊机
器人已应用在汽车制造厂的焊接线上。
目前,我国从事机器人研发和应用工程的单位 200 多家,拥有量为 3500 台
左右,其中国产占 20%,其余都是从日本、美国、瑞典等 40 多个国家引进的。
2000 年已生产各种类型工业机器人和系统 300 台套,机器人销售额 6.74 亿元,
机器人产业对国民经济的年收益额为 47 亿元。
专家研究认为,我国工业机器人的市场主要在汽车、摩托车、电器、工程机
械、石油化工等行业,企业对技术进步的需求更加强烈,其中主要的机器人用户
仍在汽车制造行业、工程机械行业及电机、电子行业。我国对工业机器人的需求
量和品种将逐年大幅度增加。专家预测,在工业机器人的需求上,我国也将同国
际市场需求趋势基本一致,即以机器人化的生产系统取代单台机器人,这是因为
工业生产所用的机器人大多数是在生产线上使用,组成机器人化的生产系统,单
台机器人很少使用。一般企业都不具备将机器人集成到生产系统的能力,因此对
机器人的需求也就转化为对机器人及其自动化成套装备的需求
综上所述,我国机器人发展已跨过了起步阶段,走上了进步和发展的道路。
今后的任务是把机器人技术推广到更多的工业自动化生产领域和其他更广泛的
应用领域,大力开展跨过区域交流合作,与国际接轨,早日跻身于世界先进行列。
自从机器人在二十世纪五十年代诞生以来,在短短的近 50 年里得到了迅速
的发展,它经历了第一代工业机器人的研究、实用化、普及,第二代感知功能机
人的研究、实用化,以及第三代智能机器人的研究等各个阶段。现代工业机器人
起源于数控机床和远程控制器。1954 年,美国的 George Devol 首先把远程控制
器的杆结构与数控铣床的伺服轴结合起来,研制出了第一台通用机械手。这种机
械手可以通过让其沿一系列点运动,将运动位置以数字形式存贮起来,动作执行
时,使伺服系统驱动机械手各关节轴来再现这些位置,从而让机械手完成一些简
单的工作。正是由于这个机械手具有了编程示教再现功能,因此许多人把它作为
现代工业机器人产生的标志
[1]
。在随后的生产应用中,为了适应各种不同用途需
要,相继出现了直角坐标、关节坐标、极坐标等许多种不同结构的机器人。
与第一代示教再现型机器人不同,第二代机器人是具有感觉功能的适应控制
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- 2301_765367132023-12-24总算找到了自己想要的资源,对自己的启发很大,感谢分享~
omyligaga
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