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工业机器人手臂设计_图文.doc
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工业机器人手臂设计_图文.doc
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目录
目录...........................................................................................................................1
摘要...........................................................................................................................2
第一章 绪 论 ..........................................................................................................3
1.1 引言 ..............................................................................................................3
1.2 工业机器人的含义及技术概述 ....................................................................4
1.3 工业机器人的组成 .......................................................................................5
1.4 工业机器人的发展及国内外发展趋势 .........................................................6
第二章 工业机器人的设计 ...................................................................................11
2.1 机械手的设计方法 .....................................................................................11
2.1.1 机械手的选择与分析 ........................................................................12
2.1.2 直角坐标机器人的设计方法 ............................................................12
2.2 机械手的结构设计 .....................................................................................16
2.2.1 机器人的总体设计 ...........................................................................16
2.2.2 机械手的臂部设计 ...........................................................................18
2.3 SC900 三轴伺服驱动机器人机构的特点 .................................................19
第三章 工业机器人的运动系统分析 ....................................................................20
3.1 工业机器人的运动系统分析 ......................................................................20
3.1.1 机器人的运动概述 ............................................................................20
3.2 工业机器人运动控制 .................................................................................21
3.1.2 机器人的驱动方式 ...........................................................................21
第四章 SC900 三轴伺服驱动机器人典型零件的设计............................................23
4.1 伺服电机的选择 .........................................................................................23
4.2 减速机的选择 ............................................................................................25
4.3 齿轮齿条的选择 .........................................................................................25
4.4 导轨的选择 .................................................................................................26
图 4-3.3 ABBA 直线电机 BRH20A 型号的导轨 ......................................................29
第五章 结论............................................................................................................30
参 考 文 献............................................................................................................31
致 谢 .................................................................................................................33
摘要
我国的工业机器人研制虽然起步晚,但是有着广大的市场潜力,有着众多的
人才和 资源基础。在十一五规划纲要等国家政策的鼓励支持下,在市场经济和国
际竞争愈演愈烈的未来,我们一定能够完全自主制造出自己的工业机器人,并且
将工业机器人推广应用到制造与非制造等广大的行业中,提高我国劳动力成本,
提高我国企业的生产效率和国际竞争力,从整体上提高我国社会生产的安全高效,
为实现伟大祖国的复兴贡献力量。在当今大规模制造业中,机器人正在慢慢取代
人们去完成一些高强度、高危险的工作。机械手是工业机器人系统中传统的任务
执行机构,是机器人的关键部件之一。工业机器人一般由执行系统、驱动系统、
控制系统和人工智能系统组成。本文简要介绍了工业机器人的概念,设计和发展历
程,机械手的结构设计和直角坐标机器人的设计方法,以及工业机器人的机械系
统设计,除此之外本文还对机械手进行了总体设计方案,确定了工业机器人手臂
的坐标形式和自由度,以及机械手的技术参数。同时列举 SC900 三轴伺服驱动机
器人,简单介绍了 SC900 三轴伺服驱动机器人的特点和典型零件的设计。
关键词: 工业机器人,机械手,三轴伺服驱动
第一章 绪 论
1.1 引言
工业机器人诞生于 20 世纪 60 年代,在 20 世纪 90 年代得到迅速发展,是最先
产业化的机器人技术。它是综合了计算机、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,是当代研究十分活跃、应用日益广
泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和
提高生产质量而代替人工作业。在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近 20
多年了,已经基本实现了试验、引进到自主开发的转变,促进了我国制造业、勘探业
等行业的发展。
机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生
产过程中,机械手被广泛的运用于自动生产线中,机械人的研制和生产已成为高
技术邻域内,迅速发殿起来的一门新兴的技术,它更加促进了机械手的发展,使
得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人
手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物
的力量比人手力大的特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛
地得到了应用。
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。
机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表,是人造机器的“终极”形
式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络
等多个学科和领域,是多种高新技术发展成果的综合集成,因此它的发展与众多
学科发展密切相关。一方面,机器人在制造业应用的范围越来越广阔,其标准化、
模块化、网络化和智能化的程度也越来越高,功能越来越强,并向着成套技术和
装备的方向发展;另一方面,机器人向着非制造业应用发展以及微小型方向发展,
并将服务于人类活动的各个领域。
在理论上,随着世界经济和技术发展,人类活动领域的不断扩大,机器人应
有正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,也从制造领域转向非制造领域,各
种各样的机器人产品随之出现。SA700 单轴伺服机械手的设计,不但在技术上可
以追踪机器人的发展趋势,而且还可以填补工业机器人的应用的空白,促进我国
工业机器人的技术水平的提高和产业化水平的发展。本次设计是根据对工业三自
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。
1.2 工业机器人的含义及技术概述
工业机器人的定义为:一种能够自动定位控制,可重复编程的,多功能的,
多自由度的操作机。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体的现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,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔
性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。
机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作,按预定的程序轨迹极其它要 求,
实现抓取,搬运工件或操做工具的自动化装置。在我国由于大多数工业机 器人所
执行的工作为模拟人的手臂而工作,因而通常把工业机器人称做操作机械手。
智能机器人是机器人的发展方向,它具有智能系统,主要是感觉装置、视觉
装置和语言识别装置等。具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人,能在较为
复杂的环境下工作;如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能,即成
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