1 毕业设计(论文)任务书张曦飞(7自由度工业机器人腰部S,L) 关节结构设计及静力学分析
BUAA_RR七自由度机器人机械结构设计
收稿日期: 1998201214作者 男 52岁 工程师 100083 北京 1)高等学校博士生点基金和863高技术计划资助项目BUAA 2RR 七自由度机器人机械结构设计1)钱锡康(北京航空航天大学机电工程系) 摘 要 就BUAA 2RR 七自由度机器人的操作机机构选型、关节结构、零部件设计等提出了一整套设计原则和方法.研制成的BUAA -RR 七自由度机器人,结构紧凑、合理,运动灵活、可靠,达到了避障和避奇异位形等预定目标.关键词 机器人;自由度;结构设计;冗余;奇异分类号 TP 242.2 从理论上讲,具有六个自由度的机器人在其工作空间内可达到任意位置和姿态,但由于奇异位形存在,一些关节运动到相应位置时,会使机器人自由度退化,失去一个或几个自由度;再加上在工作空间可能存在障碍,机器人就无法满足工作要求.具有冗余自由度的机器人就有能够克服奇异位形、避开障碍、克服关节运动限制和改善动态特性的功能.它能充分提高机器人的工作能力,在运动和动态性能方面具有无可比拟的优越性.早在七十年代,国外发达国家就已开始对冗余自由度机器人进行研究.近几年来这方面研究进展较大,有几个国家已研制出了几种具有冗余自由度的机器人,有的已能应用于实际工作.这几年国内有关单位也相继开始了对冗余自由度机器人的研究,并取得了一些可喜的成果,但水平比国外有较大差距.特别是还没有研制出一台具有冗余自由度的机器人样机.这对冗余自由度机器人的深入研究有很大影响.为此,在高等学校博士生点基金和“863”基金的支持下,从86年开始进行冗余自由度机器人的研究,并已研制成功一台七自由度机器人样机.现就这台BUAA -RR 七自由度机器人样机的操作机的机构选型原则、关节结构、零部件设计等作一简单介绍.1 机构选型冗余自由度机器人的操作机的机构选型是个非常重要的问题,因为机构型式的好坏,将直接影响到能否实现预定目标.为此,提出了如下的机构选型原则:1)能避开奇异位形.工作空间内存在奇异位形是不具有冗余度机器人不可避免的,因此添加的自由度必须能够消除工作空间内的奇异位形.2)能方便地避开障碍.有时工作空间内有不可以排除的障碍,冗余自由度机器人应能方便地避开障碍,完成所要求的工作.3)具有最佳的工作空间.为满足各种工作的需要,机器人手部应能非常灵活地到达工作需要的范围内的各个位置和点,在工作需要的范围内没有死区.工作空间越大,其通用性也就越强.4)机构设计要合理.这涉及到运动副型式的合理选择和配置,驱动运动的最佳传递方式和路线,驱动装置的最佳速比和空间配置等.机构设计不合理,可能会出现臂杆运动干涉或驱动装置无法设置,机构不能运动等问题.因此必须考虑机构设计的合理性.5)采用尽量少的自由度.一般来讲,自由度越多,灵活性越好,避障和避奇异功能越强,可操作性越好.但随之将出现机器人操作机机构的复杂化、刚度削弱、控制困难等问题.因此,在能满足前三条选型原则的前提下,采用冗余自由度尽量少的、机构简单的形式.根据这些选型原则,在分析参考了国外几种冗余自由度机器人后,我们选定了一种在6R 关节机器人的二、三关节之间加一转动自由度的冗余自由度机器人机构型式.使其成为一台肩部和腕部各有三个自由度,肘部为一个自由度的人臂型七自由度关节式机器人.其机构如图1.这种机构型式符合仿生学理论.它有类似人臂的功能,可以绕连接肩和腕两球副的直线做自转运动而不改变其手部的位置和姿态.由于具有1998年6月第24卷第3期北京航空航天大学学报Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics J une 1998Vol.24 No 13d 1=530mm d 2=425mm d 3=148mm d 4=420mm图1 机构简图这种特性,机器人能很方便地避开障碍和完全消除手腕和肩部运动到一定位置所产生的奇异;有能完全满足工作要求的最佳工作空间;附加的冗余自由度最少;关节设置合理,驱动装置容易配置.其原理见图2,外型见图3.图2 避障碍和奇异示意图图3 BUAA 2RR机器人外形图2 结构设计结构设计是在机构选型后进行的,它必须满足机构的运动要求,还要考虑重量轻、刚性好、易制造,所以必须优选一些简单、合理、紧凑、实用的结构型式.工艺性要好,成本要低,安全可靠性好,外观造型要美观大方.尽可能采用标准件,以提高互换性,降低成本.尽可能采用模块式结构,以提高通用性.还要便于装配调整和维修.现就BUAA -RR 七自由度机器人结构设计简述如下:1)肩部结构肩部为由三个关节组成,并且是三个关节的轴线交于一点的球副结构.关节1采用圆桶型空心轴(见图4),用二个圆锥滚子轴承支承,轴承间隙可调.具有结构简单、刚性好、承载能力强、旋转精度高、并可在轴内走线的特点.图4 关节1结构图关节2也采用两端支承的空心轴结构(图5),使电机组的一部分能插入空心轴里,缩短了电机外露长度,减小整机尺寸,外观形状好.同时,还具有支承刚度高、结构简单、运动轻巧灵活的特点.图5 关节2结构图关节3与大臂壳体组合成一个整体,整个电机组安装在大臂壳体内.关节驱动输出轴设计有卸荷结构,即:将与之连接的关节4部件和小臂自重产生的重力矩不作用到驱动输出轴上去,而是利用二个轴承传到大臂壳体上,由大臂壳体去承担,驱动轴只承受扭矩,不承受弯矩.这样的结构553第3期 钱锡康:BUAA -RR 七自由度机器人机械结构设计刚性好、运动灵活可靠、运动精度高;而且结构整体性好,并且有模块式特点,部件之间装拆方便,有利于各部件单独调试和维修.其结构见图6.图6 关节3结构2)手部结构根据机构设计要求,手腕要有三个自由度.因手腕处在机器人操作机的末端,体积不能过大,运动传递方式也要简单、实用、可行.对现有各种三自由度手腕进行分析后,认为采用类似Cincinnati 2T3系列机器人手腕比较合适,因为它结构紧凑体积小,手腕的运动传递方式实用、简单,符合机构设计要求,而且运动范围大.但其结构过于复杂,必须进行简化设计,还要尽可能采用降低零部件的加工难度以解决制造中的困难.图7 三自由度手腕示意图改进后的三自由度手腕,见图7.去掉了平面齿轮,全部采用标准锥齿轮,使齿轮加工容易.零部件结构的简化和调整环节的增加,使加工工艺性改善,装配、调整容易,维修方便.因手腕运动采用套轴传递,驱动装置配置在远离手腕的小臂另一端,起到配重平衡作用.手腕体积小,重量轻,运动惯量小,手部抓持载荷大,能进入小口径空腔作业.它的三个自由度如不加止挡,都能做大于360°的任意转动.三根轴的轴线相交于球心点,这对于位置反解极为方便.3)一体化的驱动装置一般机器人操作机驱动装置中的电机、减速器、制动器等为分立组件,采用联轴器、齿形带等联接起来使用.这样势必造成体积大、环节多、装配调整不方便等问题.如果统一协调电机、减速器、制动器、光电编码器的结构和尺寸,将它们设计成一体化驱动装置组件,就能使结构紧凑、体积小、重量轻,而且外观整齐,整体结构性好,装配调整及维修十分方便.4)平衡由于机器人操作机各臂杆(包括驱动与传动系统)的自重和抓持物体(载荷)的重量,将对不垂直于水平面的各关节轴线产生重力矩,使机器人操作机各臂杆对诸关节不能保持自身的平衡.因机器人操作机各关节运动速度和范围较大,不平衡力矩对机器人操作机的运动和动力性能有很大影响.对机器人操作机的驱动力矩影响也十分显著.另外:由于不平衡力矩的原因,机器人操作机运动时将增大运动部件的摩擦、磨损和变形,尤其在重载的情况下.对传动系统和运动部件的寿命和精度会产生显著影响.因此,在设计机器人操作机时要考虑平衡问题,通常要设计一套适合于该机器人的平衡系统.对常用的配重平衡、弹簧平衡、气缸平衡等方法的分析比较后,采用了小臂用配重平衡,大臂用弹簧平衡的方式.因手腕用套轴传递运动,因此可将手腕的驱动装置配置在手腕的另一端,作为配重.这样无需添加其他零部件和大量的配重,很方便地实现小臂的平衡.在大臂两侧用两根能双向调节弹簧力的拉伸弹簧来实现大臂的平衡,这种方法结构简单,调整、维护方便.考虑到机器人操作机工作时大臂常处于水平向上30°左右,因此以大臂向上30°作为重力平衡计算点.5)齿轮间隙调整结构传动链中齿轮间隙对机器人操作机运动精度有直接影响,所以一般都要设计齿轮间隙调整结构.齿轮调整结构一般有:双齿轮错齿调整法、轴向垫片调整法、予应力轴调整法、偏心套调整法、轴向压簧调整法、周向弹簧调整法等.经分析,采用了偏心套调整法.这种方法结构简单可靠,调整方便,能很好地消除齿轮间隙,明显地提高机器人传动精度.653北京航空航天大学学报 1998年6)保证机器人操作机整体刚度和强度的措施具有冗余度的机器人操作机,因其关节多,结构复杂,容易削弱整体刚度和强度,影响位姿精度.本文在大小臂等零件的结构上采用了空心封闭式薄壁结构型式,使零件刚性好,强度高,而且重量轻.在各联接处采用配合紧密可靠的止口加用高强度螺栓联接的方法,使联接具有整体效果.各转动关节选用间隙小、运动灵活的高精度轴承,各关节有间隙调整结构,有效地消除各运动关节的间隙.采用了以上措施后,机器人操作机整体刚度和强度得到了保证,达到了机器人位置精度要求和运动速度要求.7)材料的选用在保证机器人操作机刚度和强度的前提下,运动件应尽可能轻量化,以利于减小机器人操作机的转动惯量和驱动力矩,提高机器人的动力学性能.为此,大臂、小臂、手腕等大部分运动零件采用铝合金材料,使零件重量比钢材减少三分之二以上,大大减少了运动惯量和驱动力矩.基座部分的零件采用铸铁和钢材,因铸铁具有吸振性好和比重大的特点,所以能提高整机的稳定性,同时也可降低部分材料价格.8)降低成本的措施为了尽量降低研制成本,在设计时就注意到在保证机器人性能要求的基础上,在结构和加工工艺上采取了不少降低成本的措施.例如:球型手腕内因结构限制必须用一种超薄型轴承,国内无此规格,国外订货周期长、价格贵,因此采用了用高精度轴承磨削加工改制的方法,获得了满意的效果.原美国专利球腕内采用的是平面齿轮,加工困难,将它改为标准锥齿轮使加工工艺简化,加工容易.这些措施大大降低了研制成本,减少了加工难度,缩短了加工周期,而且使用效果良好.3 结束语这次研制成的BUAA 2RR 七自由度机器人样机实现了冗余自由度机器人能避开障碍,消除奇异位形的功能.它可“自运动”和克服关节角限制.运动灵活,可靠,达到了预想目标.这表明:机器人的机械结构设计是合理的,总体传动机构是可行的,是比较成功的.参 考 文 献1 Rosheim Mark E.Robot wrist actuators.Canada :JOHN WIL EY&SONS Inc ,19892 吴广玉,姜复兴.机器人工程导论.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,19883 张建民.工业机器人.北京:北京理工大学出版社,19884 赵占芳.具有冗余自由度机器人的运动学及控制研究:[学位论文].北京:北京航空航天大学机电工程系,19885 马香峰.工业机器人的操作机设计.北京:冶金工业出版社,1996Structure De sign for 72DOF BUAA 2RR ManipulatorQian Xikang(Beijing University of Aeronautics and Astronautics ,Dept.of Mechanical and Electrical Engineering )Abstract In order to avoid obstacles in task space ,overcome interior singularities and improve the performance of manipulators ,redundant manipulators have been thoroughly researched and developed.In the process of designing BUAA 2RR 7degrees of freedom ,a complete set of principles and methods are pro 2posed on design of mechanical structure ,joint and parts.BUAA 2RR 72DOF manipulator is characterized by self 2motion and overcoming joint limitations ,which has a feasible and compact structure.BUAA 2RR oper 2ates dexterously and reliably ,and is able to avoid obstacles and overcome singularity.Practice verifies the feasibility of above principles and methods.Key words robots ;degree of freedom ;structural design ;redundancy ;singularity753第3期 钱锡康:BUAA -RR 七自由度机器人机械结构设计。
一种工业机器人轴关节电机控制系统解决方案
⼀种⼯业机器⼈轴关节电机控制系统解决⽅案⼀种⼯业机器⼈轴关节电机控制系统解决⽅案吴⽂俊，夏蕾，孙洋，陈晓斌，⽅锋，张计悦【摘要】⼯业机器⼈在⽣产⾃动化中的应⽤越来越⼴泛，应⽤在其轴关节的电机控制系统是很重要的执⾏系统。
介绍了⼀种应⽤于⼩功率机器⼈轴关节电机的整体系统解决⽅案，包括机械结构设计和控制系统。
【期刊名称】《科技与创新》【年(卷),期】2018(000)019【总页数】3【关键词】⼯业机器⼈；稀⼟永磁电机；控制系统；轴关节随着现代制造业的发展，越来越多的⼯业机器⼈应⽤在装配、喷涂、焊接等⽣产操作中[1]。
在⼯业机器⼈控制系统中，执⾏关节的控制电机系统是很重要的终端执⾏环节，影响着整个机器⼈的最终运⾏效果，因此，整体电机系统的设计显得尤为重要。
⼯业机器⼈轴关节驱动电机要求具有⼤功率质量⽐、扭矩惯量⽐，⾼启动转矩，低惯量和较宽⼴且平滑的调速范围。
为了满⾜以上要求，稀⼟永磁电机成为机器⼈关节电机的⾸选[2]。
本⽂介绍的是⼀种针对负载5 kg，⼯作范围为85 cm的⼩功率六⾃由度⼯业机器⼈轴关节电机控制⽅案。
其中，包括电机的机械形式和控制系统设计。
1 电机结构设计本⽅案电机本体所处的位置在⼯业机器⼈每个轴关节部位，其所处的位置对于电机结构设计有⼀定的要求。
电机外形要与机器⼈⼀体化，且电机具有⾼效率和⾼启动⼒矩输出。
此外，对于电机的线缆⾛线设计也提出了较⾼的要求，因为线缆分布于机械⼿臂内部，由于空间有限，在设计⾛线上也要综合考虑。
基于以上问题，本⽅案⾸先选⽤稀⼟永磁同步电机，稀⼟永磁体的⾼磁能积和⾼矫顽⼒使得稀⼟永磁电机具有体积⼩、质量轻、效率⾼等特点，这些特点⾮常符合⼯业机器⼈对电机本体的要求[3]。
在设计上，将电机定⼦与⼯业机器⼈外壳⼀体化，缩⼩了设计空间。
在电缆空间设计上，将电机转⼦设计成空芯，这样⼯业机器⼈每个轴节之间的供电和通信总线可以在此空芯空间中布线，且这些线缆采⽤级联试，⼤⼤减少了电缆数量，与外壳⼀体化的空芯电机结构如图1所⽰。
机械设计制造及自动化毕业论文-3D工业机器人结构设计 案例范本
机械设计制造及自动化毕业论文-3D工业机器人结构设计案例范本摘要本文主要介绍了一种基于3D设计软件的工业机器人结构设计方案。
首先，通过对工业机器人的功能和工作原理进行分析，确定了机器人的结构设计需求。
其次，采用SolidWorks软件进行机器人的三维建模，包括机械臂、末端执行器、控制箱等部分的设计。
最后，通过对设计方案进行有限元分析和动态仿真，验证了机器人结构的可行性和稳定性。
关键词：3D设计；工业机器人；结构设计；有限元分析；动态仿真AbstractThis paper presents a structural design scheme for industrial robots based on 3D design software. First, the structural design requirements of the robot were determined by analyzing the functions and working principles of the industrial robot. Secondly, SolidWorks software was used to carry out the three-dimensional modeling of the robot, including the design of the mechanical arm, end effector, control box and other parts. Finally, the feasibility and stability of the robot structure were verified through finite element analysis and dynamic simulation of the design scheme.Keywords: 3D design; industrial robot; structural design; finite element analysis; dynamic simulation1.引言随着工业自动化水平的不断提高，工业机器人在生产制造领域的应用越来越广泛。
毕业设计(论文)-下肢康复机器人设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-下肢康复机器人设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/65de5204e009581b6ad9eb8d.png)
第1章绪论概述康复机器人是近年出现的一种新型机器人，它的主要作用有两方面，一是帮助由于疾病而造成偏瘫，或者因意外伤害造成肢体运动障碍的人恢复提高运动能力，称为康复训练机器人是作为一种辅助装置代替失去运动能力的肢体完成一部分动作，称为机器人假肢。
康复机器人作一种自动化设备，可以帮助患者进行科学而又有效的康复训练，使患者的运动机能得到更好的恢复。
康复机器人由计算机控制，并配有相应的传感器和安全系统，可以自动廉价康复训练效果，根据病人的实际情况自动调节运动参数，实现最佳训练。
康复机器人在原理上和工业机器有很大的区别，它也不限于一般的体育运动训练器材。
它直接作用于人体，与人在同一个作业空间工作，人与机器人作为一个整体而协调运动。
康复机器人成果包括以下三方面技术：手部康复训练机器人：手及腕部康复训练。
手臂康复训练机器人：手臂康复训练。
下肢康复训练机器人：行走功康复训练。
康复机器人技术得以传化为产品对于提高患者康复质量，减少患者的病痛，减轻社会负担具有重要的实际意义。
由于各种原因而患有一侧肢体运动障碍的患者人数很多，随着生活水平的提高对康复治疗的需求也会越来很大，康复机器人将有很好的市场前景。
这项技术在欧美等国家自得到普遍重视，康复机器人成果的转化可能会带动一个新兴的机器人产业的发展，这将对国民经济的发展发挥重要作用。
下肢康复机器人研究现状康复机器人的生产发展康复机器人是帮助残疾人解决生活中活动困难的一种工具，它可以在家里或在工作场所使用，使残疾人获得更强的生活能力，并相当大地提高他们的生活质量。
康复机器人现在已经由科学幻想走进了现实生活之中过去几年，康复机器人在欧洲已经有所发展，一些欧洲企业在技术开发及投资方面给予了支持目前已有两种康复机器人打人了市场，即Hmdv l及MANus，它们都是欧洲生产的Handy 1有5个自由度，残疾人可利用它在桌面高度吃饭；MANUs 是一种装在轮椅上的仿人形的手臂，它有6(或7)个自由度，其工作范围可由地面到人站立时达到的地方，不过，康复机器人进人市场的过程却非常缓慢，许多人仍然把它看作是一项未来的技术显然，要想在实际生活中很好地利用康复机器人。
【精品毕设】水平多关节机器人设计
本科生毕业设计（论文）开题报告****: ***学号: ********班级: 140212专业: 机械工程及自动化****: ***开题报告课题名称：水平多关节型工业机器人设计——机身与大臂结构及控制系统设计一、课题介绍:课题背景：据有关专家介绍，机器人充分体现了人和机器的各自优长，它比传统机器具有更大的灵活性和更广泛的应用范围。
机器人的出现和应用是人类生产和社会进步的需要，是科学技术发展和生产工具进化的必然。
在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、计算机之后而出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，作为现代制造业的主要自动化装备在制造业中广泛应用，并将在未来的制造企业中扮演越来越重要的角色。
机器人及其自动化成套装备已成为目前国内外极受重视的高新技术应用领域。
机器人及其自动化成套装备是指以机器人为核心，以信息技术和网络技术为媒介，将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。
它是先进制造装备的典型代表，是发展先进制造技术实现生产线的数字化、网络化和智能化的重要手段。
据介绍，机器人及其成套设备的应用将使现代制造业产生变革，对改变传统生产模式，全面提升企业的综合竞争力具有重大作用。
机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造综合实力的重要标志之一。
在机器人中，人（操作者）是不可缺少的重要组成部分，在用这种装置完成一项操作任务的整个过程中，自始至终都必须有人的参加。
同时，人通过观察系统对从动部件的工作情况及其周围环境保持直接或间接的视觉监视，从而能充分的依靠人的感觉和智力及时做出判断和决策，以适应工作对象或其周围环境的变化，随机应变地完成那些较为复杂的、或者事先难以预料的操作任务。
目前，机器人已经越来越多、越来越广泛地应用于生产生活的各个方面。
金字塔探密，机器人功不可没。
美国攻打伊拉克，机器人也发挥了重要作用。
中国神州五号的成功发射，充分显示了我国在机器人某个领域的实力。
我国现代工业机器人技术发展现状的研究1、工业机器人技术概念工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、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自动化生产设备。
自动控制机械手结构设计毕业论文设计
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 毕业设计（论文）报告设计（论文）题目：自动控制机械手结构设计毕业设计（论文）任务书一、课题名称：自动控制机械手结构设计二、主要技术指标：(1）机械手的抓取物体450g夹取距离30mm（2）手臂行程400mm（3）转台角度100°（4）机械手手臂结构和尺寸满足机械手完成作业所需的工作空间（5）机座要承受机械手全部工作载荷，应保证足够的刚度、强度三、工作内容和要求：（1）合理选择机械手的结构（2）机械手的各零件图及装配图的绘制（3）完成机械手的三维成型设计四、主要参考文献：（1）苏沛群.液压与气动技术[M].电子科技大学出版社.2008（2）史新民、高飞 .常用机构与零件设计[M].清华大学出版.2009（3）张柱香.机电类专业毕业设计指南[M].北京机械工业出版社.2003（4）李正吾等.机电一体化技术及其应用[M].机械工业出版社.1990（5）刘海兰、李小平.机械识图与制图[M].清华大学出版社.2009学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告自动控制机械手结构设计目录摘要 (IV)Abstract (IV)第一章绪论 (1)1.1机械手的发展 (1)1.2机械手的分类 (1)1.3机械手的组成 (2)1.4机械手的技术参数 (4)第二章机械手的设计要求及尺寸计算 (5)2.1机械手的抓取手指设计要求及尺寸计算 (5)2.2机械手手臂的设计要求及尺寸计算 (6)2.3机械手机身的设计要求及尺寸计算 (7)2.4机械手转台设计要求及尺寸计算 (8)第三章机械手的零件图纸及装配图 (11)3.1机械手腕零件图 (11)3.2机械手臂零件图 (11)3.3机械手机身与连接部分零件图 (12)3.4机械手转台及底座图纸 (14)3.5机械手装配图 (16)第四章机械手的三维成型 (18)4.1机械手的手腕三维成型 (18)4.2机械手手臂三维成型 (18)4.3机械手的机身三维成型 (19)4.4机械手的连杆三维成型 (19)4.5机械手的连接块三维成型 (20)4.6机械手的转台三维成型 (21)4.7机械手的整体三维成型 (21)第五章结束语 (22)参考文献 (24)答谢辞 (25)摘要本设计中研究的是一个三自由度的机械手，文中首先介绍了机械手的分类组成，描述了机械手对现在工业的应用及影响。
毕业设计(论文)-五自由度桁架机器人的机械结构设计[管理资料]
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目录1 绪论 0 0 (1) (1) (1) (1)本文研究主要内容 (2)2 机器人机构总体方案设计 (3) (3) (3) (3) (5) (5) (5)工作范围（工作半径） (6)桁架机器人材料的选择 (6) (7) (7)机构整体设计 (8)3 桁架机器人气爪结构设计 (9) (9) (10) (11) (13) (16)直线滚动导轨副的计算、选择 (27) (29) (29) (32) (33)总结 (44)致谢 (45)参考文献 (46)全套设计请加197216396或401339828机器人是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。
采用机器人是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。
它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。
机器人可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。
工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用机器人是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。
本课题的主要内容是采用机器人代替人来进行抓取作业，机器人可以代替很多重复性的体力劳动，从而减轻工人的劳动强度，提高生产效率。
结合设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题。
并且在设计中融入自己的想法和构思，提高自己的创新能力。
尽力使机器人使用方便，结构简单。
关键词：机器人；结构设计；步进电机；回转1 绪论随着人类科技的进步，社会经济的发展，机器人学成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。
它体现了光机电一体化技术的最新成就，机器人作为其中的佼佼者更是发挥了不可磨灭的作用。
在人类社会中，凡是有机械活动的地方，都能看到机器人的身影。
机器人产品的应用已经由核工业和军事科技等高端科学领域向医疗、农业甚至是服务娱乐等民用领域发展了，并且各式各样的机器人正在涌现出来，以惊人的速度延伸到人类活动的各个领域。
毕业设计论文说明书：多自由度机械手设计(五个自由度)
6 液压系统的设计 ................................................................................................ 23
6.1 基本回路的选择............................................................................................ 23 6.2 液压元件的选择与校核................................................................................ 23 6.2.1 液压泵的选择...................................................................................... 23 6.2.2 液压泵所需电机功率的确定.............................................................. 25 6.2.3 液压阀的选择...................................................................................... 25 6.2.4 液压辅助元件的选择原则.................................................................. 26 6.2.5 油箱容量的确定.................................................. 错误！未定义书签。 6.2.6 液压原理图.......................................................... 错误！未定义书签。
服务机器人手臂关节结构设计说明书毕业设计论文
摘要机械手是一门涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个方面的学科，它代表了机电一体化的最高成就。
现今，机械手已经运用到各个领域，特别是在装配作业方面。
在装配机械手中，平面关节型装配机械手（即SCARA型）是应用最广泛的一种装配机械手。
本课题提出设计一种服务机械手，用于电子元器件等的装配，在分析国内外SCARA产品基础上，经过不同方案的比较，在确定了最优方案后通过认真的计算，仔细的校核，使设计结构简单、运行可靠、经济合理，能满足教学实验等需要，对于更好地熟悉和掌握相关课程具有重要的意义。
本文设计的是一种小型服务装配机械手，主要对这种机械手进行结构方面的设计。
本文设计的SCARA机器人具有以下特点：通用性好、体积小、重量轻、外形美观、成本低，对其本体的可行方案进行了充分的研究后，设计成具有多个自由度的结构，由机身、大臂、小臂及手腕组成，谐波减速器、齿轮、丝杠螺母等组成了机械手简单可靠的传动方案。
该电机的多个关节均采用步进电机驱动，具有控制简单、成本低的特点。
关键词：工业机械手自由度机器人AbstractRobot is a kind of science related to many other ones such as computer science, mechanism, electronics, automation control and artificial intelligence. Now, robots are used in many fields, especially in the aspect of assembly task. It represents the up-most level of mechatronics. Among assembly, plane articulated assemblyrobot (SCARA manipulator) is used most widely.This topic puts forward designing a kind of assemble robot, used for an assemble electronics component, after analy domestic and international SCARA, the surface of sphere SCARA etc. Through compare with different project. After making sure superior project, though the careful calculation and check.Make design with simple structure,credibility circulate, reasonable cost, can satisfy the teaching experiment etc..The presented SCARA manipulator in this paper is a pint-sized assembly robot, where the structure of SCARA manipulator is designed. The presented SCARA manipulator in this paper has following characters: good universality, small volume, light weight, beautiful appearance and low cost, so the structure of robot is fully considered which has four freedoms and is consisted of comprises base, big arm, small arm and wrist. The simple reliable transmission scheme of SCARA manipulator is composed of harmonic deceleration and gear wheel and feed screw. The four joints are all driven by stepping motors, which has the characters of simple control and low cost.Keyword: Industrial robots Freedom Robot毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
关节型机器人的结构设计及其运动学分析共3篇
关节型机器人的结构设计及其运动学分析共3篇关节型机器人的结构设计及其运动学分析1关节型机器人是一种机器人，它通过关节连接来实现运动。
这种机器人的动作比较灵活，因为它们可以在任何方向上旋转和进行其他运动。
在这篇文章中，我们将详细介绍关节型机器人的结构设计以及关节型机器人的运动学分析。
1.结构设计关节型机器人的结构设计通常由关节、链节和执行器组成。
执行器通常用于控制关节的旋转，链节是连接关节的部分，而关节则是连接链节和执行器的部分。
关节可以是旋转关节，旋转关节可以使机器人以一个轴旋转；也可以是平移关节，平移关节可以使机器人上下或前后移动。
此外，还有万向节，可以使机器人在任何方向上旋转。
链节可以是线性链节或旋转链节。
线性链节将机器人的每个部分连接在一起，而旋转链节则可以使机器人上下或前后移动。
执行器可以是电动或气动，用于控制机器人的运动。
执行器可以使用电机或其他控制系统，以改变关节的位置或旋转。
2.运动学分析关节型机器人的运动学分析涉及到机器人的运动学参数的推导。
这些参数包括关节角度、链节的长度等等。
运动学分析是设计和控制关节型机器人的重要步骤。
关节角度是指每个关节相对于中心轴线的角度。
这些角度可以用来计算机器人的位置和方向。
链节的长度是连接各个关节的链节的长度。
这些长度可以通过测量所需的距离来确定。
在运动学分析过程中，需要确定机器人的末端位置和方向。
这可以通过测量机器人的位置和角度来完成。
此外，还需要计算各个部分的速度和加速度，以便更好地控制机器人。
在运动学分析的过程中，需要考虑各种因素，如摩擦、重力等。
这些因素会影响机器人的运动，需要用仔细的计算方法进行处理。
总体而言，关节型机器人的结构设计和运动学分析需要仔细考虑，设计师需要仔细测量各个部件的尺寸和相对位置，以确保机器人的正常运作。
在设计和控制机器人时，需要仔细考虑各种因素，例如摩擦、重力和惯性等，以确保机器人可以准确地执行其任务。
关节型机器人的结构设计及其运动学分析2关节型机器人是一种基于多自由度（DOF）的机器人，关节型机器人的运动自由度非常大，可以完成多种复杂的动作。
7自由度工业机器人机械结构毕业设计(全套图纸)资料
7自由度工业机器人机械结构设计摘要7 自由度工业机器人以工作范围大、动作灵活、结构紧凑、能抓取靠近机座的物体等特点备受设计者和使用者的青睐。
由于有一个冗余自由度，很容易在确保最佳焊接姿势的同时，避免工件以及夹具对机器人工作臂的干扰。
本论文首先根据机器人持重3kg、工作范围1434mm、本体重量150kg，确立机器人为S腰部回转、L小臂摆动、E大臂回转、U臂部俯仰、R腕部扭转、B 腕部俯仰、T腕部回转的7自由度关节型弧焊机器人的总体结构；分析机器人的各个关节在转动惯量、角速度、加速度等技术指标下的工作状况，确定7个关节都采用交流电机驱动、机器人手臂专用减速器传动，同时B、T腕部关节还用到同步带传动。
通过计算各关节所需电机的功率和转矩、减速器的减速比、同步带的要求并选型；用UG NX6.0画出机器人的各关节三维仿真模型，并装配成型。
本课题研究具有广泛的实际意义和应用前景。
设计的7自由度工业机器人为后续的机器人动力学分析和运动控制提供了参考依据，并可以做进一步的研发。
关键词：7自由度，工业机器人，机械结构Abstract7 dof industrial robots with large scope of work, flexible, compact structure, cangrab the object near the base are famous among so much designers and users. Becausethere is a redundant freedom, it is easy to ensure the best welding position at the sametime, avoid workpiece and fixture work on the robot arm interference.In this thesis, according to the robot puts up 3kg, the scope of work is 1434mm,body weight is 150kg,establish 7 dof joint structure of arc-welding robot including Swaist, L arm swing, E arm rotation, U pitching arm, R wrist turn, B wrist pitch, T wristrotation. Analysis of the various robot joints in moment of inertia, angular velocity,acceleration and other technical indicators of the work under the conditions identifiedseven joints driven by AC motor, the robot arm dedicated reducer drive, while B, Twrist joint is also used in synchronous belt drive. Required by calculating the jointmotor power and torque, reduction ratio reducer, belt requirements and selection; robotwith UG NX6.0 draw three-dimensional simulation model of each joint, and assemblymolding.This research has extensive practical significance and application prospect. 7 dofindustrial robots designed for the follow-up dynamics analysis and motion control andprovide a reference, and can do further research and development.Key words: 7 dof, industrial robot, mechanical structure目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外工业机器人的发展概况 (2)1.2.1 国内外工业机器人的发展现状 (2)1.2.2 工业机器人的发展趋势 (4)1.3 课题来源 (5)1.4 主要研究内容 (6)第二章7自由度工业机器人总体方案设计 (7)2.1 机器人机械设计的特点 (7)2.2 与机器人有关的概念 (7)2.3 机器人的基本技术要求 (9)2.4 机器人手臂结构型式 (10)2.5 机器人结构方案的分析 (12)2.5.1 7自由度工业机器人的外形结构设计 (12)2.5.2 7自由度工业机器人的关节结构设计 (15)2.6 机器人的驱动方式的选择 (19)2.7 7自由度机器人的控制系统 (20)2.7.1 7自由度工业机器人控制系统硬件部分 (20)2.7.2 7自由度工业机器人控制系统软件部分 (21)2.8 本章小结 (21)第三章7自由度工业机器人结构设计 (22)3.1 引言 (22)3.2 减速器类型选择 (23)3.3 同步带类型选择 (24)3.4 机器人结构设计 (25)3.4.1 T腕部回转关节交流伺服电机和减速器、同步带的选择 (25)3.4.2 B腕部摆动关节交流伺服电机和减速器、同步带的选择 (30)3.4.3 R回转关节交流伺服电机和减速器的选择 (36)3.4.4 U回转关节交流伺服电机和减速器的选择 (38)3.4.5 E回转关节交流伺服电机和减速器的选择 (40)3.4.6 L摆动关节交流伺服电机和减速器的选择 (42)3.4.7 S腰部回转关节交流伺服电机和减速器的选择 (44)3.4.8 电机、减速器、同步带选型总表 (47)3.5 电机型号 (48)3.5.1 SGMGH系列1500转电机 (48)3.5.2 SGMPH系列3000转电机 (49)3.6 本章小结 (51)第四章7自由度工业机器人三维结构设计 (52)4.1 机器人各个关节三维图 (52)4.1.1 底座造型图 (52)4.1.2 S腰部回转关节造型图 (53)4.1.3 L小臂摆动关节造型图 (56)4.1.4 E大臂回转关节造型图 (60)4.1.5 U臂部俯仰关节造型图 (60)4.1.6 R腕部扭转关节造型图 (61)4.1.7 B腕部俯仰关节造型图 (62)4.2 机器人装配图 (65)4.3 本章小结 (66)第五章结论和展望 (67)5.1 结论 (67)5.2 技术经济分析报告 (68)5.2.1 技术可行性分析 (69)5.2.2 技术优越性分析 (69)5.3 展望 (69)参考文献 (71)致谢 (73)声明 (74)第一章 绪论1.1 课题背景机器人是典型的机电一体化装备，除了在制造业、农业、医疗、海洋开发、航天工程等方面得到了越来越广泛的应用之外，也渗透到人们生活的各个方面， 随着工业机器人向更深、更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人 的应用范围还在不断地扩大。
毕业论文气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析
3.2.3第三肩关节结构参数设计……………………………………………………22
3.3肘关节结构参数设计…………………………………………………………………23
3.3.1X轴方向上的结构参数设计……………………………………………………23
The problem this passage mainly resolves----mechanical design and simulation.
The main content ofthis subject:
(1) Design thejointstructure of pneumaticmanipulator;
人类关节具有目前机器人所不具备的优良特性，既可以实现较准确的位置控制又具有很好的柔顺性。这种特性主要是由关节所采用的对抗性肌肉驱动方式所决定的。目前模仿生物关节的驱动方式在仿生机器人中得到越来越多的应用。在这种应用中为得到类似生物关节的良好特性，一般都采用具有类似生物肌肉特性的人工肌肉。
气动肌肉是人工肌肉中出现较早、应用较广泛的一种驱动器，具有重量轻、结构简单及控制容易等优点，在类人机器人、爬行机器人及康复辅助器械中得到了应用。其基本应用形式大都采用一对气动肌肉组成关节的方式。气动肌肉最简单和最常见的使用方式是利用一对气动肌肉以生物体中拮抗肌的形式驱动关节，这种方式克服了气动肌肉变化长度较小的缺点，能够实现大的转动位移。而且由于其类似生物体驱动关节的方式，因此具有刚度和位置能独立控制等仿生关节具有的优点。
4.3.3肘关节X轴方向的运动仿真及分析……………………………………………29
4.3.4肘关节Y轴方向的运动仿真及分析……………………………………………30
关节机器人毕业设计说明书[管理资料]
![关节机器人毕业设计说明书[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/6984a01c4afe04a1b171debc.png)
目录第一章绪论 (1)引言 (1)机器人的特点 (1)机器人的构成与分类 (1)国内外机器人技术的发展现状 (2) (4)、基本要求与方法 (6)第二章机器人传动方案设计 (7)机器人的工作要求 (7)机器人驱动方式的选择 (8)液压驱动 (8)气压驱动 (9)电机驱动 (9) (10)减速装置的对比分析与选择 (10)行星齿轮传动 (10) (11)机器人传动方案的确定 (15) (15)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 (17)腕部俯仰关节带传动设计 (17) (20)同步齿形带传动设计 (21)第一关节轴的设计及校核 (23)伺服电机的选择 (23)轴的结构设计计算 (23)轴的校核 (26)轴的工作图 (28) (28) (29)伺服电机的选择 (29)轴的结构设计计算 (30)轴的校核 (31)轴的工作图 (34) (34)第四章总结 (36)致谢................................................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献. (37)第一章绪论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。
机器人的特点机器人最显著的特点有以下几个:：生产自动化的进一步发展是柔性自动化。
工业机器人结构毕业设计任务书
毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：3-DOF工业机器人结构设计II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：根据对工业3自由度机器人的总体结构及传动系统的分析和探讨，按照下列技术要求，基于Auto CAD软件完成机器人的结构设计。
主要设计要求如下：第一轴：转动角速度为90 /s，转角范围为0～270底座：能够实现第一臂转角(0～270 )转角范围控制I I I、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：1. 开题报告，外文资料翻译2周3月1日~3月12日2.机器人本体的组成方案设计2周3月15日~3月26日3.第一臂、底座的结构分析与设计4周3月29日~4月23日4. Auto CAD软件平台上建立各零部件与装配图4周4月26日~5月21日5.毕业论文整理及答辩准备3周5月24日~6月10日Ⅳ、主要参考资料：【1】孙桓等主编.机械原理(第六版) .高等教育出版社，2001【2】马香峰主编.工业机器人的操作机设计. 冶金工业出版社 ,1996【3】宗光华张慧慧译.机器人设计与控制. 科学出版社， 2004【4】郑笑级工业机器人技术及应用[M]. 北京：煤炭工业出版社，2004【5】Y.Fujimoto and A.kawamura.Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation walking Robot Incuding Environmental Force Interaction. IEEE Robbtics and Automnation Magzuine,1998,5(2):33～42机械设计制造及其自动化专业 0781052 19班学生（签名）：填写日期：2010 年 3 月 1 日至2010年 6 月10 日指导教师（签名）：助理指导教师(并指出所负责的部分)：专系主任（签名）：。
北华航天工业学院毕业论文任务书
应用设计
）
其 他（ ）
注：请直 接在所属 项目括号 内打“√”
总体设计要求及技术要点：
机械臂是工业机器人的主体，其操作灵活，运动精度高，已广泛应用于机加、装 配、拾取、传输等多种场合。机械臂由执行机构、驱动机构和控制系统组成。减速机 构是机械臂系统中成本占比最高的的组成部分，直接影响机械臂系统的整体性能。本 课题要求学生熟悉机械臂的组成和工作原理，针对某企业应用的移动机器人设计机械 臂的减速机构，该机械臂的关节结构形式为偏置式配置。学生需完成下列工作：
北华航天工业学院 毕业设计(论文)任务书(理工类)
学生姓名：
专 业：飞行器制造工程 班 级：
学 号：
指导教师：
职 称：
毕业设计(论文)题目： 工业机器人机械臂偏置减速机构设计
题目来源
教师科研 纵向课题（ ） 课 题 横向课题（ ） 教师自拟课题 ）
学生自拟课题（ ）
完成时间：
题目类型
理论研究（ ）
应用研究（ ）
1、机械臂零部件设计 2、机械臂驱动部分设计 3、机械臂传动部分设计 4、机械臂虚拟装配 5、静态干涉检查和机构运动干涉检查 6、机械臂减速传动机构总体装配
工作环境及技术条件： 三维 CAD 软件；机械原理与机械设计；CAE 软件；运动仿真
工作内容及最终成果： 1、机械臂零部件的 CAD 模型建立 成果形式：图纸 2、机械臂总体装配图 成果形式：图纸 3、机械臂驱动和传动部分仿真 成果形式：AVI 文件 4、机械臂整体工作仿真 成果形式：AVI 文件 5、编制设计说明书 成果形式：说明书一册
时间进度安排：
1、准备各种资料，完成总体方案设计； 2 周 2、机械臂零部件的 CAD 模型设计；2 周 3、机械臂驱动部分装配及仿真；1 周 4、机械臂传动部分装配及仿真；1 周 5、机械臂整体装配及功能校验；2 周 6、完成设计说明书一份： 2 周
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北京石油化工学院
毕业设计（论文）任务书
学院（系）机械工程学院专业机械电子工程班级机电081 学生姓名张少辉指导教师/职称王殿君/副教授
1.毕业设计（论文）题目
7自由度工业机器人腰部S，L关节结构设计及静力学分析
2.任务起止日期：2011 年2 月21 日至2011 年 5 月27 日
3.毕业设计（论文）的主要内容与要求
（含课题简介、任务与要求、预期培养目标、原始数据及应提交的成果）
目前，由于工业机器人具有优越的机动性和灵活性而倍受青睐，并在许多场合投入实际应用。
为了适应不同环境下的应用，工业机器人的机械本体、控制系统硬件和软件结构也不相同。
本题目“7自由度工业机器人腰部S，L关节结构设计及静力学分析”就是对具体设计七自由度工业机器人部分关节的机械本体结构。
主要内容包括：编写设计计算说明书和结构设计部分。
其中编写设计计算说明书包括以下内容：
(1)概述：有关资料综述，设计目的与主要内容（5000字以上）；
(2)总体设计方案说明：技术路线、开发手段、系统组成与功能；
(3)计算部分：工业机器人机械部分校核计算；
(4)参考文献15篇以上（包括与本论文有关的3-5篇英文文献）；
(5)外文翻译（约2万英文字符的外文文献，约合3000汉字的译文）；
(6)毕业设计论文（说明书），要求300字左右中文摘要；英文摘要约250个实词。
结构设计部分包括以下内容：
(1)对机器人机械系统的重要零件进行校核。
(2)绘制机器人机械系统的三维总装图。
预期培养目标：在设计过程中，使学生深入了解其工作原理，培养了学生的创新、动手、总结提炼、分析问题解决问题等科研工作的能力和素质，培养学生的实践能力和对相关软件的操作能力。
题目难度适中。
应提交的成果包括：英文翻译原文及译文、毕业设计论文、设计图纸、
毕业设计日记、任务书及进度表。
4.主要参考文献
(1)刘双伟,王克鸿.发展弧焊机器人自动焊接技术的途径.机械制造与自动化,2004,33(2):12-15
(2)刘成良，张为公.R V12L6R焊接机器人运动正解及计算机仿真系统[J]:东南大学学报.2003,21(6):63-68
(3)王启智,徐心和.PUMA机械手逆运动方程的推导方法及求解[J]:机器人.1998,3:81-87
(4)徐向荣,马香峰.机器人动力学的一种通用算法－动力学算法的导出.机械科学与技术,1995,14(4):36-40
5.进度计划及指导安排
(1)2011年2月21日-2011年3月13日（1-3周）：收集整理项目相关资料；认真领会设计任务，调研、查阅15篇以上的文献。
(2)2011年3月14日-2011年3月20日（4周）：收集、分析、整理文献资料，写文献综述：外文资料的整理、翻译2万字符左右的外文资料；并作开题报告。
(3)2011年3月21日-2011年3月27日（5周）：确定7自由度工业机器人腰部S，L关节结构设计总体方案。
(4)2011年3月28日-2011年4月10日（6-7周）：对工业机器人腰部S，L关节进行校核。
(5)2011年4月11日-2011年5月1日（8-10周）：对机器人腰部S，L 关节电机、减速机进行选型，用UG软件对机器人腰部S，L关节进行三维建模、装配，并绘制二维工程图。
(6)2011年5月2日-2011年5月15日（11-12周）：对7自由度工业机器人腰部S，L关节进行静力学分析。
(7)2011年5月16日-2011年5月27日（13-14周）：撰写毕业论文，提交相关资料，进行答辩。
任务书审定日期年月日系（教研室）主任（签字）
任务书批准日期年月日教学院（部、系）院长（签字）
任务书下达日期年月日指导教师（签字）
计划完成任务日期年月日学生（签字）。