四自由度机器人设计及分析

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毕业设计论文-四自由度的工业机器人机械手设计说明书

摘要

在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

关键词：机器人，示教编程，伺服，制动

ABSTRACT

In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.

四自由度机器人手臂工作空间分析

四自由度机器人手臂设计

---工作空间分析

050696135 张东红指导老师：刘铁军讲师

第1章绪论

1．1 机器人的概念

我们一直试图为自己的研究对象下一个明确的定义----就象其他所有的技术领域一样----始终未能如愿。关于机器人的概念，真有点像盲人摸象，仁者见仁，智者见智。在此，摘录一下有代表性的关于机器人的定义：

牛津字典：

Automation with human appearance or functioning like human

科幻作家阿西莫夫（Asimov）提出的机器人三原则：

第一，机器人不能伤害人类，也不能眼见人类受到伤害而袖手旁观；

第二，机器人必须绝对服从人类，除非人类的命令与第一条相违背；

第三，机器人必须保护自身不受伤害，除非这与上述两条违背；

日本著名学者加藤一郎提出的机器人三要件：

1．具有脑、手、脚等要素的个体；

2．具有非接触传感器（眼、耳等）和接触传感器；

3．具有用于平衡和定位的传感器；

世界标准化组织（ISO）

机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。

细细分析以上定义，可以看出，针对同一对象+所做的定义，其内涵有很大的区别，有的注重其功能，有的则偏重与结构。这也就难怪对同一国家关于机器人数量的统计，不同资料的数据会很大差别。

虽然现在还没有一个严格而准确的普遍被接受的机器人定义，但我们还是希望能对机器人做某些本质性的把握。

首先，机器人是机器而不是人，它是人类制造的替代人类从事某种作业的工具，它只能是人的某些功能的延伸。在某些方面，机器人可具有超越人类的能力，但从本质上说机器人永远不可能全面超越人类。

仿人机器人四自由度机械臂的设计与性能分析

仿人机器人是一种能模拟人类动作和行为的机器人，其中的机械臂是仿人机器人的重要组成部分。本文将介绍一种具有四自由度的仿人机器人机械臂的设计和性能分析。

四自由度的机械臂由四个关节组成，分别为肩关节、肘关节、腕关节和手腕关节。各关节通过电机和传动装置实现驱动，从而使机械臂能够进行多种灵活的运动。机械臂的末端装有夹爪，以便进行抓取和放置物体的操作。

在设计过程中，需要考虑机械臂的结构和材料选择。由于仿人机器人需要模拟人类的动作和行为，因此机械臂的结构要尽可能接近人的手臂结构。机械臂需要具备足够的刚度和强度，以支撑起机械臂自身的重量和负荷物体的重量。在选择材料时，需要选择具有高强度和轻质的材料，如铝合金或碳纤维复合材料。

在性能分析方面，可以从以下几个方面进行考虑。首先是机械臂的工作空间和有效载荷。工作空间是指机械臂能够覆盖的三维空间范围。有效载荷是指机械臂能够携带的最大负荷。这两个指标直接影响机械臂的应用范围和功能。

其次是机械臂的运动精度和重复定位精度。运动精度是指机械臂在执行任务时的定位精度。重复定位精度是指机械臂多次执行相同任务时的定位精度。这两个指标直接影响机械臂的控制精度和稳定性。

还可以考虑机械臂的速度和加速度性能。速度和加速度决定了机械臂的响应速度和运动灵活性。高速度和加速度可以提高机械臂的工作效率和响应时间。

设计和性能分析是仿人机器人四自由度机械臂研究的重要内容。通过合理的设计和充分的性能分析，可以使机械臂具备较高的工作效率和精度，提高仿人机器人的实用性和应用范围。

四自由度机器人反解

1.四自由度机器人反解的概念

四自由度机器人反解是指已知机器人末端执行器的姿态和位置，需要计算出机械臂各个关节的角度，以便机械臂能够完成特定的工作。

2.四自由度机器人反解的基本原理

四自由度机器人的姿态可以用三个欧拉角以及末端执行器的坐标来表示。然后，可以使用正逆运动学的方法来计算机械臂各个关节的角度。

正运动学是指已知各个关节的角度和机械臂的初始姿态，来计算机械臂末端执行器的位置和姿态。而反运动学则是相反的——已知机械臂的末端执行器的位置和姿态，来计算各个关节的角度。

3.四自由度机器人反解的计算方法

四自由度机器人的反解可以使用雅克比矩阵或牛顿-拉夫森方法来计算。首先，通过正运动学来确定机械臂的末端执行器的位置和姿态，并计算出雅克比矩阵或牛顿-拉夫森方法中需要的其他参数。

然后，使用逆矩阵来计算雅克比矩阵的逆矩阵，或者使用牛顿-拉夫森方法来迭代计算机械臂各个关节的角度，直到误差满足要求为止。

4.四自由度机器人反解的应用

四自由度机器人反解在许多工业应用中被广泛应用，如在制造业中的精密加工、自动化生产线中的零件组装、以及医疗设备中的手术操作等领域，都需要机器人反解来协助完成工作。

在未来，随着人工智能和机器人技术的不断发展，四自由度机器人反解的应用将会更加广泛，并且会在许多领域中发挥越来越重要的作用。

《精心整理》四自由度机器人毕业设计论文要点

四自由度工业机器人毕业设计

摘要

近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。

本文简要介绍了工业机器人的概念，机器人的组成和分类，机器人的自由度和坐标形式，气动技术的特点。对机器人进行总体方案设计，确定了机器人的坐标形式和自由度，确定了机器人的技术参数。同时，设计了机器人的夹持式手部结构，设计了机器人的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机器人的手臂结构。

设计出了机器人的气动系统，绘制了机器人气压系统工作原理图，对气压系统工作原理图的参数化绘制进行了研究，大大提高了绘图效率和图纸质量。

关键词：工业机器人，机器人，气动，单片机控制

ABSTRACT

In the past twenty years, robotic technology is developing very fast, all sorts of use robots in various fields can be used widely. Our country in the research and application of robots and industrial countries, there is still a gap compared, therefore, the research and design various USES robots especially industrial robots, promote the use of robots is a realistic significance.

机械设计四自由度机器人

机器人在现代工业生产中发挥着重要的作用，它能够替代人工完成一

些重复性的、危险性的和精确度高的工作。在众多机器人中，四自由度机

器人是一种常见且广泛应用的机器人，它具有较好的灵活性和适用性，能

够适应不同工作任务的需求。

四自由度机器人是指机器人系统具有4个运动自由度，即可以在三维

空间内进行四种基本运动：平移运动、旋转运动、摆动运动和夹持运动。

这种设计使得四自由度机器人具有更强的机械臂灵活性和适应性，能够完

成更多种类的工作任务。

在四自由度机器人的设计中，需要考虑机器人的结构和运动机构的设计。机器人的结构是指机器人整体的组成和布局，包括机械臂、末端执行器、控制系统等。通常，机器人的结构应该具备轻便、稳定和易操作的特点，以保证机器人在工作中具有高效性和可靠性。

在机器人的运动机构设计中，需要选择合适的传动机构和电机驱动系统。传动机构是机器人运动的关键，影响着机器人的运动精度和可靠性。

常见的传动机构包括直线传动、旋转传动等，可以根据具体的工作任务选

择合适的传动机构。另外，电机驱动系统在机器人运动中起到了关键作用，电机的选择和驱动方式根据工作需求确定。

四自由度机器人广泛应用于各个领域，如工业生产、医疗器械、电子

产品等。它可以完成一些重复性的、危险性的和精确度高的工作，提高工

作效率和质量。以工业生产为例，四自由度机器人能够完成装配、焊接、

喷涂等工作，取代人工操作，降低了工作强度和安全风险。

总之，四自由度机器人是一种常见且广泛应用的机器人，它具备较好的灵活性和适应性，能够适应不同工作任务的需求。在机器人的设计中，需要考虑机器人的结构和运动机构的设计，以保证机器人在工作中具有高效性和可靠性。四自由度机器人在各个领域发挥着重要的作用，提高了工作效率和质量，推动了现代工业的发展。

仿人机器人四自由度机械臂的设计与性能分析

一、机械臂的设计

仿人机器人四自由度机械臂的设计需要考虑多个方面的因素，包括结构设计、运动学

设计、控制系统设计等。

1. 结构设计

机械臂的结构设计是其设计的基础，需要考虑到机械臂的负载能力、稳定性和灵活性。首先要确定机械臂的长度、负载能力以及工作范围，然后根据这些参数设计出合适的结构。通常，仿人机器人的机械臂会模仿人体的肢体结构，因此可以参考人体的骨骼结构设计机

械臂的连接方式和关节转动范围。

2. 运动学设计

机械臂的运动学设计是指确定机械臂的运动范围、姿态和关节角度等参数。在设计过

程中，需要考虑到机械臂的可达空间、运动学逆解和轨迹规划等问题，以确保机械臂能够

在工作空间内完成自如的运动。

3. 控制系统设计

控制系统设计是机械臂设计的另一个重要方面，通过合理的控制系统设计，可以实现

机械臂的精确控制和灵活运动。控制系统通常包括传感器模块、执行机构和控制算法等组

成部分，需要根据机械臂的具体应用场景选择合适的控制方案。

二、机械臂的性能分析

机械臂的性能对其应用效果具有重要影响，因此需要对机械臂的性能进行全面的分析

和评估。

1. 负载能力

机械臂的负载能力是指其能够承受的最大负载大小，在设计过程中需要根据实际应用

场景确定负载能力，并进行相应的结构设计和材料选择。

2. 精度和重复定位精度

机械臂在工作过程中需要具备一定的精度和重复定位精度，以确保工作结果的准确性

和一致性。因此需要对机械臂的传动系统、控制系统和传感器系统等方面进行精细化设计

和优化。

3. 动态性能

机械臂的动态性能包括其运动速度、加速度和响应速度等参数，这些参数直接影响机械臂的工作效率和响应能力。在设计过程中需要合理选择执行机构和控制系统，以提高机械臂的动态性能。

仿人机器人四自由度机械臂的设计与性能分析

仿人机器人四自由度机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的机器人，具有广泛的应用

前景。本文将对该机械臂的设计和性能进行分析。

我们需要确定机械臂的设计参数，包括长度、质量和关节间的夹角。根据人类手臂的

长度和关节运动范围，可以确定机械臂的长度和夹角。考虑到机械臂的负载能力和稳定性，需要选择适当的质量和材料。

设计完成后，我们需要对机械臂的性能进行分析。机械臂的运动范围是一个重要的性

能指标。通过调整关节的夹角，可以使机械臂能够完成不同的运动任务。机械臂的精度也

是一个重要的性能指标。通过控制各个关节的转动角度，可以使机械臂能够达到较高的运

动精度。

机械臂的力矩和速度也是需要考虑的性能指标。机械臂的力矩决定了其负载能力，通

过增加关节的大小和材料强度，可以提高机械臂的力矩。而机械臂的速度将决定其工作效率，通过优化关节的传动机构和增加电机的功率，可以提高机械臂的速度。

机械臂的稳定性也是一个需要考虑的性能指标。通过增加机械臂的质量和设计合理的

结构，可以提高机械臂的稳定性。通过采用合适的控制算法，可以实现机械臂的稳定控

制。

仿人机器人四自由度机械臂的设计与性能分析是一个综合考虑机械结构、动力学和控

制算法等方面的问题。通过合理的设计和优化，可以实现机械臂的高精度、高速度和稳定性，并为各种应用领域提供有效的解决方案。

四自由度scara机器人系统机构设计及运动学分析

ＷＡＮＧＨａｉ￣ｆｅｎｇꎬ ＹＩＮＢｉｎꎬ ＬＵＯＲｕｉ￣ｊｉｅꎬ ＷＡＮＧＸｉｎ￣ｇａｎｇ
( ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙａｔＱｉｎｈｕａｎｇｄａｏꎬ Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６００４ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｌａｂｏｒａｔｏｒｙꎬ ｔｈｅｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆＳＣＡＲＡｒｏ￣
数值解和封闭解?baker等研究了冗余机械臂的数值逆解?tsai等研究了通用的6自由度和5自由度的机械臂的数值解?nakamura等研究了适用了机器人控制的带有奇点鲁棒控制的数值逆解?封闭解是基于解析形式的解法?其又可分为代数法和几何法?黄晨华研究了几何法求解机器人运动学逆解3?本研究以4自由度scara机器人为例?在solidworks环境下进行机器人本体设计与传动结构优化?并以运动学模型为基础进行轨迹验证4?1scara机器人系统结构设计scara机器人由基座大臂小臂和腕部组成?基座与大臂间连接称为肩关节?大臂与小臂间连接称为肘关节?小臂与腕部间连接称为腕关节5?3个关节中?肩关节为沿z轴的移动自由度?肘关节与腕关节均为绕z轴的转动自由度?其中?腕部包含两个绕z轴的转动自由度?分别控制腕部的转动与机器人末端执行器的转动6?滚珠丝杆传动适用于轻载高精度场合?同步齿形带传动具有精度高中心距大承载能力强等优点7?目前?机器人传动系统中普遍使用减速器?但相对于传统精密传动系统?其结构复杂体积大质量大成本高8?因此?本文scara机器人肩关节采用滚珠丝杆传动?其余关节采用同步齿形带传动?各关节具体传动结构如下

仿人机器人四自由度机械臂的设计与性能分析

随着人工智能和机器人技术的发展，仿人机器人在工业、医疗、服务等领域得到了广泛应用。仿人机器人的机械臂部分是实现其运动和操纵功能的重要组成部分。本文将对仿人机器人四自由度机械臂的设计与性能进行分析。

仿人机器人的机械臂一般由多个自由度的关节连接而成。四自由度机械臂指的是机械臂的关节个数为四个，每个关节都能绕特定轴向进行运动。这样的设计可以实现机械臂在三维空间内的灵活运动。

在设计方面，首先需要确定机械臂的结构和尺寸。机械臂的结构可以采用串联或并联结构。串联结构是指将多个关节依次串联起来，其中每个关节都有一个自由度。并联结构则是将多个关节通过某个平台连接在一起，各个关节之间可以同时进行运动。根据具体应用需求和工作环境，选择合适的结构。

需要确定机械臂各个关节的类型和参数。常见的关节类型有旋转关节和滑动关节。旋转关节可以实现物体的旋转运动，滑动关节可以实现物体的平移运动。通过确定关节的类型和参数，可以进一步确定机械臂的运动范围和灵活度。

在性能分析方面，主要包括静态和动态性能的分析。静态性能分析是指对机械臂在不同位置和姿态下的稳定性进行评估。评估方法可以采用力矩的计算和力学模型的建立，以确定机械臂能够承受的最大负载和最大力矩。动态性能分析是指对机械臂的运动速度和加速度进行评估。评估方法可以采用运动学和动力学模型的建立，以确定机械臂的最大运动速度和最大加速度。

还需要对机械臂的精度和重复定位精度进行分析。精度是指机械臂能够达到的目标位置和姿态与实际位置和姿态之间的差距。重复定位精度是指机械臂在多次运动中能够保持的位置和姿态的稳定性。评估方法可以采用传感器测量和误差分析的方法，以确定机械臂的精度和重复定位精度。

四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现

首先，四自由度多用途气动机器人的结构设计包括机器人的机械结构和气动元件的选择。机械结构应尽量简单、紧凑，以减少机器人的体积和重量。同时，机械结构应该能够实现机器人的各种运动，如平移、旋转和弯曲等。为了实现这些运动，可以采用链式结构或并联结构。链式结构由多个连接件组成，通过连接件的运动实现机器人的运动。并联结构由多个执行器和驱动器组成，每个执行器驱动机器人的一个运动自由度。气动元件的选择应根据机器人的需求和工作环境来确定，常用的气动元件有气缸和气动执行器等。气动元件具有体积小、重量轻、响应快等优点，适合用于多自由度机器人的驱动。

其次，四自由度多用途气动机器人的控制实现包括机器人的运动规划和运动控制。机器人的运动规划是指确定机器人在工作空间中的轨迹和姿态。一般可以通过运动学模型和逆运动学模型来实现机器人的运动规划。运动学模型描述了机器人的姿态和轨迹之间的关系，逆运动学模型则反过来计算机器人的关节角度和末端姿态。运动控制是指控制机器人按照规划的轨迹和姿态进行运动。控制方法可以采用开环控制或闭环控制。开环控制是通过预先设定的轨迹和姿态来控制机器人的运动，闭环控制则通过传感器反馈来调整机器人的运动。根据机器人的需求和控制精度要求，可以选择适合的控制方法。

综上所述，四自由度多用途气动机器人的结构设计和控制实现是一个相互关联的过程。机械结构应能够实现机器人的各种运动，气动元件的选择应根据机器人的需求和工作环境来确定。机器人的运动规划和运动控制则是必不可少的，可以通过运动学模型和逆运动学模型来实现机器人的运动规划，通过开环控制或闭环控制来实现机器人的运动控制。通过合理的

四自由度工业机器人的本体结构设计和建模

参考文献
３．２Ｉ
ｆ郑长松，２］谢昱北，等￣ｌＷｏｋ２６中文版机郭军，ｏｄｒｓ０ｉ械设计高级应用实例ｌ北京：ＭＩ机械工业￣￣０６２０．Ｉ江洪，３ｌ陆利峰，峥，ＳｌＷｏｓ画演示与运动魏等．ｉｒ动ｏｄｋ分析实例解析北京：机械工业出版社２０．０６『陈幼平，４ｌ马志艳，袁楚明，周祖德．自由度机械手三六维运动仿真研究闭计算机应用研究，０，）０— ２６６：５０（２
（湖南水利水电职业技术学院，湖南长沙４００）１００
摘要：初步探索了“ 以就业为导向，以服务为宗旨” 的职业教育目标要求高职院校的教学要从教学模式、学内容、教教学方式方法上进行教学改革关键词：职业道德、职业素质；创新、创业；以学生为主体；能力目标；一体化教学 “ 以就业为导向，以服务为宗旨” 的职业教育目标，要求高职学生应当具有良好的职业道德和职业素质，应当具有熟练的职业技能，走上职业岗位之后具备持续发展的能力及系统的应用知识，能解决职业岗位上的实际问题，相当一部分学生还应当具有创新和创业的能力，高职院校培养的人才类型是，技术应用型，技术技能型或操作型的高技能人才，不是研究型、设计型人才。所以高职院校的课程内容、教学方法、教学模式就应不同，传统大学课程教学以学科为导向，以知识为目标、以教师为主体、以应试为基础、以逻辑为载体，可以开设理论与实践分离的课程，而职业教育必需以职业活动为导向、以能力为目标、以学生为主体、以素质为基础、以项目为载体，可以开设知识、理论与实践一体化的课程。１改革以教师为主体的教学模式，高职教学要以学生为主体目前高职教师采用的主要是传统的知识传授型课程教学模式，以知识为目标、以教师讲授为主，由概念引入，以逻辑推理为中心，以教师为主体。而许多高职学生不具备上普通大学所需的计算能力，抽象思维能力，表达能力和推理能力，如果按照普通高校的要求教学，学生会认为老师总讲一些没用的东西，讲一些没趣的东西，以为了所得到毕业证，生勉强应付，生的态度又１老学学起师的反感，所以师生间彼此不买账，形成恶性互动，因此，高职教师在课程教学中应充分考虑学生的知识现状，了解学生短处的同时，要找到学在更生的长处，了解学生的兴奋点，在教学中不能一味地教，还要注重学生的学，要通过设置很好的案例，让他们能够想学、学得更好，进一步激发学生的学习兴趣，建立学生的自信心，上学生积极参与动手动脑，以实现师生间的良眭互动。２在教学内容的设计上，以素质为基础，突出能力目标高职院校的学生不是来泛泛地接受知识、积累知识的，而是来学习实用就业能力的，他们要能在未来的职业岗位上解决实际的问题，所以职业教育的内容必须以职业活动为导（下转３８页）

四自由度多用途气动机器人(机器手)结构设计及控制实现

四自由度多用途气动机器人（机器手）结构设计及控制实现
武汉软件工程职业学院一谭焓
摘要
近几十年随着全球科学技术的快速发展和信息化水平不断提高，出于解放劳动力、提高生产效率、经济效益和减少生产成本的均，很多工业领域开始使用工业机器人进行生产运作。为了加深对机器人从设计到工业应用具体是怎样实现的，文章先对工业机器人的发展背景进行阐述．再对机器人（机械手）的机构设计进行介绍，其中包括手部、手腕、手臂等的设计，最终幂用可编程序控制器对机器人（机械手）进行有效控制，使机器人（机械手）能够正常运作，进而出现在在更多生产企业的工作线上。
短距离点，其他点放入集合Ｂ中。Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法的主要步骤为：
耻簧
预先设定。
３结束语
，
其中：ｋ为ｉ的前一个路段，初始方向需要
④
源自文库
本文采用的一种新型设计的射频定位模块提高了ＡＧＶ机器人的定位可靠性，在一些工位上还具有较为精确的引导能力。同时对ＡＧＶ机器人在
路段的方向为正向，Ｂ（ｉ）＝ｌ。
（２）、通过Ｔｒｙ矩阵递推若己知Ｂ（ｋ），则：

四自由度圆柱坐标机器人机械手臂设计

四自由度圆柱坐标型工业机器人机械设计

摘要

在现代制造业中，工业机器人已成为不可或缺的核心自动化装备。工业机器人适应工作环境能力强，可担任各种类型各种强度的生产工作，精度高、速度快、易于控制，可显著提高生产的工业自动化水平。国内工业机器人起步晚，市场占有率低，许多核心技术还没有掌握，可靠性低，应用范围小，零部件互换性低。

现设计一种四自由度的圆柱坐标型机器人，能实现工件的上下搬运。该四自由度机器人由两个旋转自由度机构和两个平移自由度机构组成，根据机器人运动参数，选择足够功率的伺服电机，然后，估算驱使机构各自由度运动需要的力及扭矩，选择传动比合适且大小合适的减速器。通过伺服电机减速器驱动机构的运动，实现机器人腰部旋转，手臂的竖直升降，手臂的水平移动和末端操纵器的旋转。在机器人辅助系统的设计部分，还考虑了伺服电机导线坦克链的排布，机构零点位置的触发开关及其导线排布的设计。

关键词：四自由度，圆柱坐标，工业机器人，机械设计

Mechanical Design of a 4-DOF Cylindrical

Industrial Robot

Abstract

In modern manufacturing, industrial robot has become an indispensable core automation equipment. Industrial robot has good adaptability, can adapt to all kinds of mass production, high precision, fast speed, easy to control, can significantly improve the automation level of production. Domestic industrial robots started late, has low market share, low reliability, and many core technologies have not yet mastered. The application scope is small, the interchangeability of parts is low.

四自由度工业机器人运动学分析与仿真

《装备制造技术》2021年第2期

四自由度工业机器人运动学分析与仿真

张洪波1,孟丹1,潘宜斌2,冯宝林1,岳亮亮1,李磊1 (1•常州先进制造技术研究所，江苏常州213164:2.合肥固泰自动化有限公司，合肥230051 )

摘要：以高粉尘环境下四自由度工业机器人为研究对象，利用D-H法建立机器人运动学方程，求出其位置的解析解，利用solidworks软件建立机器人的三维虚拟样机，并用recurdyn软件进行了运动学仿真验证

关键词：工业机器人;运动学分析；运动学仿真

中图分类号：TP242.2 文献标识码:A 文章编号：1672-545X(2021 >02-0017-03

0引言

随着人力成本的逐步提高，搬运码垛等运输工业的发展遭遇了前所未有的掣肘，高速重载工业机器人技术的研究已成为我国工业领域亟待解决的问题。当前，四自由度码垛机器人多是由两个旋转关节和两个移动关节组成的混联机器人，而四个旋转关节机器人具有动作灵活、工作空间大、干涉小、结构紧凑、易密封防尘等优点l h21。本文采用双平行四边形串联机构,增加了机器人本体整体刚度，同时可以维持末端执行机构的水平姿态；对四自由度工业机器人的四个旋转关节进行结构分析和运动学分析，在不考虑力与力矩情况下，将机器人相对于固定参考坐标系的运动作为时间的函数，研究了关节变量和机器人末端位姿的关系i3'并用recurdyn进行运动学仿真，验证了机器人数值计算，同时为机器人后续的轨迹规划,动力学性能分析提供参考。

1机器人结构设计

(机器人)4自由度关节型机器人简介

四自由度关节型机器人设计简介

摘要

本设计内容为四自由度关节型机器人，主要对关节型机器人的操作臂进行系统的设计，机器人的末端操作器即手指是可替换夹具，操作臂有四个自由度，可实现在工作空间范围内的物体的转移，手爪一次可载荷0.5kg.

操作臂的动力源为舵机，总共有5个舵机，它们分别控制腰部旋转，大臂、小臂、手腕的摆动，以及手爪张合，本文设计的四自由度关节型机器人可用于小工作空间内完成对小质量物体的转移工作，同时也可以做为教学机器人。

关键词：四自由度；操作臂；舵机

Abstract

This design is the 4-DOF joint robot, mainly designs on the operate arm system.

The ender operator of the robot is usually called paw is a exchangeable clamp. the operator has degrees of freedom. which can transform objects in workspace. the paw is able to weigh 0.5kg loads each time.

It is servo that is the power of operating arm. There are five servo which are used respectively to control waist rolling、big arm、small arm、hand swing and paw opening and closing, the robot can be well applied to transfer the object with light in limited working space. Meanwhile it’s also used as teaching robot.