工业机器人抓取手臂的结构设计
机器人机械臂的结构设计和优化
机器人机械臂的结构设计和优化机器人机械臂是现代工业领域的重要组成部分，其作业效率和质量直接关系到生产线的稳定性和产品的品质。
机器人机械臂的结构设计和优化，对提高生产效率、降低成本和保障工人生命安全具有重要意义。
本文将结合实际案例，从机器人机械臂的结构、控制、传感器等方面，探讨机械臂结构设计和优化的技术原则和实践方法。
一、机械臂结构设计的原则和方法机器人机械臂的结构设计，需要考虑机械臂的操作范围、受力情况、负载能力、稳定性、精度等因素。
其中，机械臂的负载能力和稳定性是构成机械臂的力学结构和材料选择的关键因素。
因此，机械臂结构设计的基本原则是：合理设计力学结构，充分发挥材料的性能，从而确保机械臂的稳定性和负载能力。
机械臂的结构设计需要从以下几个方面考虑：1、力学结构设计力学结构设计的目的是为了充分利用材料的性能，并且保证机械臂在负载条件下不会失效或出现安全隐患。
力学结构设计需要考虑机械臂的材料和工作条件，并根据受力情况设计力学结构。
例如，对于需要承受大负载的机械臂，可以采用拱形结构或三角形结构，保证机械臂在负载条件下的稳定性和负载能力。
2、材料选择机械臂的材料选择需要根据机械臂的负载条件、工作环境、运动速度、精度等因素考虑。
一般来说，强度高、刚度大、疲劳寿命长、热膨胀系数小的材料比较适合机械臂的结构设计。
目前，机械臂的常用材料包括铝合金、镁合金、钛合金、碳纤维等。
3、齿轮传动设计机械臂的齿轮传动设计是机械臂的重要部分，其作用是传递机械臂的动力和转矩。
齿轮传动设计需要根据机械臂的负载条件、工作环境、运动速度、精度等因素考虑。
齿轮传动的失效和噪音是机械臂长期使用中需要特别注意的问题，需要通过优化设计和选材来解决。
二、机械臂控制和传感器技术机械臂控制技术是机械臂工作的关键。
传统的机械臂控制方式主要是开环控制，即通过预设的运动轨迹实现机械臂的动作。
现代机械臂一般采用闭环控制方式，即通过传感器检测机械臂的位置、速度和力矩等参数，实现机械臂的精确控制。
工业机器人机械结构模块化设计
工业机器人机械结构模块化设计工业机器人的机械结构模块化设计是指将其机械结构分为若干个模块，每个模块具有独立的功能和特点，并能够相互组装和拆卸，以适应不同的工作环境和任务要求。
其目的是提高机器人的灵活性、可扩展性和可维修性，同时降低设计和制造成本。
模块化设计一般包括机器人的基座、臂架、关节、手爪等部分。
基座是机器人的底座或平台，用于支撑机器人的其他部件。
臂架是机器人的运动部分，可以通过关节连接进行伸缩和旋转，实现机器人的多自由度运动。
关节是连接臂架和基座的枢纽部件，允许机器人进行多轴关节运动。
手爪是机器人的末端执行器，用于捕捉或操纵物体。
在实际设计中，可以根据不同的工作需求和任务特点将机器人的机械结构划分为几个模块。
每个模块都具有独立的结构和功能，可以进行自主设计和制造。
同时，这些模块之间应具有一定的标准接口和连接方式，以方便组装和更换。
模块化设计的一个重要优势是可以根据具体任务的需要对机器人的结构进行快速定制和扩展。
例如，如果一些任务需要机器人具有更大的工作范围和精度，可以通过增加臂架或关节的数量来实现。
如果需要机器人具有更强的抓取能力，可以根据任务需求更换不同类型的手爪。
另一个优势是模块化设计可以简化机器人的维修和维护工作。
由于机器人的各个模块相对独立，当一些模块发生故障或需要维修时，只需要更换或修复该模块，而不会影响其他部分的正常运行。
这大大减少了维修时间和成本。
此外，模块化设计还可以降低机器人的制造成本。
由于机器人的各个模块可以根据不同的需求进行重新组合和配置，可以实现多样化、灵活化的生产。
这样可以有效降低生产线的设备投资和维护成本。
同时，模块化设计还有利于机器人的标准化生产和批量生产，提高了生产效率和产品质量。
总之，工业机器人的机械结构模块化设计可以提高机器人的灵活性、可扩展性和可维修性，降低设计和制造成本。
它是实现机器人个性化定制和智能制造的重要手段，对于推动工业4.0的发展具有重要意义。
机器人机械手臂的结构设计和运动学分析-外文翻译
机器人机械手臂的结构设计和运动学分析摘要在本文中,我们说明了具有六自由度的机器人的机械手臂可以分为两部分：以前三个关节相连的手臂为主要定位和最后三个关节相连的手腕为主要方向。
建议把五个机械手臂和两个机械手腕作为商业机器人机械手的基本结构。
这种简化可以导致不同组合的手臂和手腕为相应配置的通用算法的逆运动学。
对于机器人的机械手逆运动学的数值解和封闭形式的解决方案，本文对此给出了非常有效和方便的方法。
关键词：运动学逆运动学机械手臂机械手腕机器人1 简介一个机械手包括被关节连接在一起的一系列链接，在机械手设计过程中，运动链的选择在机械和控制器的设计过程中尤为重要，为了控制机械手的末端执行器，六个自由度有以下要求:三个自由度确定位置，另外三个自由度确定方向。
每个机械手关节处可以提供一个自由度，如果它是在适当的位置和方向提供六个正交自由度，那么机械手至少要有六个关节点。
机械手的结构取决于关节的不同组合。
工业机器人可能出现的结构的变化可以确定如下: V = 6DF其中： V是变化的数目DF是自由度范围变化的数目这些因素表明,大量的不同的链接可以构造,例如六轴46656链接是可能的。
然而,大量数据也表明了它不适合运动的原因。
我们可以把六自由度的机器人机械手分为两部分:由前三个关节和相关链接组成的手臂和后三个关节和相关链接组成的手腕，之后运动链的变化会极大地减少。
Lien 已经研究了手臂和手腕的结构，有20种手臂和八种手腕的结构成果。
在本文中,我们把20种不同的手臂和12种不同的手腕结构减缩为通用的12种手臂和5种手腕结构，最后我们作出结论,5种手臂和2种手腕是工商业机械手的基本结构。
这种简化会导致逆运动学的通用算法的配置,形成不同的组合手臂和手腕。
2 机器人机械手的结构设计本文对最佳工作环境和简单结构,我们假设如下:a：六自由度的机器人可分为两个部分:和前三个关节连接组成的和相关连接称为臂，这个连接的其余关节和相关连接被称为的手腕。
机器人手部设计
§4-5手部设计
一、概述 工业机器人的手部(Hand)也叫做末端操作器
(End-effector)，它是装在工业机器人手腕上直 接抓握工件或执行作业的部件。人的手有两种 含义：第一种含义是医学上把包括上臂、手腕 在内的整体叫做手；第二种含义是把手掌和手 指部分叫做手。工业机器人的手部接近于第二 种含义。
3.按手指或吸盘数目分 机械手爪可分为：二指手爪、多指手瓜。 机械手爪按手指关节分：单关节手指手爪、多关节手指手爪。 吸盘式手爪按吸盘数目分：单吸盘式手爪、多吸盘式手爪。 图4-49所示为一种三指手爪的外形图，每个手指是独立驱动的。
这种三指手爪与二指手瓜相比可以抓取像立方体、圆柱体、球体 等不同形状的物体。图4-50所示为一种多关节柔性手指手爪，它 的每个手指具有若干个被动式关节(PassivejointS)，每个关节不是 独立驱动。在拉紧夹紧钢丝绳后柔性手指环抱住物体，因此这种 柔性手指手爪对物体形状有一种适应性。但是，这种柔性手指并 不同于各个关节独立驱动的多关节手指。
工业机器人手部的特点：
(1)手部与手腕相连处可拆卸。手部与手腕有机械接 口，也可能有电、气、液接头，当工业机器人作业对 象不同时，可以方便地拆卸和更换手部。
(2)手都是工业机器人末端操作器。它可以像人手那 样具有手指，也可以是不具备手指的手；可以是类人 的手爪，也可以是进行专业作业的工具，比如装在机 器人手腕上的喷漆枪、焊接工具等。
工业机器人手臂的结构
工业机器人手臂的结构工业机器人手臂是现代工业生产中的重要设备，它的高效率和精准性在许多工业领域得到广泛应用。
工业机器人手臂的结构设计是实现其功能的关键要素。
以下将描述工业机器人手臂的结构及其组成部分。
工业机器人手臂由若干个关节连接而成，每个关节都有特定的运动范围和功用。
通常，一个工业机器人手臂包括基座、肩关节、肘关节、腕关节和末端执行器。
基座是机器人手臂的底部，通过接触地面提供稳定支撑。
它通常由铸铁或钢板制成，以确保足够的刚性和稳定性。
基座是所有关节的起始点。
肩关节连接在基座上方，允许机器人手臂的水平旋转。
肩关节的结构通常采用回转关节，它使机器人手臂能够在垂直和水平平面上进行灵活运动。
肘关节位于肩关节之上，使机器人手臂能够弯曲和伸直。
肘关节通常采用旋转或直线运动的结构，具体取决于所需的运动方式。
腕关节是机器人手臂的最后一个关节，它允许手臂末端执行器在三维空间内进行定位。
腕关节通常具有旋转、倾斜和转动等多个自由度，以实现复杂的任务。
末端执行器是机器人手臂的最终部分，用于完成特定的工作任务。
末端执行器可以是夹具、工具或传感器等，具体取决于应用需求。
工业机器人手臂的结构设计需要考虑多个因素，包括负载能力、运动灵活性、控制精度和安全性等。
设计人员通常会根据具体应用需求选择适当的结构和材料，并进行精确的运动学分析和模拟。
总之，工业机器人手臂的结构由基座、肩关节、肘关节、腕关节和末端执行器等组成。
每个关节都有特定的运动能力和功能，以实现机器人手臂的精确控制和高效任务执行。
这种结构设计允许机器人手臂在工业生产中扮演重要角色，并实现自动化和智能化生产的目标。
工业机器人手部三指抓取的结构设计说明书
工业机器人手部三指抓取的结构设计机械设计及其自动化学生指导教师【摘要】:随着工业的大规模的发展，越来越多工业机器人操作手应用于各个场所并逐渐受到各国开发者关注和重视。
而最后执行者作为机器人于环境互相作用的机械指已经被提到了新的高度，文中简要介绍机械抓取机构的概念，机械抓取机构的组成与分类国内外的发展状况及发展前景。
调研现有工业机器抓取机构工作原理和结构设计提出工业机器人三指抓取机构的结构原理，然后将任务要求和对象物体的几何物理特性以及环境信息综合起来考虑，经过分析建立于东学的模型，仿真各个手指在抓取时的运动姿态，同时完成分析在静平衡状态下手指和外界环境之间的作用力。
并将抓取的姿态推理出来，同时寻找抓取物体特征平面，确定出所需要抓取的平面，再在抓取的平面上进一步规划出三个抓取点，并最终完成抓取结构设计。
【关键词】工业机器人三指抓取机构结构设计Industrial robot manipulators three fingers grab theinstitutional structure design【Abstract】With the large-scale industrial development, more and more industrial robot manipulators used in various places, and gradually by the concern and attention of the Inter-developer. Mechanical means as robots interact with the environment the final implementation, has been referred to a new level. The paper briefly introduces the mechanical grab the concept of the composition and classification of mechanical grab institutions, the industrial robot refers to crawl the principle of the structure. And comprehensive task requirements and object geometrical physical characteristics, and environmental information into consideration to establish the kinematics of the model through the analysis, simulation of individual fingers crawl athletic stance, and finger to complete the analysis in the static equilibrium state and the external environment between the forces. Attitude reasoning and crawl out and grab objects by looking for characteristic plane, identified the need to capture the plane 3 crawl further planning, and then grab the plane, and the final completion of the crawl structure design.【Key words】Industrial robots Three fingers grab the institutional Structure design目录绪论.........................................................1.前言1.1机械手概述...............................................1.2机械手的组成和分类.......................................1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.机械手的设计方案2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.3机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.手部结构设计3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.1.3动力设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.手臂伸缩的尺寸设计与校核4.1手臂伸缩结构的尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.1.1手臂尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.2 尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.3 尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5.结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．专业相关的资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．绪论1.前言1.1机械手概述：机械手是可以模仿人手和臂的某些动作和功能的，常常用在按固定顺序抓取、搬运物件或操作难度大的工具的自动操作装置。
工业机器人第四章-工业机器人结构设计
缺点
直接连结传动
直接装在关节上
结构紧凑
需考虑电机自重，转动惯量大，能耗大
远距离连结传动
经远距离传动装置与关节相连
不需考虑电机自重，平衡性良好
额外的间隙和柔性，结构庞大，能耗大
间接传动
经速比远>1的传动装置与关节相连
经济、对载荷变化不敏感、便于制动设计、方便一些运动转换
传动精度低、结构不紧凑、引入误差，降低可靠性
直接驱动
不经中间关节或经速比=1的传动装置与关节相连
传动精度高，振动小，传动损耗小，可靠性高，响应快
控制系统设计困难，对传感元件要求高，成本高
一 工业机器人总体设计
模块化结构设计 模块化工业机器人 由一些标准化、系列化的模块件通过具有特殊功能的结合部用积木拼搭方式组成的工业机器人系统。 模块化工业机器人的特点 经济性 灵活性 存在的问题 刚度比较差 整体重量偏重 模块针对性待提高
谐波齿轮传动是靠柔性齿轮（柔轮）所产生的可控弹性变形来实现传递运动和动力的。它的基本构件有：柔轮、波发生器和刚轮。三个构件中可任意固定一个，其余两个一为主动、一为从动，可实现减速或增速（固定传动比），也可变换成两个输入，一个输出 ，组成差动传动。
当刚轮固定，波发生器为主动，柔轮为从动时，柔轮在椭圆凸轮作用下产生变形，在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合；在短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开；在波发生器长轴与短轴区间，柔轮轮齿与刚轮轮齿有的处于半啮合状态，称为啮入；有的则逐渐退出啮合处于半脱开状态，称为啮出。由于波发生器的连续转动，使得啮入、完全啮合、啮出、完全脱开这四种情况依次变化，循环不已。由于柔轮比刚轮的齿数少2 ，所以当波发生器转动一周时，柔轮向相反方向转过两个齿的角度，从而实现了大的减速比。
工业机器人4[1].3_臂部手腕设计
![工业机器人4[1].3_臂部手腕设计](https://img.taocdn.com/s3/m/1040630169eae009581bec96.png)
Pq Fm Fg
2、臂部回转运动驱动力矩的计算
臂部回转运动驱动力矩应根据启动时产生的惯性力矩 与回转部件支承处的摩擦力矩来计算。由于升速过程一 般不是等加速运动，故最大驱动力矩要比理论平均值大 一些，一般取平均的1.3倍。驱动力矩 M q (可N 按• m下) 式计 算：
此种传动机构的结构紧凑、轻巧、传动扭矩大， 能提高机械手的工作性能。在示教型的机械手中， 采用这类传动机构作手腕结构的比较多，但缺点 是手腕有一个“诱导运动”，因而要补偿。
下图为给图4-44所示手腕增加一个 3回60转 运动 后成为RBR三自由度手腕的传动示意图。当油缸1 中的活塞作左右移动时，通过链条、链轮2、锥齿 轮3和4带动花键轴5和6转动，而花键轴6与行星 架9连成一体，因而也就带动行星架作回转运动， 即为手腕所增加的作 的回36转0运动。
以由B关节和R关节组成许多种形式。此外，B关节 和R关节排列的次序不同，也会产生不同的效果， 也产生了其它形式的三自由度手腕。为了使手腕结 构紧凑，通常把两个B关节安装在一个十字接头上， 这对于BBR手腕来说大大减小了手腕纵向尺寸。
2.按驱动方式分类
(1)直接驱动手腕。
手腕因为装在手臂末端,所以必须设计得十分紧凑， 可以把驱动源装在手腕上。下图所示是Moog公司的 一种液压直接驱动的BBR手腕，设计紧凑巧妙。Ml、 M2 、M3是液压马达,直接驱动手腕的偏转、俯仰和翻转 三个自由度轴。这种直接驱动手腕的关键是能否选到 尺寸小、重量轻而驱动力矩大、驱动特性好的驱动电 机或液压驱动马达。
工业机器人手臂设计
目录目录 (2)摘要 (1)第一章绪论 (2)1.1引言 (2)1.2 工业机器人的含义及技术概述 (3)1.3 工业机器人的组成 (4)1.4 工业机器人的发展及国内外发展趋势 (5)第二章工业机器人的设计 (10)2.1 机械手的设计方法 (10)2.1.1 机械手的选择与分析 (10)2.1.2 直角坐标机器人的设计方法 (11)2.2 机械手的结构设计 (15)2.2.1 机器人的总体设计 (15)2.2.2 机械手的臂部设计 (16)2.3 SC900三轴伺服驱动机器人机构的特点 (17)第三章工业机器人的运动系统分析 (19)3.1 工业机器人的运动系统分析 (19)3.1.1机器人的运动概述 (19)3.2 工业机器人运动控制 (20)3.1.2 机器人的驱动方式 (20)第四章SC900三轴伺服驱动机器人典型零件的设计 (22)4.1 伺服电机的选择 (22)4.2 减速机的选择 (24)4.3 齿轮齿条的选择 (24)4.4导轨的选择 (25)图4-3.3 ABBA直线电机BRH20A型号的导轨 (28)第五章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)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。
机器人手臂关节结构设计说明书
摘要机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
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目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)第2章总体方案设计 (3)2.1 工业服务机器手的传动系统设计 (3)2.1.1机械手驱动系统的比较与选择 (3)2.1.2 传动机构的对比与分析 (5)2.2 机械手总体设计方案的比较确定 (6)第3章步进电机的选择及其校核计算 (11)3.1 主要技术参数确定 (11)3.2 各自由度步进电机的选择 (11)3.2.1第一自由度步进电机的选择 (12)3.2.2第二自由度步进电机的选择 (13)3.2.3第三自由度步进电机的选择 (13)3.2.4第四自由度步进电机的选择 (14)3.2.5第五自由度步进电机的选择 (14)3.3 第一自由度轴传动系统的计算与校核 (14)3.3.1第一自由度轴的等效转动惯量的计算 (14)3.3.2 步进电机1的校核 (15)3.4 第二自由度轴传动系统计算与校核 (15)3.4.1第二自由度等效转动惯量的计算 (15)3.4.2 步进电机2的校核 (16)3.5 第三自由度轴传动系统的计算与校核 (16)3.5.1第三自由度等效转动惯量的计算 (16)3.5.2 步进电机3的校核 (17)第4章系统整体的设计与校核 (18)4.1 同步齿形带传动设计 (18)4.1.1求出设计功率d P (18)4.1.2选择带的节距 (18)4.1.3确定带轮直径和带节线长 (18)4.1.4选择带长Lp (19)4.1.5近似计算中心距 (19)4.1.6进行标准带宽的选择 (20)4.2 各输出轴的设计 (21)4.2.1机身输出轴设计 (21)4.2.2 大臂输出轴设计 (21)4.2.3 大臂与小臂连接轴设计 (21)4.2.4 带轮轴设计 (21)4.2.5升降轴设计 (22)4.3 滚珠丝杠副校核 (23)4.3.1最大工作载荷计算 (23)4.3.2最大动负载C的计算与校核 (23)4.3.3传动效率计算 (23)4.3.4刚度计算 (24)4.3.5丝杠稳定性验算 (24)4.4机械手机身的设计 (25)4.5其他部分结构设计 (25)第5章控制系统设计 (27)5.1 机器人控制的特点 (27)5.2 机器人控制的分类 (28)5.2.1点位控制(PTP)机器人： (28)5.2.2连续轨迹控制(CP)机器人： (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢................................................ 错误!未定义书签。
三自由度搬运机械手机构设计
三自由度搬运机械手机构设计搬运机械手机构设计-三自由度机械手臂一、引言随着科技的发展，机器人在工业生产、物流等领域发挥着越来越重要的作用。
机械手臂作为机器人的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
本文将介绍一种三自由度搬运机械手机构的设计。
二、设计目标本设计的目标是设计一种具备三个自由度的搬运机械手臂，能够实现灵活的运动，达到高效搬运的目的。
具体要求如下：1.三自由度：机械手臂具备三个关节，分别可以实现水平旋转、垂直旋转和前后伸缩的运动。
2.高承载能力：机械手臂需要具备足够的承载能力，能够稳定搬运重物。
3.灵活性：机械手臂需要具备足够的灵活性，能够适应不同的工作环境和搬运任务。
4.可控性：机械手臂需要具备良好的控制性能，能够通过外部控制实现精确的运动。
三、设计方案基于上述设计目标，我们提出以下设计方案：1.结构设计：机械手臂由三个关节组成，分别为水平旋转关节、垂直旋转关节和前后伸缩关节。
其中，水平旋转关节和垂直旋转关节采用舵机作为驱动装置，前后伸缩关节采用滑轨设计。
这种结构设计既能满足机械手臂的运动需求，又能够实现紧凑的机械结构。
2.材料选择：机械手臂的主要材料选择应考虑强度和重量的平衡。
我们可以采用铝合金作为机械手臂的主要材料，既能够满足强度要求，又能够降低自身的重量。
3.控制系统设计：机械手臂的控制系统应具备良好的控制性能，能够通过外部控制实现精确的运动。
我们可以采用嵌入式控制系统，通过编程控制机械手臂的运动，并且可以与其他设备进行数据交互，实现智能化的控制。
4.承载能力设计：机械手臂的承载能力需要根据实际应用需求进行设计。
我们可以根据机械手臂的结构和材料选择，进行力学分析和仿真，来确定机械手臂的承载能力。
四、设计步骤1.结构设计：设计机械手臂的结构，确定关节类型和数量，并确定机械手臂的整体尺寸。
2.材料选择：根据机械手臂的要求和预算限制，选择合适的材料，并确定机械手臂的材料规格。
3.控制系统设计：根据机械手臂的运动要求，设计控制系统的硬件和软件部分，并确定控制系统的接口和通信方式。
工业机器人中机械臂的设计与开发
工业机器人中机械臂的设计与开发在现代工业生产中，工业机器人起到了不可替代的作用。
而机器人的核心组成部分之一，机械臂设计与开发则直接决定了机器人的功能和性能。
本文将从机械臂的设计原理、应用领域和开发流程方面进行探讨。
一、机械臂的设计原理机械臂是工业机器人的核心组件之一，它模拟人体手臂的结构和运动方式，完成工业生产中的各种动作。
机械臂的设计原理可以简单概括为以下几个方面：1. 结构设计：机械臂的结构设计包括关节的数量和类型、长度和直径的比例关系、连杆和驱动装置的选型等。
不同的应用场景需要不同的结构设计，以实现更高的精度和灵活性。
2. 运动学分析：机械臂的运动学分析是指对机械臂的运动学性能进行分析和计算，确定机械臂的关节点位姿和轨迹。
通过正逆运动学方程，可以实现机械臂的运动控制。
3. 动力学分析：机械臂的动力学分析是指对机械臂的力学参数进行分析和计算，确定机械臂的负载能力和运动稳定性。
通过动力学分析可以选择合适的电机和减速器，以满足机械臂的工作需求。
二、机械臂的应用领域机械臂广泛应用于各个领域的工业生产中，以下是几个常见的应用领域：1. 汽车制造：机械臂在汽车制造领域的应用非常广泛，可以完成焊接、喷涂、装配等工序，提高生产效率和产品质量。
2. 电子制造：机械臂在电子制造领域的应用主要包括芯片封装、电子组装等工序，可以完成精细且高速的操作。
3. 制药行业：机械臂在制药行业的应用主要包括药品的分装、包装等工序，确保产品的安全和卫生。
4. 食品加工：机械臂在食品加工领域的应用主要包括食品的搬运、分拣、包装等工序，提高生产效率和食品质量。
三、机械臂的开发流程机械臂的开发流程通常包括以下几个阶段：1. 需求分析：根据生产工艺和工作需求，确定机械臂的功能和性能要求，明确开发目标和方向。
2. 结构设计：根据需求分析，进行机械臂的结构设计，确定关节数量和类型、连杆长度和直径等参数。
3. 电气设计：根据结构设计，进行机械臂的电气设计，确定电机和减速器的选型、传感器的布置和接口设计等。
工业机器人技术机器人手部结构
工业机器人技术机器人手部结构随着工业自动化的发展，越来越多的企业开始采用工业机器人来完成各种工作任务。
而机器人手部结构是机器人的关键组成部分之一，它直接影响着机器人的灵活性、精确性和稳定性。
因此，研究和设计高性能机器人手部结构是非常重要的。
机器人手部结构主要包括机器人手臂、手指和手腕三个部分。
下面我将逐一介绍这三个部分的结构和功能。
首先是机器人手臂。
机器人手臂是机器人手部结构的基础，它连接着机器人的身体和手指，起到支撑和移动手指的作用。
机器人手臂通常由多个关节和连接件组成，可以在一定范围内进行自由运动。
根据机器人的需求和任务，手臂的长度和关节数可以有所不同。
同时，机器人手臂的材料也需要具备一定的刚性和韧性，以承受较大的载荷。
其次是机器人手指。
机器人手指是机器人手部结构的“手”，负责抓取、夹持和放置物体。
机器人手指一般由指节、指骨和指关节组成，通过关节的运动实现手指的伸缩、曲率和旋转。
为了保证机器人手指的精确性和稳定性，手指的设计需要考虑力触觉和位置控制等方面。
此外，机器人手指的表面覆盖材料也需要具备一定的抓握性能，以适应不同形状和材质的物体。
最后是机器人手腕。
机器人手腕起到连接机器人手臂和手指的作用，它能够使手指在多个平面上进行旋转和倾斜。
机器人手腕通常由多个旋转关节和连接件组成，通过关节的运动使机器人手指更加灵活。
为了增加机器人手腕的力矩和刚度，通常会采用外部传动装置来提高机器人手腕的精确性和控制能力。
在工业机器人的应用中，机器人手部结构的设计和研究涉及到多学科的知识，包括机械工程、电子工程和控制工程等。
目前，一些先进的机器人手部结构开始采用柔性和可变形材料，以适应更加复杂和多样化的工作环境。
同时，机器人手部结构的智能化和感知能力也成为了研究的热点。
总之，机器人手部结构是工业机器人的核心组成部分，它直接决定了机器人的灵活性、精确性和稳定性。
随着技术的不断进步，机器人手部结构将会变得更加复杂和智能化，为工业自动化带来更多的便利和效益。
抓取平移机器人结构模型设计
摘要随着机器人技术的飞速发展，工业机器人的应用领域正在不断的扩大，对机器人安装的方便性、安全性、可控性及节省材料等方面提出了越来越高的要求，为提高机器人制作水平，为此研制了一套抓取平移机器人结构模型设计，以实现实际的可行性。
本文阐述了机器人的发展历程，国内外的应用现状，及其巨大的优越性，提出具体的机器人设计要求，进行了本模型的总体方案设计和实现各自由度具体结构设计、计算。
主要研究内容包括：1. 综述了工业机器人的市场发展前景，和目前的工业机器人市场所存在的问题。
2. 进行了整体布局设计，确定了总体方案，以及装配工艺方案。
3. 进行了旋转、升降、手臂伸缩、手指抓取部分结构设计、计算。
旋转部分采用了步进电机直接驱动轴旋转，升降部分采用了螺杆升降机构，伸缩部分采用螺旋传动，抓取采用螺杆升降控制手指开合。
本设计参数：装配空间范围700mm*700mm, 装配对象：m2～m16螺栓装配。
关键字：机器人；抓取平移；螺杆升降AbstractWith the rapid development of robot technology, the application field of industrial robot is constantly expanding, put forward higher request to the robot installation convenience, safety, controllability and material saving and so on, in order to improve the level of production of this robot, developed a set of design demonstration grasping translation robot structure model of the system, the feasibility of using to implement the actual.This paper describes the development process of the robot, the application status at home and abroad, and its great superiority, robot based on specific design requirements, the overall design of the demonstration system degree of freedom and the concrete structure design, calculation. The main research contents include:1 of the industrial robot market development prospects, and the existing problems in the current industrial robot market.2 of the overall layout design, the overall scheme is determined, and the assembly process plan.3 rotary, telescopic arm, lifting, grasping part structure design, calculation. Part of a rotation of the stepper motor direct drive shaft rotation, the lifting part adopts a screw lifting mechanism, the telescopic part adopts screw drive, grab the screw lifting control finger opening.The design parameters of the assembly space range: 700mm*700mm, assembly object: M2 ~ M16 bolt assembly.Key words:robot; grasping translation; a screw lifting目录中文摘要英文摘要1 第1章引言 (1)1.1 机器人概述 (1)1.1.1机器人的诞生和发展 (1)1.1.2 国内发展状况 (2)1.1.3 国外机器人发展趋势 (2)1.2 机器人产业对教育、培训的要求及本方案的提出 (3)2 第2章总体结构的方案设计 (5)2.1 总体结构设计思路 (5)2.2 确定总体方案 (5)2.2.1 选取机器人的坐标系 (5)2.2.2 驱动类型的选择 (5)2.2.3 各部位的传动机构确定 (6)2.2.4 外形尺寸和运动范围的确定 (6)3 第3章结构设计和计算 (8)3.1 手部抓取部分设计计算 (8)3.1.1 手部结构及手指形状确定 (8)3.1.2 手部驱动力计算和电机的选择 (8)3.1.2.1 驱动力计算 (8)3.1.2.2扭矩计算 (10)3.2 抓取结构部分及工作原理说明 (10)3.3 手部伸缩部分的设计计算 (11)3.3.1 手部伸缩部分的计算及电机的选择 (11)3.3.2 手臂伸缩部分装配及原理 (12)3.4 手臂旋转部分设计 (12)3.5 腰部升降部分与底座的设计 (14)3.5.1 腰部升降设计 (14)3.5.2 底座的设计 (15)3.6 电机选择规格表 (19)4 第4章技术经济分析 (21)4.1技术分析 (21)4.2 经济分析 (22)5 第5章总结 (23)6 参考文献 (24)7 致谢 (25)第1章引言1.1机器人概述1.1.1 机器人的诞生和发展1920年克作家卡雷尔.卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。
机械臂设计
机械臂设计机械臂是一种能够模仿人类手臂的机器人，它由多个关节构成，每个关节可以进行旋转或者摆动，从而实现抓取、搬运等复杂的任务。
机械臂的设计需要考虑多个方面，包括机械结构、控制系统、感知系统等，以下将对机械臂的设计进行详细介绍。
一、机械结构的设计机械臂主要的机械结构包括基座、臂体、关节、末端执行器等部分。
在机械结构的设计中，需要考虑以下几个方面：1、功能需求：机械臂的设计首先需要满足功能需求，即机械臂需要完成什么任务。
例如，如果是用于装配任务，则需要设计机械臂可以进行高精度的定位和抓取；如果是用于搬运任务，则需要设计机械臂可以承受一定的负载。
2、关节数量：机械臂的关节数量决定了机械臂的自由度，也决定了机械臂可以完成的任务类型。
一般来说，关节数量越多，机械臂的自由度越高，可以完成更加复杂的任务，但同时也会增加机械臂的复杂度和成本。
3、关节类型：机械臂的关节可以分为旋转关节和摆动关节两种。
旋转关节可以将机械臂的某一个部分围绕一个轴线进行旋转，而摆动关节则可以将机械臂的某一个部分摆动到不同的角度。
在机械结构的设计中，需要根据不同的任务要求来选择合适的关节类型。
4、末端执行器：机械臂的末端执行器可以是夹爪、真空吸盘、激光切割头等。
在选择末端执行器时，需要考虑执行器的重量、大小、精度等参数，以及它是否适合完成机械臂的任务。
二、控制系统的设计1、传感器类型：机械臂需要用到各种传感器来感知周围环境，例如视觉传感器、力传感器、位置传感器等。
在选取传感器的时候需要考虑传感器的精度、响应速度、可靠性等参数。
2、控制算法：机械臂的控制算法可以分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制指的是在执行任务之前，预先设定机械臂的关节角度和运动序列，并通过程序控制机械臂的动作。
闭环控制则根据机械臂运动过程中的反馈信号进行实时的控制。
在实际设计中，需要根据机械臂的任务要求来选择合适的控制算法。
3、执行机构：机械臂的执行机构包括电机、液压缸等，它们通过控制器来完成机械臂的动作。
工业机器人中的机械臂设计与优化研究
工业机器人中的机械臂设计与优化研究工业机器人是一种自动化解决方案，广泛应用于生产线上的各种任务，例如搬运、装配、焊接等。
而机械臂则是机器人中最重要的部分之一，它通过控制关节和末端执行器的运动，实现对物体的灵活抓取和精确定位。
在工业机器人的设计与优化研究中，机械臂的设计是至关重要的方面之一。
首先，机械臂的设计应考虑到不同工作环境下的应用需求。
工业机器人经常需要在不同场景下操作物体，因此机械臂的设计应具备良好的适应性和灵活性。
对于重载任务，机械臂的承载能力必须足够强大，以保证安全可靠；而对于精密任务，机械臂的精确度和稳定性则是关键因素。
此外，机械臂的尺寸和结构应根据工作环境的要求进行合理设计，以确保机器人能够顺利地进行操作。
其次，机械臂的运动控制也是确保机器人性能的关键。
通过合理的运动规划和控制算法，机械臂可以实现精确的运动轨迹和灵活的操作。
在运动规划方面，研究者通常使用逆运动学算法来确定机械臂各关节的运动轨迹，从而实现期望的末端执行器位置。
为了提高机械臂的精确度和稳定性，运动控制器还需要根据实际情况进行参数调整，并利用传感器反馈信息进行实时校准。
此外，研究者们还针对不同应用场景探索了各种运动控制方法，例如力控制、视觉控制等，以满足不同任务的要求。
另外，机械臂的结构优化也是一项重要的研究内容。
通过改进机械臂的结构设计，可以提高机器人的效率、可靠性和灵活性。
在机械臂的结构设计中，研究者们通常关注以下几个方面。
首先，关节机构的设计。
关节机构在机械臂中起着连接和驱动的作用，直接影响机械臂的灵活性和精确度。
为了提高关节机构的性能，研究者们通常进行动力学分析和疲劳强度评估，并通过材料选择、结构改进等手段进行优化。
其次，机械臂结构的轻量化设计。
机械臂结构的轻量化可以降低机器人的惯性力和能耗，从而提高机器人的运动性能和经济性。
在轻量化设计中，研究者们通常采用优化方法，找到最佳的结构布局和材料分配方案。
此外，机械臂的末端执行器设计也是重要的研究方向之一。
(完整版)机器人机械手爪综述
机器人机械手爪综述目录一、夹钳式手部设计的基本要求 (3)二、典型机械爪结构 (4)1）回转型 (4)2）移动型 (5)三、夹钳式手部的计算与分析 (9)1）夹紧力的计算 (9)2）夹紧缸驱动力计算 (11)3）计算步骤 (12)4）手爪的夹持误差分析与计算 (12)四、常用气爪 (17)1）气动手指气缸具有如下特点： (17)2）气动手指气缸主要类型与型号 (18)工业机器人的手部(亦称机械爪或抓取机构)是用来直接握持工件的部件，由于被握持工件的形状、尺寸大小、重量、材料性能、表面状况等的不同，所以工业机械手的手部结构是多种多样的，大部分的手部结构是根据特定的工件要求而设计的。
常用的手部，按其握持工件的原理，大致可分成夹持和吸附两大类。
夹持类常见的主要有夹钳式，此外还有钩托式和弹簧式。
夹持类手部按其手指夹持工件时的运动方式，可分为手指回转型和手指平移型两种，如图1所示。
吸附类中，有气吸式和磁吸式。
a)回转型内撑式b)回转型外夹式c)平移型外夹式d)钩托式e)弹簧式f)气吸式g)磁吸式图1 机械爪类型夹钳式手部是由手指、传动机构和驱动装置三部分组成的，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴、盘、套类零件。
一般情况下，多采用两个手指，少数采用三指或多指。
驱动装置为传动机构提供动力，驱动源有液压、气动和电动等几种形式。
常见的传动机构往往通过滑槽、斜楔、齿轮齿条、连杆机构实现夹紧或松开。
平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动，适于夹持平板、方料。
在夹持直径不同的圆棒时，不会引起中心位置的偏移。
但这种手指结构比较复杂、体积大，要求加工精度高。
回转型手指的张开闭合靠手指根部(以枢轴支点为中心)的回转运动来完成。
枢轴支点为一个的，称为单支点回转型；为两个的，称为双支点回转型。
这种手指结构简单，形状小巧，但夹持不同工件会产生夹持定位偏差。
a)单支点回转型b)双支点回转型C）平移型(平直指)图2 回转型和平移型手指一、夹钳式手部设计的基本要求1. 应具有适当的夹紧力和驱动力。
论文工业机器人抓取手臂的结构设计毕业论文
工业机器人抓取手部结构及其应用1 前言1.1 工业机器人简介几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。
如古希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯（Taloas)，犹太传说中的泥土巨人等等，这些美丽的神话时刻激励着人们一定要把美丽的神话变为现实，早在两千年前就开始出现了自动木人和一些简单的机械偶人。
到了近代，机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。
机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。
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臵构成，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。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装臵，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
1.2 世界机器人的发展国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：（1）.工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。
（2）.机械结构向模块化、可重构化发展。
例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。
（3）．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
工业机器人2.2手部设计-2.3腕部设计
2.2.3 类人机器人的手部—关节式手指
大部分的工业机器人的手部只有两个 手指，而且手指上一般没有关节。为了 使机器人的手臂能完成各种不同的工作， 有更大的适应性和通用性，除了要使臂 部具有更大的空间活动范围外，还要在 其上安装一个更灵巧的手，即类人手。 这种手是由若干带有关节的手指构成。
一、气吸式手部的种类
5 3 4
4
2
1
1-电机 2-真空泵 3,4-电磁阀 5-吸盘 真空吸盘控制系统
No.29
2.2.2 吸附式手部的设计
一、气吸式手部的种类
气流负压喷嘴吸盘结构原理图 挤压负压式吸盘
No.30
2.2.2 吸附式手部的设计
二、气吸式手部的设计要素
吸力大小与吸盘的直径大小，吸盘内的 真空度(或负压大小)以及吸盘的吸附面积 的大小有关。工件被吸附表面的形状和 表面不平度也对其有一定的影响，设计 时要充分考虑上述各种因素，以保证有 足够的吸附力。
一、手指
No.9
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
斜楔杠杆式手部
No.10
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
滑槽杠杆式手部
No.11
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
双支点连杆杠杆式手部
No.12
2.2.1 钳爪式手部的设计
No.34
2.2.2 吸附式手部的设计
五、磁吸式手部
盘状磁吸附手部结构
No.35
2.2.2 吸附式手部的设计
五、磁吸式手部
几种电磁式吸盘工作示意图
No.36
2.2.2 吸附式手部的设计
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目录1 前言 (1)1.1 工业机器人简介 (1)1.2 世界机器人的发展 (2)1.3 我国工业机器人的发展 (3)1.4 本设计的内容和目的 (4)1.4.1 臂力的确定 (4)1.4.2 工作范围的确定 (4)1.4.3 确定运动速度 (5)1.4.4 手臂的配置形式 (6)1.4.5 位置检测装置的选择 (6)1.4.6 驱动与控制方式的选择 (6)2 手部结构 (7)2.1概述 (7)2.2 设计时应考虑的几个问题 (7)2.3 驱动力的计算 (8)2.4 两支点回转式钳爪的定位误差的分析 (11)3 腕部的结构 (13)3.1 概述 (13)3.2 腕部的结构形式 (14)3.3 手腕驱动力矩的计算 (15)4 臂部的结构 (18)4.1 概述 (18)4.2 手臂直线运动机构 (19)4.2.1 手臂伸缩运动 (19)4.2.2 导向装置 (20)4.2.3 手臂的升降运动 (21)4.5 臂部运动驱动力计算 (22)4.5.1 臂水平伸缩运动驱动力的计算 (22)4.5.2 臂垂直升降运动驱动力的计算 (24)4.5.3 臂部回转运动驱动力矩的计算 (24)5 液压系统的设计 (26)5.1 液压系统简介 (26)5.2 液压系统的组成 (26)5.3 机械手液压系统的控制回路 (27)5.3.1 压力控制回路 (27)5.3.2 速度控制回路 (28)5.3.3 方向控制回路 (28)5.4 机械手的液压传动系统 (29)5.4.1 上料机械手的动作顺序 (29)5.4.2 自动上料机械手液压系统原理介绍 (30)5.5 机械手液压系统的简单计算 (34)5.5.1 双作用单杆活塞油缸 (34)5.5.2 无杆活塞油缸（亦称齿条活塞油缸） (37)5.5.3 单叶片回转油缸 (39)5.5.4 油泵的选择 (41)5.5.5 确定油泵电动机功率N (41)6 结束语 (43)致谢 (44)参考文献 (45)1前言1.1工业机器人简介几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。
如古希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯（Taloas)，犹太传说中的泥土巨人等等，这些美丽的神话时刻激励着人们一定要把美丽的神话变为现实，早在两千年前就开始出现了自动木人和一些简单的机械偶人。
到了近代，机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。
机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。
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。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
1.2 世界机器人的发展国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：（1）.工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。
（2）.机械结构向模块化、可重构化发展。
例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。
（3）．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
（4）．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
（5）．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。
（6）．当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。
美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。
（7）．机器人化机械开始兴起。
从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。
1.3 我国工业机器人的发展有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一定符合我国国情。
这是一种误解。
在我国，社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处。
它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。
我国的工业机器人从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，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、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二十余家企业的近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装线上。
但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。
以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。
因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。
我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。
其中最为突出的是水下机器人，6000米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种；在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。
但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。
1.4 本设计的内容和目的1.4.1臂力的确定目前使用的机械手臂的臂力范围较大，国内现有的机械手的臂力最小为0.15N，最大为8000N。
本液压机械手的臂力为N臂=1650（N），安全系数K一般可在1.5~3，本机械手臂取安全系数K=2，定位精度为±1mm。
1.4.2工作范围的确定机械手的工作范围根据工艺要求和操作运动的轨迹来确定。
一个操作运动的轨迹是几个动作的合成，在确定的工作范围时，可将轨迹分解成单个的动作，由单个动作的行程确定机械手的最大行程。
本机械手的动作范围确定如下：手腕回转角度±115°手臂伸长量150mm手臂回转角度±115°手臂升降行程170mm手臂水平运动行程100mm1.4.3确定运动速度机械手各动作的最大行程确定之后，可根据生产需要的工作拍节分配每个动作的时间，进而确定各动作的运动速度。
工业机器人抓取手臂要完成整个工作过程，需完成夹紧工件、手臂升降、伸缩、回转，平移等一系列的动作，这些动作都应该在工作拍节规定的时间内完成，具体时间的分配取决于很多因素，根据各种因素反复考虑，对分配的方案进行比较，才能确定。
机械手的总动作时间应小于或等于工作拍节，如果两个动作同时进行，要按时间长的计算，分配各动作时间应考虑以下要求：①给定的运动时间应大于电气、液压元件的执行时间；②伸缩运动的速度要大于回转运动的速度，因为回转运动的惯性一般大于伸缩运动的惯性。
在满足工作拍节要求的条件下，应尽量选取较底的运动速度。
机械手的运动速度与臂力、行程、驱动方式、缓冲方式、定位方式都有很大关系，应根据具体情况加以确定。
③在工作拍节短、动作多的情况下，常使几个动作同时进行。
为此驱动系统要采取相应的措施，以保证动作的同步。
本机械手的各运动速度如下：手腕回转速度V腕回= 40°/s手臂伸缩速度V臂伸= 50 mm/s手臂回转速度V臂回= 40°/s手臂升降速度V臂升= 50 mm/s立柱水平运动速度V柱移= 50 mm/s手指夹紧油缸的运动速度V夹= 50 mm/s1.4.4 手臂的配置形式机械手臂配置形式基本上反映了它的总体布局。
运动要求、操作环境、工作对象的不同，手臂的配置形式也不尽相同。
本机械手采用机座式。
机座式结构多为工业机器人所采用，机座上可以装上独立的控制装置，便于搬运与安放，机座底部也可以安装行走机构，已扩大其活动范围，它分为手臂配置在机座顶部与手臂配置在机座立柱上两种形式，本机械手采用手臂配置在机座立柱上的形式。
手臂配置在机座立柱上的机械手多为圆柱坐标型，它有升降、伸缩与回转运动，工作范围较大。
1.4.5 位置检测装置的选择机械手常用的位置检测方式有三种：行程开关式、模拟式和数字式。
本机械手采用行程开关式。
利用行程开关检测位置，精度低，故一般与机械挡块联合应用。
在机械手中，用行程开关与机械挡块检测定位既精度高又简单实用可靠，故应用也是最多的。
1.4.6驱动与控制方式的选择机械手的驱动与控制方式是根据它们的特点结合生产工艺的要求来选择的，要尽量选择控制性能好、体积小、维修方便、成本底的方式。
控制系统也有不同的类型。
除一些专用机械手外，大多数机械手均需进行专门的控制系统的设计。
驱动方式一般有四种：气压驱动、液压驱动、电气驱动和机械驱动。
参考《工业机器人》表9-6和表9-7，按照设计要求，本机械手采用的驱动方式为液压驱动，控制方式为固定程序的PLC控制。