垂直多关节型工业机器人设计(精)

三自由度圆柱坐标型工业机器人设计

三自由度圆柱坐标型工业机器人设计引言工业机器人在现代制造业中起着至关重要的作用。

圆柱坐标型工业机器人是一种具有三个自由度的机器人，它可以在三维空间内进行精确的定位和操作。

本文将着重讨论三自由度圆柱坐标型工业机器人的设计原理和关键技术。

一、设计原理三自由度圆柱坐标型工业机器人的设计原理基于坐标变换。

它由一个立柱状的垂直轴和一个平行于地面的基座组成。

机器人的主要部件包括立柱、支撑臂、关节和末端执行器。

机器人的立柱可以在垂直方向上运动，提供Z轴位移。

支撑臂位于立柱的顶部，可以绕水平方向的Y轴旋转，提供Y轴位移。

末端执行器连接在支撑臂的末端，可以绕垂直方向的Z轴旋转，提供X轴位移。

二、关键技术1.位置传感器：为了实现精确的定位和操作，对机器人的运动进行准确的测量是必不可少的。

位置传感器可以用来测量机器人各个关节的角度以及末端执行器的位置信息。

2.逆运动学：逆运动学是指通过末端执行器的位置和姿态计算出机器人各个关节的角度。

通过逆运动学算法，可以实现机器人在三维空间内的精确定位。

3.控制系统：控制系统是三自由度圆柱坐标型工业机器人的核心。

它接收来自传感器的反馈信息，计算机器人的位姿，并输出相应的指令控制机器人的运动。

控制系统需要具备实时性和稳定性，以确保机器人的运动精度和安全性。

4.动力学分析：动力学分析可以帮助我们理解机器人在运动过程中的力学特性。

通过动力学分析，可以确定机器人在给定任务下所需的扭矩和力，并进行相应的力矩配平和选型。

三、设计步骤1.确定任务需求：在开始机器人设计之前，首先需要明确机器人所要完成的任务和工作环境。

2.选择结构参数：根据任务需求和工作环境，选择机器人的结构参数，包括立柱高度、支撑臂长度和末端执行器负载能力等。

3.逆运动学分析：根据机器人的结构参数和任务需求，进行逆运动学分析，得到机器人各个关节的角度和末端执行器的位姿。

4.控制系统设计：设计机器人的控制系统，选择合适的控制算法和硬件设备，实现机器人的运动控制和姿态调整。

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品设计说明书作品名称：多功能机械手专业：机电一体化技术班级：机电124班扣号：1534542251姓名：流星2014 年10 月1 日目录一课题概述 (2)1、选题背景 (2)2、发展现状和趋势 (3)3、研究调研 (4)二机械手组成及工作过程 (6)1、整体结构分析 (6)2、所需器材 (6)3、底座部分 (8)4、躯干部分 (9)5、上臂部分 (10)6、手爪部分 (11)7、机械手系统的总调试 (12)三软件部分 (13)1、机械手软件编制流程图 (13)2、机械手运行控制程序图 (14)四设计体会 (15)一课题概述1、选题背景随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。

另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。

其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。

在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。

目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。

把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。

但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。

因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。

在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。

工业机器人系统操作员理论复习题10(带答案)

工业机器人系统操作员理论复习题10(带答案)一、单选题(第1题～第70题。

每题1.0分，满分70.0分。

)1.一般机器人操作机中，决定姿态的机构是（）。

A、端拾器B、基座C、手臂D、手腕［正确答案］：C2.机器人的精度主要依存于（）控制算法误差与分辨率系统误差机器人在（）模式下，使能器无效。

A、自动B、手动C、调试D、停止［正确答案］：A3.在焊接过程中，机器人系统发生撞枪故障，不可能发生的故障是（）。

A、工件组装发生偏差；B、焊枪的TCP 不准确；C、原点发生偏移；D、控制电压不符合。

［正确答案］：C4.（）型机器人通过沿三个互相垂直的轴线的移动来实现机器人手部空间位置的改变。

A、直角坐标B、圆柱坐标C、极坐标D、关节［正确答案］：A5.集体主义道德原则的底线是( )。

A、在职业活动中首先维护国家利益和集体利益；B、不追求个人利益；C、随时都可以牺牲个人利益；D、不侵犯国家利益和集体利益。

［正确答案］：D6.关于道德和法律，正确的观点是( )。

A、道德规范比法律规范缺乏严肃性和严谨性；B、道德的作用没有法律大，但二者在范围上有重合之处；C、道德和法律发生作用的方式、手段不同；D、道徳规范是感性的，法律规范是理性的。

［正确答案］：C7.服务群众的落脚点是( ) 。

A、热心公益B、方便群众C、扶困帮贫D、见义勇为［正确答案］：B8.人们形象地把国家利益、集体利益、个人利益之间的关系比喻为"大河有水小河满，小河无水大河干”。

这表明( )。

A、三者之间的关系是完全和谐的，不会产生矛盾；B、三者之间的关系是相互渗透的，且同等重要；C、三者之间的关系密切、相互影响；D、没有个人利益，就不会有国家利益和集体利益。

［正确答案］：C9.接到严重违反电气安全工作规程制度的命令时，应该（）执行。

A、考虑B、部分C、拒绝D、立刻［正确答案］：C10.发那科机器人外部急停接线应接在TBOP20输入接口的（）。

关节型机器人腰部结构设计

1前言1.1 题目来源与分析题目《关节型机器人腰部结构设计》来源于生产实践中。

要求设计的机器人具有6个自由度：①腰关节回转；②臂关节俯仰；③肘关节俯仰；④腕关节仰腕；⑤摆腕；⑥旋腕。

其中要详细地设计机器人基座和腰部的结构。

整体机器人要实现腕部最大负荷6kg，最大速度2m/s，最大工作空间半径1500mm 。

机器人是近30年发展起来的一种典型的、机电一体化的、独立的自动化生产工具。

在制造工业中，应用工业机器人技术是提高生产过程自动化，改善劳动条件，提高产品质量和生产效率的有效手段之一，也是新技术革命的一个重要内容。

自古以来,人们所设想的机器人一般是一种在外形和功能上均能模拟人类智能的机器。

特别是在20世纪20年代前后,捷克和美国的一些科幻作家创作了一批关于未来机器人与人类共处中可能发生的故事之类的文学作品,更使机器人在人们的思想中成为一种无所不能的“超人”。

在现实生活中,一些民间工匠根据这些文学描绘,也制造出一些仿人或仿生的机器人。

然而在当时的科技条件下,要使机器人具有某种特殊的“智能”而成为“超人”,显然是不可能的。

美国的戴沃尔设想了一种可控制的机械手,他首先突破了对机器人的传统观点,提出机器人并不一定必须像人,但是必须能做一些人的工作。

1954年,他依据这一想法设计制作了世界上第一台机器人实验装置,发表了《适用于重复作业的通用性工业机器人》一文,并获得了美国专利。

戴沃尔将遥控操纵器的关节型连杆机构与数控机床的伺服轴联结在一起,预定的机械手动作一经编程输入后,机械等就可以离开人的辅助而独立运行。

这种机器人也可以接受示教而完成各种简单任务。

示教过程中操作者用手带动机械手依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列记录在数字存储器中，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下再现出那些位置序列。

因此，这种机器人的主要技术就是“可编程”以及“示教再现”。

1.2 研究目的焊接机器人是最大的工业机器人应用领域,它占工业机器人总数的25%左右。

工业机器人的关节结构

工业机器人的关节结构工业机器人是一种用于完成各种生产任务的自动化设备，其关节结构起着至关重要的作用。

关节结构是机器人身体的基础组成部分，它决定了机器人的运动能力、承载能力和精度等方面的特性。

本文将围绕工业机器人的关节结构展开讨论。

一、旋转关节旋转关节是工业机器人最常见的关节结构之一。

它允许机器人在水平方向上进行旋转运动。

旋转关节通常由电机、减速装置和传动装置组成。

电机提供动力，减速装置降低电机输出的转速，传动装置将转动力矩传递给机器人的臂部或末端执行器。

旋转关节的结构紧凑，运行稳定，适用于需要大范围旋转的应用场景。

二、转动关节转动关节是工业机器人另一种常见的关节结构。

它允许机器人在垂直方向上进行转动运动。

转动关节通常由电机、减速装置和传动装置组成，类似于旋转关节的结构。

转动关节的运动轴线与地面垂直，可以实现上下方向的运动，适用于需要抬升和放置物体的应用场景。

三、直线关节直线关节是工业机器人的另一种关节结构。

它允许机器人在水平方向上进行直线运动。

直线关节通常由电机、减速装置和导轨组成。

电机提供动力，减速装置降低电机输出的转速，导轨提供导向和支撑作用。

直线关节的特点是运动平稳、精度高，适用于需要准确定位和移动物体的应用场景。

四、倾斜关节倾斜关节是一种特殊的关节结构，它可以实现工业机器人的倾斜运动。

倾斜关节通常由电机、减速装置和传动装置组成，类似于旋转关节的结构。

倾斜关节的运动轴线与地面倾斜，可以实现倾斜和旋转的复合运动，适用于需要斜面操作的应用场景。

五、并联关节并联关节是一种特殊的关节结构，它由多个关节组成并联连接。

并联关节的特点是具有较高的承载能力和刚度，可以实现复杂的运动轨迹和重量搬运任务。

并联关节常见的结构包括球节关节、万向关节和伸缩关节等。

这些关节可以灵活地组合和布置，提高机器人的运动自由度和适应性。

六、其他关节结构除了上述常见的关节结构，还有一些其他类型的关节结构。

例如，滑动关节可以实现机器人的平移运动；柔性关节可以模拟人体肌肉的柔韧性；回转关节可以实现机器人的旋转和抓取功能。

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。

小型多关节工业机器人设计

成本的目的。
工业机器人的主要技术规格参数
参数－，１轴轴轴轴轴
结构形式
数控轴数最大运动范围Ｒ／ｍｍ
多关节型式
５轴６９０
工业机器人控
制系统预留与外界
手部负荷质量／ｋｇ重复定位精度／ｍｍ机械部分重量／ｋｇ运动范围（。）运动转速（。／ｓ）
图２手腕外形轴侧投影
多关节装配工业机器人本体结构设计中，突破机械
传统设计观念，采用大减速比高精度的摆线减速机，通过伺服电动机直接与摆线减速机相联接，驱
动工业机器人关节运动，改善工业机器人原有的传
通用机床研究所所长赵军
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图３十字交叉滚子轴承结构
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（２）模块化设计为扩大开发出的工业机器人自身通用性，适应不同自动化生产线的要求，将交
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设备相连接的各类Ｉ／０接口，如：Ｉ／ＯＰｒｅｃｅｓｓ插接头式、
侧投影如图２所示。
小型多关节工业机器人采用自制复合型、高精度十字交叉滚子轴承如图３所示，因轴承中圆柱滚子在呈９０。的Ｖ形沟槽滚动面上相互垂直的排列，轴承可承受径向负荷、轴向负荷及倾覆力矩等所有方向的负荷。内外圈的尺寸最大限度地小型化，外圈采用两体分割的构造，轴承预紧量可调整，通

毕业设计6自由度机器人机械结构设计及路径规划

6自由度机器人机械结构设计及路径规划摘要近二十年来，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。

典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合任务书的要求，设计了一种小型的实现移动的六自由度串联机器人。

首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D- H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解。

机器人广泛应用于工业、农业、医疗及家庭生活中，工业机器人主要应用领域有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。

总之，工业机器人的多领域广泛应用，其发展前景广阔。

关键词：机器人关节，运动学分析，工业机器人，自由度CONSTRUCTION DESIGN、KINEMATICS ANALYSIS OF SIX DEGREE OF FREEDOM ROBOTABSTRACTIn the past twenty years, the robot technology has been developed greatly and used in many different fields. There is a large gap between our country and the developed countries in research and application of the robot technology so that there will be a great value to study , design and applied different kinds of robots, especially industrial robots.Most typical industrial robots such as welding robot, painting robot and assembly robot are all fixed on the product line or near the machining equipment when they are working. Based on larger number of relative literatures and combined with the need of project, the author have designed a kind of small-size serial robot with 6 degree of freedom which can be fixed on the AGV to construct a mobile robot.First of all, several kinds of schemes were proposed according to the design demand. The best scheme was chosen after analysis and comparing and the structure was designed. At same time, The kinematics analysis was conducted, coordinate transformation matrix using D - H method was set up, and the kinematics equation direct solution and inverse solution was deduced, robots are widely used in industry, agriculture, medical and family life, the main application areas of industrial robot are complex operations includes welding, spot welding, assembly, handling, painting, inspection, palletizing, grinding polishing and Laser processing etc. In one word, the development prospects of widely used in many fields of industrial robots are broad.KEY WORDS：Robot joints，Kinematics Analysis，Industrial robot，Degree of freedom.目录前言 (1)第1章工业机器人介绍 (2)§1.1工业机器人概述. (2)§1.2 工业机器人的驱动方式 (3)§1.3 工业机器人的分类. (3)第2章工业机器人结构方案确定 (4)§2.1机器人自由度分配和手臂手腕构形 (4)§2.2传动系统布置 (5)§2.3方案描述 (6)第3章机械设计部分 (8)§3.1底座旋转台设计. (8)§3.1.1 电机选择...................................错误!未定义书签。

工业机器人第四章-工业机器人结构设计

优点
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。

1+X机器人练习题库及参考答案

1＋X机器人练习题库及参考答案一、单选题（共60题，每题1分，共60分）1.焊接机器人离线编程的缺点不包括什么？（）A、无法展现工艺条件变更带来的焊接过程和质量变化B、存在模型误差C、简单轨迹编程效率比示教编程低D、编程过程繁琐正确答案：D2.厚度为 10mm 的板，我们称为（）。

A、薄板B、中板C、特厚板D、厚板正确答案：B3.（）延伸机器人的工作空间，增加机器人动作的柔性。

A、焊接电源B、机器人行走轴C、变位机D、清枪站正确答案：B4.对于弧焊机器人而言，若平动和转动过程中，焊丝尖端与参考点偏差不超过焊丝（），则说明新的工具坐标系标定精度满足弧焊应用。

A、直径B、半径C、1/4 半径D、1/2 半径正确答案：A5.（）是指在日常运转中对焊接机器人工作站的电源进行 ON/OFF 操作，或通过操作面板等执行机器人程序的启动操作的人员。

A、操作者B、程序员C、维修工程师D、其他员工正确答案：A6.（）是净化焊接作业过程产生的大量悬浮在空气中对人体有害的细小金属颗粒。

A、焊接烟尘净化器B、自动升降遮光屏C、安全防护房D、储气瓶保护柜正确答案：A7.（）提供维持电弧燃烧所需的焊丝、电流、气体、冷却液通道。

A、机器人B、控制器C、焊枪D、焊接电源正确答案：C8.对于平板堆焊而言，焊枪纵向倾角（沿焊接前进方向）建议保持为（）。

A、65-80°B、35-45°C、45-60°D、20-35°正确答案：A9.（）提供持续长时间焊接作业条件时焊枪所需的冷却介质，避免焊枪及其组件过热烧损。

A、焊接电源B、示教盒C、冷却装置D、送丝机正确答案：C10.集中控制器中可以添加（）作为人机交互软界面，可进行设备的运行操作、参数设置修改、运行状态查看等。

A、液晶触摸显示屏B、按钮C、PLCD、继电器正确答案：A11.在T2 模式下，适合机器人的（）操作。

A、高速程序验证B、维护保养C、慢速运行D、任务编程正确答案：A12.不属于机器人运动指令附加选项的是哪项？（）A、腕关节指令B、速度补偿指令C、位置补偿指令D、工具补偿指令正确答案：B13.（）在已经示教好的程序基础上，通过指定偏移量或者移动偏移点的方法，把程序复制过去，达到提高变成效率的效果。

关节型机器人腕部结构设计(全套,CAD有图)

1前言1.1机器人的概念机器人是一个在三维空间中具有较多自由度，并能实现较多拟人动作和功能的机器，而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。

美国机器人工业协会提出的工业机器人定义为：“机器人是一种可重复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机”。

英国和日本机器人协会也采用了类似的定义。

我国的国家标准GB/T12643-90将工业机器人定义为：“机器人是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。

能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业”。

而将操作机定义为：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。

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。

1.1.1操作机操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能。

通常由下列部分组成：a.末端执行器又称手部，是机器人直接执行工作的装置，并可设置夹持器、工具、传感器等，是工业机器人直接与工作对象接触以完成作业的机构。

b. 手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，一般有2～3个回转自由度以调整末端执行器的姿态。

有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。

c. 手臂它由机器人的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。

手臂有时包括肘关节和肩关节，即手臂与手臂间。

手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。

d. 机座有时称为立柱，是工业机器人机构中相对固定并承受相应的力的基础部件。

可分固定式和移动式两类。

1.1.2驱动单元它是由驱动器、检测单元等组成的部件，是用来为操作机各部件提供动力和运动的装置。

1.1.3控制装置它是由人对机器人的启动、停机及示教进行操作的一种装置，它指挥机器人按规定的要求动作。

1.1.4人工智能系统它由两部分组成，一部分是感觉系统，另一部分为决策－规划智能系统。

工业机器人论文开题报告

设计部分传动原理图
1-关节1电机；2-大臂； 3-小臂；4-基座；5关节2电机； 6-关节3电机；7-关节 4电机；8-关节5电机
驱动方式的选择
由于单片机在工业控制方面具有独特的特点，此次设计采用以MCS—51系列单片机为核心的控制系统。由于机器人在抓取物体时要实现精确的定位，应采用闭环控制系统，而闭环控制系统一般用伺服电机来驱动，故本次设计拟采用了伺服电机驱动。
设计方案及技术路线
本课题设计的机器人为垂直多关节型，具有六个自由度。机身采用薄壁整体铸件，这样可以使结构轻巧，使用灵活。内部铸件既作为内部齿轮安装壳体与轴的支撑座，又作为承力骨架，这样不仅节省材料，减少加工量，又使整体减少重量。
设计方案及技术路线
为了保证较高的传动精度和较好的加工工艺性，其传动均采用齿轮传动。其中基座与立柱部分安装有关节1的电机，其传动部分采用双级直齿轮传动；大臂部分安装关节2和关节3的电机，采用三级齿轮传动。其中第一级采用锥齿轮，以改变传动方向90°。第二、三级均采用圆柱直齿轮进行减速。关节 2传动的最末一个大齿轮固定在立柱上，关节3传动的最末一个大齿轮固定在小臂上。其设计部分的传动原理图如下所示。
国外现状
国外在工业机器人方面发展比较早，技术相对比较成熟，其成套的生产设备不仅有较大的生产能力，而且其质量也是能完全满足用户的要求。目前，国外机器人自动化生产线成套装备已成为自动化成套装备的主流以及未来自动化生产线的发展方向。国外汽车行业、电子和电器行业、物流与仓储行业（企业级）等已大量使用机器人自动化生产线，从而保证了其产品的质量和生产的高效。典型的如机器人有大型轿车壳体冲压自动化系统技术和成套装备、大型机器人车体焊装自动化系统技术和成套装备、电子和电器等的机器人柔性自动化装配及检测成套技术和装备、机器人整车及发动机装配自动化系统技术和成套装备、ＡＧＶ物流与仓储自动化成套技术及装备等，这些机器人设备的使用大大推动了这些行业的快速发展，提升了制造技术的先进性。

垂直多关节机器人臂部和手部设计

目录1 前言 (1)1.1课题来源 (1)1.2技术要求及预期效果 (1)1.3本课题要解决的主要问题及设计总体思路 (1)1.4国内外研究现状及发展状况 (1)1.4.1 研究现状 (1)1.4.2 发展趋势 (2)2 总体方案设计 (4)2.1机械结构类型的确定 (4)2.2传动方案的确定 (4)2.3工作空间的确定 (5)2.4手腕结构的确定 (5)2.5驱动装置的选择 (6)2.5.1 机器人驱动方案的分析和选择 (6)2.5.2 手腕电机的选择 (7)2.5.3 传动比的确定及分配 (8)3 齿轮的设计 (9)3.1齿轮强度的设计与校核 (9)3.1.1第一级圆柱齿轮传动设计 (9)3.1.2 第二级圆锥齿轮传动设计 (12)4 轴的设计 ........................................................................................... 错误!未定义书签。

4.1转腕传动轴的选择 ....................................................................... 错误!未定义书签。

4.2摆腕传动轴的设计 ....................................................................... 错误!未定义书签。

4.2.1 圆柱齿轮轴的设计 ..................................................................... 错误!未定义书签。

4.2.2 轴的强度校核 ............................................................................. 错误!未定义书签。

4.2.3 圆锥齿轮轴的设计 ..................................................................... 错误!未定义书签。

工业机器人技术第3章

3.1
垂直串联机器人
图3.1-5 RV减速器
3.1Biblioteka 垂直串联机器人3.1.2 机身结构与传动系统
2．传动系统（1）腰回转S轴。采用RV减速器的垂直串联机器人腰回转轴S的传动系统参考结构如图3.1-6所示。（2）上/下臂摆动L/U轴。采用RV减速器的垂直串联机器人上/下臂摆动轴 L/U的传动系统参考结构如图3.1-7所示。
3.1
垂直串联机器人
图3.1-6 S轴传动系统 1—基座 2—CRB轴承 3—腰体 4—驱动电机 5—RV减速器
图3.1-7 L/S轴机械传动系统结构 1—支承部件 2—RV减速器 3—驱动电机 4—回转部件 5—减速器壳体（针轮） 6—减速器输出轴 7—减速器输入轴
3.1
垂直串联机器人
3.1.3 手腕的基本形式
3
工业机器人机械结构
3.1
垂直串联机器人
3.1.1 本体基本结构
1．基本结构垂直串联结构是工业机器人最常见的结构形态，它被广泛用于加工、搬运、装配、包装等场合。虽然垂直串联工业机器人的形式多样，但是总体而言，它都是由关节和连杆依次串联而成的，而每一关节都由一台伺服电机驱动，因此，如将机器人分解，它便是由若干台伺服电机经减速器减速后，驱动运动部件的机械运动机构的叠加和组合。常用的小规格、轻量6轴垂直串联机器人的外观和参考结构如图3.1-1所示。
3.1
垂直串联机器人
图3.1-9 谐波减速器
3.1
垂直串联机器人
3.1.3 手腕的基本形式
2．手腕结构形式垂直串联机器人的手腕结构形式主要有图3.1-10所示的3种。图中的回转轴（Roll）能够在4象限进行360°或接近360°的回转，称R型轴；摆动轴（Bend）一般只能在3象限以下进行小于270°的回转，称B型轴。

多自由度关节式机械手的结构设计

目录1前言 (1)1.1 设计题目的背景及目的 (1)1.2 概述 (1)1.3. 机械手发展简史 (2)1.5 机械手应用概况 (3)1.6 发展趋势 (4)2 工业机械手设计概述 (5)2.1机械手设计目的及意义 (5)2.2 本次机械手的设计内容 (5)3 设计要求及方案论证 (6)4总体设计及分析 (8)4.1 系统原理介绍 (8)4.2 系统结构论述 (9)4.2.1机械手结构设计的特点 (10)5机械手各部分设计及计算 (10)5.1驱动系统的选择 (10)5.2 机械手基座部分设计 (12)5.2.1机械手基座结构的设计原则 (12)5.2.2 基座部分的设计计算 (13)5.2.3计算传动装置的运动和动力参数 (16)5.2.4主要传动尺寸的确定 (16)5.3 机械手手臂部分设计及计算 (23)5.3.1机械手手臂结构设计的原则： (23)5.3.2机械手手腕部分设计及其计算 (32)6 直接示教轻动化设计 (36)7 总结 (37)参考文献 (38)谢辞 (39)1前言1.1 设计题目的背景及目的机器人是近30年来发展起来的一种高科技自动化生产设备。

机械手是机器人的一个重要分支。

它的特点是可通过变成完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其是体现了人的智能和适应性，机器作业的准确性和在各种环境完成作业的能力。

本设计完成了多自由度关节式机械手的运动方案设计和驱动方式选择，并对机座，手臂及末端执行器等机械装置进行了结构设计。

本次设计的内容是多自由度关节式机械手的结构设计，属于工业机械手机械部分设计，本次设计的机械手属于专业机械手，主要附属于某一主机，如自动机床或生产线上，用以解决机床的上下料及工件的传输等任务，动作比较单一，只能完成某些特定的任务。

1.2 概述机器人是一种人类很早就梦想制造的、具有仿生性且处处听命于人的自动化机器，它可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动或者进入各种服务领域。

机器人机械手的设计要求

机械手的设计要求机械手总体结构的类型工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。

各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。

1.直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的.由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（μm级）。

但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。

因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。

直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。

直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。

2.圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。

这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。

其工作空间是一个圆柱状的空间。

3. 球坐标机器人结构球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。

这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。

主要应用于搬运作业。

其工作空间是一个类球形的空间。

4. 关节型机器人结构关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的。

关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。

相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。

此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。

手臂的设计要求机器人手臂的作用，是在一定的载荷和一定的速度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。

在进行机器人手臂设计时，要遵循下述原则；1.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。

2.机器人手臂的结构尺寸应满足机器人工作空间的要求。

工作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。

但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求，如果对机器人手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。

工业机器人习题(含答案)

工业机器人习题（含答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.安全装置是保护人身安全和机器人安全的外部条件, 安全装置的设立必须符合国家相关安全标准。

( )A、正确B、错误正确答案：A2.示教再现机器人具有环境感知装置, 能在一定程度下适应环境的变化。

( )A、正确B、错误正确答案：B3.电容 C 是由电容器的电压大小决定的。

A、正确B、错误正确答案：B4.回放模式下,释放或用力握紧手持操作示教器背面的【三段开关】,这时手持操作示教器上的【伺服准备指示灯】熄灭,表示伺服电源切断。

( )A、正确B、错误正确答案：B5.( ) 在使用三点法确定工件坐标时,X2 点用于确定 Y 轴正方向。

A、正确B、错误正确答案：B6.( ) 工业机器人线性运动是指直线运动。

A、正确B、错误正确答案：A7.通过示教器上的[坐标设定]图标显示关节坐标系。

( )A、正确B、错误正确答案：A8.手触摸控制装置内的零件时,须将油污等擦干净后再进行。

( )A、正确B、错误正确答案：A9.工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。

( )A、正确B、错误正确答案：A10.示教器属于机器人——环境交互系统A、正确B、错误正确答案：B11.轴操作键主要完成对机器人各轴的操作, 此组键必须在示教模式下使用。

当同时按住两个或多个键时,进行多轴同时操作。

( )A、正确B、错误正确答案：A12.ro×otstudio 的三维建模功能非常强大A、正确B、错误正确答案：B13.机器人的运动学方程只局限于对静态位置的讨论。

( )A、正确B、错误正确答案：A14.在示教器上安全模式中出现两把钥匙属于编辑模式。

( )A、正确B、错误正确答案：A15.( ) 最大工作速度通常指机器人单关节速度。

A、正确B、错误正确答案：B16.示教器的管理模式是面向进行示教作业的操作者的模式, 比操作模式可进行的作业有所增加,可进行机器人的缓慢动作、程序编辑、以及各种程序文件的编辑等。

多关节通用机械臂设计

摘要摘要随着现代科学技术的发展，机器人技术越来越受到广泛关注，在工业生产日益现代化的今天，机器人的使用变得越来越普及。

因此对于机器人技术的研究也变得越来越迫切，尤其是工业机器人方面。

本文作者在搜集了国内外机器人相关资料的基础上，选择了国内外各生产厂商的机械臂作为参考，设计了一款拥有5个自由度的机械臂。

该机械臂由多个系统组成，包括机电系统，液压系统和传动系统。

本人绘制了机械臂的相关原理图和零件图。

本机械臂的特点是传动简单，维护方便，可用于工业生产当中各种物件的搬运，用途广泛。

关键词工业机器人；多关节机械臂；5自由度；液压系统燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractWith the development of modern science and technology, robot technology has become more and more attention, in today's increasingly modernized industrial production, the use of robots is becoming more and more popular. So for the robot technology research has become more and more urgent, especially for industrial robots. Robot at home and abroad in this article the author collected the relevant data, on the basis of domestic and foreign various manufacturers of mechanical arm as the reference, design a model with five degrees of freedom mechanical arm. The mechanical arm is composed of several systems, including mechanical and electrical system, hydraulic system and transmission system. I draw the related principle of mechanical arm and part drawing. Transmission characteristics of this manipulator is simple, maintenance is convenient, can be used in the industrial production of a variety of objects carrying, wide range of uses.Keywords industrial robot；Multi-joint robotic arm；5 degrees of freedom；The hydraulic system目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.1.1机械臂的发展 (3)1.1.2 国内外机器人研究现状 (5)1.1.3机械臂技术的要素 (7)1.1.4研究主要成果 (8)1.1.5发展趋势 (10)1.1.6 工业机器人研究意义 (10)1.2本章小结 (11)第2章机械臂总体方案设计 (12)2.1机器人机械设计的特点 (12)2.1.1 与机器人有关的概念 (13)2.1.2机器人学的基本术语 (15)2.1.3机器人的规格 (15)2.1.4机器人的分类 (16)2.2设计方案 (17)2.2.1方案要求 (17)2.2.2方案的功能设计与分析 (18)2.3本章小结 (19)第3章机械臂总体结构设计 (20)3.1腰部回转总体结构设计 (20)3.2大臂回转结构设计 (21)3.3小臂回转机构设计 (22)3.4大臂及其内部总体结构的布局 (22)3.5本章小结 (23)第4章机械臂液压缸尺寸设计 (24)4.1回转缸尺寸设计与校核 (24)4.1.1回转缸转动时所需的驱动力矩 (24)4.1.2回转缸的尺寸及其校核 (25)4.2伸缩缸设计 (27)4.2.1导向装置 (27)4.2.2伸缩缸的尺寸设计及校核 (27)4.3本章小结 (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录1开题报告 (32)附录2文献综述 (38)附录3外文翻译 (44)第1章绪论1.1 课题背景工业机器人，一般指的是在工厂车间环境中，配合自动化生产的需要，代替人来完成材料或零件的搬运、加工、装配等操作的一种机器人。

工业机器人集成应用(机构设计篇)

工业机器人集成应用(机构设计篇)1. 引言1.1 概述工业机器人是指具备自主控制能力、用于执行各类操作任务的智能化设备，广泛应用于制造业领域。

随着科技的不断进步和工业自动化水平的提高，工业机器人集成应用在生产线上扮演着越来越重要的角色。

机构设计作为其中至关重要的一环，对机器人的运动性能和功能实现起着决定性作用。

1.2 文章结构本文将围绕工业机器人集成应用中的机构设计展开论述。

首先介绍了引言部分，然后在接下来的章节中逐步深入探讨了机构设计理论、设计方法与标准以及常见案例分析等内容。

最后，通过总结已经探讨的主题点和结果展示，并对未来发展进行展望和建议。

1.3 目的本文旨在全面而系统地介绍工业机器人集成应用中机构设计理论与方法，并结合实际案例进行分析。

通过深入研究不同类型工业机器人的结构设计，可以帮助读者更好地理解机器人运动学和动力学基础，并提供一些标准化与规范化的要求。

此外，本文将对常见的工业机器人案例进行具体分析，以提供读者关于不同机构设计方案实际应用的启示。

通过本文的阅读，读者将能够更好地理解工业机器人集成应用中机构设计的重要性和挑战，并为未来该领域的发展提供有益参考。

2. 机构设计理论:2.1 功能需求分析:在进行工业机器人的机构设计之前，首先需要进行功能需求分析。

这包括确定机器人所需具备的基本功能，例如运动范围、负载能力、精度要求以及速度等。

通过对工作环境和任务要求的全面了解，可以确定机器人需要哪些关键性能指标。

功能需求分析为后续的机构设计提供了重要依据。

2.2 运动学基础:运动学是研究物体在空间中运动状态的学科。

在工业机器人的机构设计中，必须深入了解运动学基础知识。

这包括旋转和平移的数学描述方法、坐标系与坐标变换理论等内容。

掌握这些基础知识可以帮助我们更好地理解和描述机器人在三维空间中的姿态和位置变化。

2.3 动力学基础:动力学是研究物体受到力或力矩作用下产生加速度和角加速度变化规律的学科。