关节型搬运机器人设计
关节型机器人机械臂结构设计
关节型机器人机械臂结构设计关节连接是机械臂结构设计的核心之一、通常使用球面接头或者转动关节进行连接，以实现机械臂关节的灵活运动。
球面接头由一个球型部件和一个杯形部件组成，通过球面接触面的滚动实现相对转动。
转动关节采用轴承来实现关节的转动功能。
关节连接的设计需要考虑机械臂的负载情况和运动自由度，以确保机械臂的运动灵活性和稳定性。
材料选择是机械臂结构设计的另一个重要方面。
机械臂的材料选择需要考虑机械强度、刚度和重量等因素。
一般来说，机械臂的结构部件采用铝合金或者钛合金等轻质材料，以减轻机械臂自身的重量，提高其运动速度和操作效率。
传动装置是机械臂结构设计中的关键部分。
传动装置通常采用电机和减速器来实现力矩的传递和控制。
电机的选择需要考虑机械臂的负载情况和运动速度等因素。
减速器的选择需要根据机械臂关节的转速和力矩需求来确定。
常见的传动装置有直线传动装置、伺服驱动装置和液压驱动装置等。
力传感器是机械臂结构设计中的关键装置之一、力传感器用于测量机械臂末端执行器受到的力和力矩，以实现机械臂的力控制。
力传感器的设计需要考虑其精度、稳定性和可靠性。
常见的力传感器有应变片式传感器、电容传感器和电磁感应传感器等。
动力源是机械臂结构设计中必不可少的部分。
机械臂通常使用电动机作为动力源，通过电池或者外部电源提供能量。
电动机的选择需要考虑机械臂的负载情况、运动速度和动力需求等因素。
另外，为了满足机械臂的长时间工作需求，还需要考虑机械臂的节能性和散热性。
综上所述，关节型机器人机械臂结构设计需要考虑关节连接、材料选择、传动装置、力传感器以及动力源等方面。
合理的结构设计可以提高机械臂的运动灵活性、稳定性和控制精度，从而满足不同应用领域的需求。
四轴立式关节机器人机械手设计
目录一、机械部分 (3)1、四轴立式关节机器人的总体机械结构设计 (3)2、腰部底座的结构设计 (7)3、手臂及关节处的结构设计 (7)4、腕部的结构设计 (9)5、机械手末端执行器的结构设计 (10)二、电气与PLC部分 (11)1、电机主电路 (11)2、电气元件的选型与确定 (12)3、PLC的I/O口分配 (14)4、PLC的外围接线图 (15)三、参考文献 (16)一、机械部分概述：本次设计的是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以吸取机床上下料和工件传送。
这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。
除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。
四轴立式关节机器人其结构形式为关节型机器人，其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，也是目前机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。
1、四轴立式关节机器人的总体机械结构设计下表为本机器人的主要技术参数2、腰部底座的结构设计该机器人腰座是圆柱坐标机器人的回转基座。
它是机器人的第一个回转关节。
机器人的运动部分全部安装在腰座上它承受了机器人的全部重量。
腰座有足够大的安装面，保证了机器人在工作时整体的稳定性。
3、手臂及关节处的结构设计该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。
机械手的大臂旋转和小臂的旋转运动是通过齿轮传动来实现。
因为考虑到搬运工件的重量不大，属小型重量，同时考虑到机械手的动态性能及运动的稳定性、安全性、对手臂的刚度有较高的要求。
因此综合考虑两手臂的驱动均选择齿轮驱动方式。
大臂关节处的结构设计如图所示：小臂关节处的结构设计如图所示4、腕部的结构设计该机器人的手臂运动包括腰座的回转运动给出了机器人末端执行器在其工作空间中的运动位置，而安装在机器人手臂末端的手腕，则给出了机器人末端执行器在其工作空间中的运动姿态。
关节型搬运机械手设计
工业机械手是集机械、 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 界上第一台工业机械手以来 , 机械手技术及其产品 发展很快 , 已成为柔性制造系统( F M S) 、 自动化工厂
( FA) 、 计算机集成制造系统 ( CIMS) 的自动化工具。 连接手臂和末端执行器的部件, 其功能取决于自由 工业机械手作为现代制造业主要的自动化设备 , 已 度的多少, 自由度越多则其动作越灵活, 但随着自由 度的增多, 结构和控制也越复杂 , 在本次设计中 , 手 经广泛应用于汽车、 工程机械、 电子信息、 家电等各 腕应该具有两个自由度 , 即能实现手腕的回转和俯 个行业 , 进行焊接、 装配、 搬运、 加工等复杂作业。在 仰运动 ; 手臂结合了 P UM A 机械手结构并进行了改 日本、 欧美等国得到广泛的应用 , 我国的工业机械手 进, 臂部的结构形式需根据机械手的运动形式、 抓取 技术及其工程应用 的水平和国外 比还有一定的 距 重量、 运动自由度、 运动精度等因素来确定 , 为了实 离, 因此迫切需要解决产业化前期的关键技术, 对产 现伸缩运动的平稳和动作的精确, 采用了谐波减速 品进行全面规划 , 进行系列化、 通用化、 模块化设计 , 积极推进产业化进程 [ 1- 3] 。从近几年国外机械手推 出的产品来看, 机械手技术正在向智能化、 模块化和 系统化的方向发展, 其发展趋势主要为: 结构的模块 化和可重构化; 控制技术的开放化、 PC 化和网络化 ; 伺服驱动技术的数字化和分散化; 系统的网络化和 智能化等方面
第 8 卷第 6 期 2008 年 11 月
潍坊学院学报 Jo ur nal of Weifang U niv ersity
关节型机器人腕部结构设计
设计任务
关节型机器人腕部结构设计一、设计内容题目来源于生产实际。
设计一个用于焊接的关节型机器人 进行机器人的总体方案设计、腕部及执行器结构设计及其零件设计。
二、设计依据焊接关节型机器人具有六个自由度 腰关节回转 臂关节俯仰 肘关节俯仰 腕关节仰腕、摆腕和旋腕 腕部最大负荷4kg 最大速度2m/s 最大工作空间半径1500mm。
三、技术要求1、机器人应能满足工作要求 保证焊接精度 2、工作可靠 结构简单
3、装卸方便 便于维修、调整
4、尽量使用通用件 以便降低制造成本。
四. 主要参考文献
1、殷际英.何广平.关节型机器人 北京:化学工业出版社 2003.
2、马香峰.工业机器人的操作机设计.北京 冶金工业出版社 1996.
3、费仁元.张慧慧.机器人机械设计和分析.北京 北京工业大学出版社 1998.
4、周伯英.工业机器人设计.北京 机械工业出版社 1995.
5、蔡自兴.机器人学.北京 清华大学出版社 2000.
6、宗光华,刘海波译.机器人技术手册. 北京 科学出版社 1996.
7、徐卫良 钱瑞明译.机器人操作的数学导论. 北京 机械工业出版社 1998.
8、孙迪生 王炎.机器人控制技术.北京 机械工业出版社 1998.
9、徐灏.机械设计手册.第二版.北京 机械工业出版社 2000.
10、成大先.机械设计手册.第4版. 北京 化学工业出版社 2002.。
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。
电动式关节型机器人机械手的结构设计
电动式关节型机器人机械手的结构设计电动式关节型机器人机械手的结构设计考虑到了机器人的运动能力、精度和稳定性，以下是该结构设计的一般要点：1.关节布局：电动关节机械手由多个关节连接组成，每个关节可以实现自由度的运动。
关节的布局应根据机械手的工作空间和运动需求来确定。
通常，机械手具有旋转关节和直线关节，旋转关节用于实现绕轴的旋转，而直线关节则用于实现沿直线的平移运动。
2.传动系统：机械手关节的运动通常由电机和传动系统驱动。
传动系统可能采用齿轮传动、带传动、蜗轮蜗杆传动等不同的机构形式。
在设计传动系统时，需要考虑到运动范围、速度要求、负载能力和精度要求。
3.传感器与反馈控制：为了保证机械手运动的准确性和稳定性，通常需使用传感器来获取关节位置、力矩和速度等反馈信息。
这些传感器可以包括编码器、力传感器、陀螺仪等。
反馈信息可以用于控制算法中，以校正位置误差、维持力平衡和实现闭环控制。
4.结构材料与强度：机械手在运动过程中要承受各种力和负载，因此需要采用足够强度和刚度的结构材料。
常见的材料包括铝合金、碳纤维复合材料和钢等。
在结构设计中，还应考虑到材料的质量与性能要求的平衡，以及机械手的重量和成本等因素。
5.控制系统：电动关节机械手还需要配备一个控制系统，用于运动规划和控制。
该控制系统可以包括传感器接口、运动控制器、通信模块等。
它可以接收来自传感器的反馈信息，根据预设的任务要求制定运动规划，并通过控制算法控制各个关节的运动。
总而言之，电动式关节型机器人机械手的结构设计需要综合考虑机械手的运动能力、精度和稳定性等因素。
从关节布局、传动系统、传感器与反馈控制、结构材料和强度、控制系统等多个方面进行设计，以满足具体应用的要求。
关节型机器人设计课程设计
关节型机器人设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握关节型机器人的基本结构、工作原理及设计方法。
2. 学生能够了解机器人在工业、医疗、服务等领域的应用，认识到关节型机器人的重要性。
3. 学生能够掌握至少三种关节型机器人的运动学、动力学分析方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的关节型机器人结构，并进行仿真分析。
2. 学生能够运用编程软件对关节型机器人进行简单的运动控制。
3. 学生能够通过小组合作，完成关节型机器人的设计与制作，提高动手实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对关节型机器人产生浓厚兴趣，培养主动探索科学技术的热情。
2. 学生在课程学习中，树立团队协作意识，培养沟通、交流、合作的能力。
3. 学生能够认识到科技发展对社会进步的重要意义，增强创新意识和责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学和动手实践，注重培养学生的创新能力和实践能力。
学生特点：初三学生具备一定的物理、数学基础，对新技术具有好奇心，有一定的动手能力，但需加强团队协作能力的培养。
教学要求：教师应结合课本内容，注重理论与实践相结合，引导学生通过小组合作、动手实践等方式，达到课程目标。
在教学过程中，关注学生个体差异，鼓励学生积极参与，充分调动学生的主观能动性。
同时，注重评估学生的学习成果，及时给予反馈，指导学生不断提高。
二、教学内容1. 关节型机器人的基本概念与结构- 介绍关节型机器人的定义、分类及结构特点。
- 分析课本第三章关于机器人结构的内容，结合实际案例进行讲解。
2. 关节型机器人的工作原理与设计方法- 探讨关节型机器人的运动原理、动力学原理。
- 引导学生学习课本第四章关于机器人设计原理的内容，掌握设计方法。
3. 关节型机器人的应用领域- 分析关节型机器人在不同领域的应用案例，如工业、医疗、服务等。
- 指导学生查阅课本第五章相关内容，了解应用现状和发展趋势。
4. 关节型机器人的运动学、动力学分析- 教授至少三种关节型机器人的运动学、动力学分析方法。
关节型机器人腕部结构及控制系统设计
摘要工业中为提高生产效率，满足一些和特定的工作要求，本课题设计的关节型机器人的腕部用于焊接、喷漆、等方面。
通过合理的设计计算，拟定选择了手腕的传动路径，选用直流电动机，合理的布置电机、轴和齿轮，设计了齿轮和轴的传动结构，实现了对摆腕、转腕和提腕的三个自由度的要求。
设计中的PLC控制部分可以实现对三个电机的分别控制，完成工作要求。
设计中大多采用了标准件和常用件，以便降低设计和制造成本。
关键词：自由度、关节型机器人、手腕ABSRACTIn order to improve production efficiency and meet some of the specific requirements, design of ontology of robot wrist joints used for welding, paint, etc. Through the reasonable design calculation, the transmission path, choose the wrist, reasonable decorate a dc motor, gear axle and gear axle, design and realization of the structure, the pendulum wrist, turn the wrist and wrist three degrees of freedom. In the design of the standard and common people, the design and manufacturing cost.Keywords:freedom, Joint robot, The wrist目录1 绪论……………………………………………………………………………………………错误！未定义书签。
1.1 选题背景及意义----------------------------- 错误！未定义书签。
五自由度关节型机器人的结构设计及其仿真分析 毕业设计
摘要机械手因其较高灵活性和通用性，在生活、制造等各个领域中都扮演着极其重要的角色。
它可以搬运货物，分拣物品，并能够在在有害环境下操作以保护人身安全，代替人的繁重劳动，因此被广泛应用于机械制造、轻工以及需求物品搬运等各种场所。
本次设计的研究方向是五自由度关节型机器人的结构设计及其仿真分析，在确定了设计方案以后，就开始查阅机器人的相关资料，以便以后的设计能顺利进行。
然后就是对机械手的几大部分进行了相关计算，确定了相关数据以后，二维的CAD、CAXA随即开了运行，而后就是到PRO/E的三维实体设计，机械手的各部分的实体模型也随之而出。
最后进行的便是ADAMS的仿真，将需要的数据输入以后，机械手便可以根据要求运动，同时截取了一些重要的线性图，提高了本次设计的机械手的可行性、科学性。
关键词：机械手；结构；计算；数据；AbstractBecause of its high flexible manipulators and universality, in life, in various fields such as plays a very important role. It can carry goods, articles, and can be sorted in harmful environment to protect personal safety operation, instead of heavy labor, therefore, are widely used in machinery manufacturing, light industry and the demand for handling items.This design research direction is five dof joints of the robot structure design and simulation analysis, in determining the design plan later, began to refer to the related information, so as to make robots after design can be carried out smoothly. Then a few most of manipulator is carried on the related calculation, determine the relevant data later, two-dimensional CAD, CAXA immediately opened run, and then is to PRO/E, the three-dimensional design of the manipulator each part of entity model also subsequently and out. Finally the simulation is conducted, will need to ADAMS after the data input according to requirements, manipulator can exercise, meanwhile intercepting the some important linear figure, improve the design of the manipulator of practical, scientificKeywords：Manipulator, formation，Calculation; data目录摘要 (I)Abstract .................................................... I I 第一章绪论 (1)1.1 机器人的概念 (1)1.2 我国机器人研究现状 (1)1.3 工业机器人概述 (2)1.4 工业机器人研究的现状与意义 (3)1.5 论文研究的主要内容 (3)第2章五自由度机器人方案的设计 (5)2.1 机器人机械设计的特点 (5)2.2 与机器人有关的概念 (5)2.3 设计方案 (6)2.3.1底座设计方案 (6)2.3.2手臂结构方案设计 (6)2.3.3手爪的设计方案 (7)2.3.4腕部结构的设计 (8)第3章五自由度机器人的结构设计 (10)3.1 手爪结构设计 (10)3.1.1手部结构设计的基本要求 (10)3.1.2夹紧力计算 (10)3.1.3驱动力计算 (11)3.1.4楔块等尺寸的确定 (12)3.1.5材料及连接件选择 (12)3.2腕部结构设计计算 (13)3.2.1 腕部回转关节的设计 (13)3.2.2 腕部俯仰关节的设计 (13)3.2.3 腕部材料的选择 (14)3.3 大臂和小臂结构设计 (14)3.3.1小臂的结构设计 (14)3.3.2 大臂的结构设计 (14)3.3.3臂部材料的选择 (15)3.4腰部结构的设计 (15)3.4.1腰部材料的选择 (16)3.5底座结构设计 (16)3.6 轴承的选择 (16)第4章五自由度机器人的三维造型 (17)4.1概述 (17)4.1.1Pro /E的主要功能 (17)4.1.2 主要特征 (19)4.2机器人各部件实体模型的建立 (20)4.2.1 手爪的实体模型 (21)4.2.2 手腕的实体模型 (22)4.2.3 大臂与小臂实体模型建立 (23)4.2.4 底座的实体模型 (26)4.2.5.轴承的实体模型 (30)4.3 机器人的整体实体模型 (31)本章小结 (31)第5章 ADAMS的运动学仿真 (32)5.1 ADAMS基本简介 (32)5.2用户界面模块（ADAMS/View） (33)5.3 求解器模块 (ADAMS/Solver) (35)5.4后处理模块（ADAMS/Postprocessor） (35)5.5设定仿真变量 (36)5.6图表及数据处理 (38)第6章全文总结 (41)参考文献 (42)致谢 (43)第一章绪论1.1 机器人的概念机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。
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。
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。
电动式关节型机器人机械手的结构设计
电动式关节型机器人机械手的结构设计电动式关节型机器人机械手是一种能够模拟人类手臂运动的智能设备，具有广泛的应用领域，包括工业生产、医疗辅助、科学研究等。
机械手的结构设计是其核心技术之一，直接影响到其运动精度、稳定性和适用性。
本文将针对电动式关节型机器人机械手的结构设计进行深入研究，探讨其优化方向和发展趋势。
一、机械手的结构设计原理电动式关节型机器人机械手的结构设计原理主要包括机械结构、控制系统和传感器系统三个方面。
机械结构是机械手的骨架，支撑起各个关节和执行器，直接影响到机械手的运动范围和承载能力。
控制系统是机械手的大脑，负责指挥各个关节动作，保证机械手的运动精确度和稳定性。
传感器系统则是机械手的感觉器官，用于感知外界环境和目标位置，从而实现精准抓取和操作。
机械手的结构设计需要兼顾上述三个方面的要求，才能实现优质的性能表现。
例如，良好的机械结构可以减小机械手的惯性和摩擦力，提高机械手的运动速度和精度；先进的控制系统可以实现复杂的路径规划和运动控制，提升机械手的智能化水平；精准的传感器系统可以实现对目标位置的实时监测和跟踪，确保机械手的抓取成功率和安全性。
二、机械手的结构设计优化方向针对电动式关节型机器人机械手的结构设计，有许多值得深入研究的优化方向，包括材料选择、机械结构设计、驱动系统优化等。
首先是材料选择方面，要考虑机械手的质量与强度之间的平衡，选择轻量化但又具有足够强度的材料，以提高机械手的运动速度和负载能力。
其次是机械结构设计方面，要考虑机械手的自由度和稳定性之间的平衡，设计合理的关节结构和连杆长度，保证机械手的动作范围和稳定性。
同时，还要考虑机械手的抓取方式和操作空间，设计合适的末端执行器和手抓形态，以实现多样化的操作任务。
最后是驱动系统优化方面，要考虑机械手的能效与功率之间的平衡，选择高效的电机和减速器，以提高机械手的能源利用率和工作效率。
同时，还要考虑电机控制系统和传感器系统之间的协同作用，实现机械手的智能化控制和环境感知，以提升机械手的自主操作能力。
多关节型搬运机械手结构设计分析
多关节型搬运机械手结构设计分析文章着手于多关节型搬运机械手的功用特点，通过对相关资料进行分析，有效得出多关节型搬运机械手的机构设计方案与控制系统的设计方案，以期为今后多关节型搬运机械手的创新与实际应用提供正确的参考。
标签：多关节型；搬运机械手；结构设计引言多关节型搬运机械手作为我国自动化技术发展过程中的产物，是新技术、新手段实际应用于加工生产中的重要体现。
多关节型搬运机械手常用于工业上圆柱形金属部件的几何特征检测系统中，其在实际应用中可以将大吨位的水平放置的金属部件安全平稳的放置到测量工位上，并且在测量结束以后还能实现将金属部件装车的工作效用，极大的降低了加工生产过程中的能源消耗，为企业节约了成本，在实际应用的过程中发挥出了重要作用。
1 多关节型搬运机械手的机械构造设计1.1 多关节型搬运机械手的整体设计通过对相关文献进行查阅，文章根据多关节型搬运机械手的工作目的以及工作环境，对该机械的整体机构进行有效设计[1]。
在本次设计过程中，多关节型搬运机械手由两个可移动关节与四个旋转关节所构成，在实际应用过程中可实现六个自由度变换，机械运动形式是多关节式。
多关节型搬运机械手的设计过程中，机械原动件作为机械定位工作与运动工作的重要保障性因素，在设计过程中采用液压缸与电机，有效提升多关节型搬运机械手的定位精度与动力强度。
对多关节型搬运机械手的前三个自由度，在设计过程中采用电机驱动的方式，以此保证多关节型搬运机械手在实际应用过程中能够实现更加准确的定位操作。
在后三个自由度的设计过程中，由于考虑到多关节型搬运机械手的驱动力因素，所以，后三个自由度采用液压驱动装置，以此实现多关节型搬运机械手在满足定位精确的前提下，还能保证较高的驱动强度，使多关节型搬运机械手可以满足各种特殊操作的实际需要。
多关节型搬运机械手在设计过程中，其基础部件构成分别为基座、手臂、电机、立柱、末端执行器、后壳体、小臂俯仰电机、腰部回转电机、盖板、腕部回转液压缸[2]。
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。
四关节码垛搬运机器人的设计实例【至工机电2013】
四关节码垛机器人的设计实例---厦门至工机电有限公司霍新龙 2013.6.3关键词：码垛机器人、搬运机器人、负重机器人、工业机器人1、CMJR-490四关节码垛机器人简介：CMJR-490机器人具有定位精度高、运行速度快、工作范围大等特点。
控制系统方面内置匀料码垛操作模型，又可示教作业，操作简单方便。
其典型应用为：1）箱类包装：啤酒、饮料、乳业、医药、食品、家电等。
2）袋类包装：粮食、化肥、饲料、石化、建材等。
3）桶类包装：桶状包装、涂料桶、化学品罐等。
4）其他：可根据客户产品的特性进行非标定制。
2、性能指标表：3、机械结构特点：1）腰式机座结构，机器人站立更稳固平稳，便于旋转，移动。
2）独特的平行四边形手臂结构设计，保证手臂角度不随手臂伸缩而变化。
3）驱动电机、减速传动结构全部下置，减轻手臂重量，使得手臂运动轻巧，机械惯量小，便于快速加减速，快速运动。
4）关节式结构，所有电缆通过手臂内部布置，只有在关节处有微小弯曲动作，简化了电缆布置，延长了电缆弯曲伸缩的寿命，并且布局美观。
5）关节结构的巧妙设计，使得手臂的伸缩范围达到极致，水平作业范围可达330度,手臂伸缩范围为1560mm。
6）重复定位精度可达1mm。
7）圆柱坐标系,码垛区域明确，更适合码垛作业。
8）丰富多样的抓手形式，可广泛应用于石化、饮料、食品、药品、啤酒、饲料等行业。
4、控制系统特点1）以“基于PLC的4轴运动控制系统”为核心进行构架，通用性强，可靠性高。
2）采用的是全伺服机器人驱动控制技术。
3）优化的机器人轨迹规划控制技术。
4）人机界面友好，操作简单快捷。
5）全部源程序自行开发，便于升级、修改、维护及客制化。
6）示教作业，简单易操作。
用户编程可采用坐标设定或示教法进行图形化操作。
7）内置多种码垛操作模型，用户可依据自身码垛要求进行选择。
5、常用典型爪手图示：6、有效工作范围示意图：。
四自由度关节型机器人的设计
毕业设计任务书四自由度关节型机器人设计学生指导教师班级职称系主任主管院长XX学院20XX年 5 月前言随着世界经济的发展和经济全球化，国内外的市场竞争将日趋激烈，企业必须走工业全面自动化的道路。
机器人的出现，正是顺应了工业自动化新阶段——柔性化的社会需要，是社会经济发达的必然产物。
机器人的产业化及其广泛应用，必将为社会带来巨大的经济效益，把人类从繁重的体力劳动和有害环境中解放出来。
机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛兴趣。
在新的世纪，机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。
从近年世界机器人推出的产品看，未来工业机器人具有如下的发展趋势：(1) 高级智能化未来机器人与今天的相比最突出的特点在于其具有更高的智能。
随着计算机技术、模糊控制技术、专家系统技术、人工神经网络技术和智能工程技术等高新技术的不断发展，必将大大提高工业机器人学习知识和运用知识解决问题的能力，并具有视觉、力觉、感觉等功能，能感知环境的变化，做出相应反应，又很高的自适应能力，几乎能象人一样去干更多的工作。
(2) 应用广泛化在21世纪，机器人不再局限于工业生产，而是向服务领域扩展。
社会的各个领域都可由机器人在工作，从而使人类进入机器人时代。
根据专家预测，用于家庭的“个人机器人”必将在21世纪得到推广和普及，人类生活将变得更加美好舒适，模仿生物从事生物特点动作的仿生机器人将倍受社会青睐，警备和军事用机器人也将在保卫国家安全方面发挥重用的作用。
(3) 产品微型化微机械电子技术和精密加工技术的发展为机器人微型化创造了条件，以功能材料、智能材料为基础的微驱动器、微移动机构以及高度自治的控制系统的开发使微型化成为可能。
微型机器人可以代替人进入人本身不能到达的领域工作，帮助人类进行微观领域的研究：帮助医生对病人进行微循环系统的手术，使之可注入血管清理血液，清除病灶和癌变，尺寸极微小的纳米机器人将不再是梦想。
关节型机器人腕部结构设计
优秀设计学科门类：单位代码：毕业设计说明书（论文）关节型机器人腕部结构设计学生姓名所学专业班级学号指导教师XXXXXXXXX系二○**年X X月任务书一、设计内容题目来源于生产实际。
设计一个用于焊接的关节型机器人，进行机器人的总体方案设计、腕部及执行器结构设计及其零件设计。
二、设计依据焊接关节型机器人具有六个自由度，腰关节回转，臂关节俯仰，肘关节俯仰，腕关节仰腕、摆腕和旋腕，腕部最大负荷4kg，最大速度2m/s，最大工作空间半径1500mm。
三、技术要求1、机器人应能满足工作要求，保证焊接精度；2、工作可靠，结构简单；3、装卸方便，便于维修、调整；4、尽量使用通用件，以便降低制造成本。
四. 主要参考文献：1、殷际英.何广平.关节型机器人：北京:化学工业出版社，2003.2、马香峰.工业机器人的操作机设计.北京：冶金工业出版社，1996.3、费仁元.张慧慧.机器人机械设计和分析.北京：北京工业大学出版社，1998.4、周伯英.工业机器人设计.北京：机械工业出版社，1995.5、蔡自兴.机器人学.北京：清华大学出版社，2000.6、宗光华,刘海波译.机器人技术手册. 北京：科学出版社，1996.7、徐卫良，钱瑞明译.机器人操作的数学导论. 北京：机械工业出版社，1998.8、孙迪生，王炎.机器人控制技术.北京：机械工业出版社，1998.9、徐灏.机械设计手册.第二版.北京：机械工业出版社，2000.10、成大先.机械设计手册.第4版. 北京：化学工业出版社，2002.开题报告关节型机器人腕部结构设计摘要：为了提高生产效率和焊接质量，满足特定的工作要求，本题设计用于焊接的关节型机器人的手腕和末端执行器。
根据机器人的工作要求进行了机器人的总体设计。
确定机器人的外形时，拟定了手腕的传动路径，选用直流电动机，合理布置了电机、轴和齿轮，设计了齿轮和轴的结构，并进行了强度校核计算。
传动中采用了软轴、波纹管联轴器和行星齿轮机构，实现了摆腕、转腕和提腕的三个自由度的要求。
平面关节型机器人结构设计
摘要平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节；两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，它的纵截面为矩形的回转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状[11]。
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。
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。
关键词：机械手，轴承，汽缸ABSTRACTSelective Compliance Assembly Robot Arm have two slew joints and one move joints ; two slew joints control the moving of the front and back left and right , the move joints control the moving of up and down , the vertical section is a rectangle slew , the high of the vertical section is move joints’ journey , the move angle of the two slew joints decide the big and small and figure of the vertical section .Mechanical hand, is also called from begins, auto hand can imitate the manpower and arm's certain holding function, with by presses the fixed routine to capture, the transporting thing 'OR' operation tool's automatic operation installment. It may replace person's strenuous labor to realize the production mechanization and the automation, can operate under the hostile environment protects the personal safety, thus widely applies in departments and so on machine manufacture, metallurgy, electron, light industry and atomic energy.Key words:manipulator, axletree , cylinder目录摘要 (I)ABSTRACT.................................................................................................... I I 第1章总体设计....................................................... 错误!未定义书签。
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关节型搬运机器人设计摘要随着现代工业机器人技术的发展，工业机器人的使用迅速增长。
本文通过对国外工业机器人的分析，并结合搬运所需要的条件，设计出了工厂自动化生产和生产线使用的搬运机器人。
本文着重对搬运机器人的总体设计方案、机构及控制系统从理论上进行了详细的分析和设计。
在搬运机器人总体设计中，采用了应用最为广泛的平面关节型；在机构设计中，主要设计了搬运机器人末端执行器、手腕、手臂和腰的机械结构；在末端执行器设计上采用了一种具有接近觉、接触觉及滑动觉的初级智能机械手；在控制系统的设计中，采用可编程控制器（PLC）进行控制，并对控制系统的硬件原理做了分析，对PLC 的程序也进行了编译；在驱动系统设计中，采用了气动和电机两种驱动方式，主要动作采用电机驱动。
关键词：搬运机器人，三感觉机械手，可编程序控制器Design of the joint transporting robotAbstractUnder the development of the modern industrial robot’s technology , the use of industrial robot increases rapidly. Through analyzing the domestic and foreign industrial robots, combing the conditions of the transportation, the transporting robot for the factory automation produce and the production line is designed in this article.The emphasis on this article is to analyze and design the transporting robot in theory. The analytical objects include the total scheme, the mechanism design, and the control system design. In the total scheme design, the most wildly applied plane joint type is chosen. In the mechanism, the transporting robot’s end-effector, the wrist, the arm and the waist are mainly designed. A kind of the approaching sense, the contact sense and the skidding sense primary intelligence manipulator is adopted in the end-effector; In the control system, the programmable controller (PLC) is used, the principle of hardware is analyzed and the programs in PLC are compiled. In the actuating system, two driving types are used which include the pneumatic operation and the motor. The main movement is driven by the motor.Key words: Transporting robot, three feelings manipulators, programmable controller（PLC）1．引言本课题研制的搬运机器人，是一种综合了人和机器特长的拟人机械电子装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
它能够感应工件并能按规定抓取，升高，转动一定的角度，向前移动，把料准确放入指定的工位。
为了便于设计，工件设为60*60*60的立方体，重为3kg。
本文对一类搬运机器人的总体设计、结构设计、控制系统设计等从理论上进行了较为全面的研究。
在机械手设计上采用了一种具有接近觉、接触觉及滑动觉的初级智能机械手。
2．总体方案与机械本体设计由工业机器人的构成及其运动系统，进行机械本体、驱动系统、控制系统的方案比较与选择，基于总体方案的设计，选定基本技术参数。
2.1手部（末端执行器）的结构设计与计算分析手部的功能与分类，根据其设计要求，在本次设计中可使用的末端执行器有以下几种：（1）吸附式（2）电磁吸盘式（3）多关节多指手爪（4）夹钳持式手爪本设计选用的是夹钳式手部的齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器。
结构如图2-1所示：图2-1 齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器夹钳式手部应具有适当的的夹紧力和驱动力，手部方案计算包括：夹紧力、夹紧缸驱动力的计算。
受力示意如图：图2-2 受力示意图2.2手腕的结构设计与计算分析手腕的功能与分类，手腕设计应该具有两个自由度，即能实现手腕的回转和俯仰运动，由手腕设计要求，在本次设计中可采用的设计方案有以下几种结构：方案一传动示意图2-3如下：图2-3方案一传动示意图方案二传动示意图如图2-4所示：图2-4 摆动液压缸驱动手腕方案三传动示意图如图2-5所示：在方案三中充分考虑到手腕回转所需力矩小所以使用的电动机和谐波减速机构都质量和体积都很小，可以之间将其直接放在手腕前端，这样就减少了小臂前端的质量和体积，所以在本次设计中使用第三方案。
图2-5方案三传动示意手腕回转、俯仰时，需要克服腕部的摩擦阻力力矩、工件重心偏置力矩和腕部启动时的惯性阻力力矩。
手腕设计方案的计算包括：（一）手腕回转驱动力的计算（二）手腕俯仰力矩的计算2.3手臂的结构设计与计算分析手臂的功能与分类，根据其设计要求，本次设计可供选择的结构主要有以下几种：（一）液压驱动圆柱坐标型机器人手臂结构（二）电动机驱动机械传动援助坐标型机器人手臂（三）PUMA机器人手臂结构（四）SPINE机器人多节柔性手臂（五）带谐波减速器的机器人手臂关节结构图2-6 PUMA560机器人小臂传动图本设计是采用PUMA机器人手臂结构结合设计需要进行改进：一、小臂的示意图如下：图2-7 小臂的示意图二、大臂示意图如下：图2-8 大臂示意图其大臂和小臂均用高强度的铝合金材料制成的薄壁框形结构，大臂的肘关节处的传动与别处不同，为了实现运动的平稳和动作的精确，以及结构简单，质量小，所以采用谐波减速器。
设计计算截面尺寸和手臂长度，使其在满足强度、刚度和尺寸要求的前提下，得到最优尺寸和最小质量，实现结构优化设计。
大臂肘关节处的传动示意图为：图2-9 大臂肘关节处传动示意图2.4机座的结构设计与计算分析机座的功能与分类，根据其设计要求，在本次设计中可供选择的腰座有以下几种：方案一：采用环形轴承作支撑结构的机器人腰座图2-10 采用环形轴承作支撑结构的机器人腰座方案二：采用普通轴承作支撑结构的机器人腰座图2-11 采用普通轴承作支撑结构的机器人腰座本方案是采用普通轴承做支承元件的腰座支承结构，这种结构制造简单，成本低、安装调整方便等优点，虽然存在腰座尺寸过大的缺点，但是却可以增加稳定性。
本次设计即采用这种腰部。
方案三：PUMA机器人腰座经过对减速器和电动机选择及相关计算，搬运机器人机械本体效果图如下：图2-12 搬运机器人机械本体效果图3．控制系统设计3.1 PLC控制系统的设计通过对PLC的分析，本机采用三菱公司生产的FX2N-40MR PLC。
机器人搬运操作方式分为手动和自动操作方式。
自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。
（1）机器人搬运示意图3-1 机器人搬运示意图原位（零点）位置：机器人的小臂停在下限位置出，钳抓放松，即物体抓取出，不需要通过仰俯运动来调整钳抓的角度，输送带和物料台同一高度。
（2）机器人搬运系统输入和输出点分配表表3-1 I/O分配表名称代号输入名称代号输入名称代号输出启动SB1 X0 手动操作SB6 X10 电磁阀上升YV1 Y0上升限位SQ1 X1 连续操作SB7 X11 电磁阀左移YV2 Y1左移限位SQ2 X2 单步上升SB7 X12 电磁阀下降YV3 Y2下降限位SQ3 X3 单步下降SB8 X13 输送带A转动YV4 Y3工件检测SQ4 X4 单步左移SB9 X14 抓取YV5 Y4 抓限位SB2 X5 单步右移SB10 X15 电磁阀右移YV6 Y5 右移限位SB3 X6 夹紧SB11 X16 原点指示EL Y6 停止SB4 X7 放松SB12 X17 输送带B转动YV7 Y7 回原点SB5 X20 输送带转动SB13 X21（3）PLC输入，输出连接电路图图3-2 PLC输入，输出连接电路图（4）操作系统操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序。
图3-3 机械手操作程序图其原理是：X20接通，系统自动回原点，Y6驱动指示灯亮。
X10接通，其常闭触头打开，程序不跳转（CJ 为一跳转指令，如果CJ驱动，则跳到指针P所指P0处），执行手动程序。
之后，由于X11常闭触点，当执行CJ指令时，跳转到P1所指的结束位置。
如果置于自动位置，（既X10常闭闭合、X11常闭打开）则程序执行时跳过手动程序，直接执行自动程序。
（5）回原位程序图3-4 回原位状态转移图（6）手动单步操作程序图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。
图3-5 手动单步操作程序图（7）自动操作程序图3-6 自动操作状态转移图3.2 传感器的选择在本设计中，传感器主要用来检测手腕、手臂、腰部的转动角度，还有确定手爪对工件的抓取。
在机械手设计上采用了一种具有接近觉、接触觉及滑动觉的初级智能机械手。
工作原理如下：接近觉传感器、接触觉传感器、滑动觉传感器位于手指上接近觉传感器是由红外发射器、红外探测器及其信号处理电路构成。
接触觉传感器、滑动觉传感器是一个传感器。
是由聚偏氟乙烯膜，铜箔电极和绝缘橡胶表皮保护层构成。
图3-7 初级智能机械手结构图4．结论与建议4.1结论本文对一类搬运机器人的总体方案上进行了研究，并对其机械本体结构、控制系统和驱动系统进行了设计。
(1)通过相关方案的选择、计算及校核，从理论上验证了本设计的可行性和正确性。
(2)编写了PLC程序，并进行了机器人搬运工件模拟实验，在模拟实验中机器人能够很好的完成设计好的动作，证实了机器人控制系统的正确性。