工业机器人机械结构设计.
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。
工业机器人结构设计
工业机器人结构设计随着科技的不断进步和社会的不断发展，人类对于机器人的需求和应用也愈发增加。
工业机器人作为自动化生产的重要组成部分，其结构设计的合理与否直接关系到机器人的工作效率和安全性。
本文将探讨工业机器人结构设计的相关要素和技术原则。
一、工业机器人结构概述工业机器人是一种能够按照预设的程序和规则进行自主操作的机器设备。
其结构由机械结构、控制系统和动力系统组成。
机械结构是工业机器人的骨架，决定了机器人的稳定性和运动能力。
因此，工业机器人的结构设计至关重要。
二、工业机器人结构设计要素1. 机械臂工业机器人的机械臂是其最基本的结构部分，通常由关节和链杆组成。
机械臂的关节数量和类型根据工业机器人的应用需求而定。
机械臂需要具备足够的灵活性和刚度，以实现精确的运动和定位。
2. 末端执行器末端执行器是工业机器人实现具体任务的工具。
它可以是夹具、吸盘、焊枪等不同形式的工具。
末端执行器的选择和设计应根据具体任务的需求和要求。
3. 控制系统控制系统是工业机器人结构设计中重要的一环。
它负责控制机器人的动作和运动路径。
控制系统需要具备高精度、高响应速度和良好的稳定性。
同时，安全性和可靠性也是控制系统设计的重要考虑因素。
4. 动力系统动力系统为工业机器人提供动力，使其能够执行任务。
动力系统通常由电机、减速器和传动装置组成。
动力系统的设计需要考虑功率大小、精度要求和能耗等因素。
三、工业机器人结构设计原则1. 功能性原则工业机器人结构设计的首要原则是满足具体任务的功能需求。
机器人应能够稳定、高效地完成所要执行的任务，具备良好的定位和控制能力。
2. 结构强度原则工业机器人在工作过程中会承受较大的负载和运动力，因此结构强度是设计中的重要考虑因素。
机器人的各个部件应具备足够的强度和刚度，以确保机器人的工作稳定性和安全性。
3. 空间利用原则工业机器人的工作环境通常有限，因此在结构设计中需要注意空间利用的效率。
合理利用机器人的结构空间，提高机器人的工作效率和灵活性。
工业机器人设计与实例详解
工业机器人设计与实例详解工业机器人是一种具有高度自动化和智能化的机器设备。
它广泛应用于各种制造领域，如汽车制造、电子制造、医疗器械制造等。
本文将详细介绍工业机器人的设计与实例。
一、工业机器人的设计1.结构设计工业机器人的结构设计包括机械结构、传动系统、控制系统和电气系统等。
机械结构应具有足够的刚度和精度，使机器人能够承受重载和高速度。
传动系统应具有高精度和高效率，以确保机器人的高速度和精度。
控制系统应具有高性能和高稳定性，以确保机器人的高精度和高速度。
电气系统应具有高可靠性和高效率，以确保机器人的稳定性和运行效率。
2.运动学设计工业机器人的运动学设计是机器人设计中非常重要的一个方面。
它涉及机器人的轨迹规划、运动学正逆问题、末端执行器设计和动力学分析等。
运动学设计应满足机器人的高速度和高精度要求。
3.控制算法设计工业机器人的控制算法设计关键是机器人的路径规划和控制系统的设计。
路径规划应采用高效的算法，以实现机器人的高速度和高精度。
控制系统的设计应具有高性能和高稳定性，以确保机器人的高速度和高精度。
二、工业机器人的实例1.汽车制造在汽车制造中，工业机器人被广泛应用于车身焊接、喷漆、车体检测和零件加工等领域。
通过使用工业机器人，可以实现车身的高精度和高效率生产，提高汽车制造的质量和效率。
2.电子制造在电子制造中，工业机器人被广泛应用于半导体生产和电子零件组装等领域。
通过使用工业机器人，可以实现电子产品的高精度和高效率生产，提高电子制造的质量和效率。
3.医疗器械制造在医疗器械制造中，工业机器人被广泛应用于手术器械生产和医疗器械组装等领域。
通过使用工业机器人，可以实现医疗器械的高精度和高效率生产，提高医疗器械制造的质量和效率。
综上所述，工业机器人的设计与实例是机器人技术中的重要方面。
要设计出高精度、高效率、高性能和高稳定性的工业机器人，需要考虑机器人的结构设计、运动学设计和控制算法设计等方面。
同时，工业机器人在汽车制造、电子制造和医疗器械制造等领域中的广泛应用，为制造业的高质量和高效率生产提供了有力的保障。
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。
工业机器人机器人本体设计分析
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一、机器人结构设计机器人的结构设计是指针对特定任务和工作环境，对机器人的外形、连接方式、关节结构等进行设计和优化的过程。
合理的机器人结构设计能够提高机器人的功能性、灵活性和稳定性，从而更好地完成各种任务。
下面将从机器人的外形设计、连接方式设计以及关节结构设计三个方面详细论述机器人结构设计相关内容。
（一）外形设计1、外形尺寸设计：机器人的外形尺寸设计需要考虑到工作空间的限制以及任务的需求。
合理的外形尺寸设计可以使机器人在狭小的空间内自由移动，并且能够达到所需的工作范围。
2、外形材料选择：机器人的外形材料选择应考虑到机器人的使用环境和任务特点。
例如，在潮湿的环境中工作的机器人可以选择防水材料，而在高温环境中工作的机器人则需要选择耐高温材料。
3、外形形状设计：机器人的外形形状设计既要满足机器人的运动需求，又要符合人类对机器人的认知和接受。
因此，外形形状设计需要考虑到机器人的动态特性和人机交互的需求。
（二）连接方式设计1、运动连接方式设计：机器人的运动连接方式包括传动装置、连接结构等。
传动装置的设计应满足机器人的工作要求，如速度、精度、承载能力等。
连接结构的设计应具有稳定性和刚度，以确保机器人在高速和大力矩下不发生松动或变形。
2、电气连接方式设计：机器人的电气连接方式包括电缆布线、接插件等。
电缆布线的设计应考虑到机器人的自由度和运动范围，并保证电缆的可靠性和耐久性。
接插件的选择和布局应方便维护和更换。
3、通讯连接方式设计：机器人的通讯连接方式包括传感器和控制系统之间的通讯方式。
合理的通讯连接方式可以提高机器人的响应速度和数据传输效率，从而提高机器人的工作效率和稳定性。
（三）关节结构设计1、关节类型选择：关节是机器人身体各部分连接起来并实现运动的重要组成部分。
工业机器人结构设计ppt课件
2.2.1 钳爪式手部的设计
四、钳爪式手部结构及其夹紧力的计算公式举例
N
N
P
N=P/2 注：①两手指平移 ②增力比（N/P）小
齿轮齿条式手部结构
No.32
2.2.1 钳爪式手部的设计
四、钳爪式手部结构及其夹紧力的计算公式举例
α
γB A β
P
C
EN
N
N=PLcos(α+β+γ)/(2lsinαcosβ)
2、开式连杆系中的每根连杆都 具有独立的驱动器，属于主动连 杆系，连杆的运动各自独立，不 同连杆的运动之间没有依从关系， 运动灵活。
No.5
2.1 机器人本体的基本结构
二、机器人本体基本结构特点：
3、连杆驱动扭矩的顺态过程在 时域中的变化非常复杂，且和执 行器反馈信号有关。连杆的驱动 属于伺服控制型，因而对机械传 动系统的刚度、间隙和运动精度 都有较高的要求。
应根据被抓取工件的要求确定吸盘的形 状。由于气吸式手部多吸附薄片状的工 件，故可用耐油橡胶压制不同尺寸的盘 状吸头。
No.41
2.2.2 吸附式手部的设计
三、气吸式手部的吸力计算
吸盘吸力的大小主要取决于真空度(或 负压的大小)与吸附面积的大小。
真空吸盘吸力F计算公式：
F nD2 ( H )
4K1K2K3 76
注：①AB＝DE，DB＝AE，L＝BC杆长，l＝AB杆长； ②两手指保持平行；③当α角较小时，可获得较大的力比。
平行连杆杠杆式手部结构
No.33
2.2.1 钳爪式手部的设计
四、钳爪式手部结构及其夹紧力的计算公式举例
P
φ
α
c
bN
N
N=Pcsin(α+φ)/2bsinαsinφ
工业机器人机械系统设计
工业机器人机械系统设计工业机器人是一种用于自动化生产的机器人，广泛应用于制造业的各个领域。
其机械系统设计是其关键部分之一，涉及到机器人的机构、传动、运动学等方面。
下面将结合具体案例介绍工业机器人机械系统设计的一般步骤和要点，并对机械系统设计的一些关键技术进行探讨。
其次，机械结构设计是机器人机械系统设计的核心。
机械结构设计要考虑机器人的关节数量、连接方式、材料选择等。
通常机械结构设计会采用机械臂结构，根据机器人的运动要求，设计机械臂的长度、关节数量和角度等。
动力传动系统设计是机械系统设计的重要组成部分。
动力传动系统主要包括电机、减速器和传动机构。
根据机器人的负载需求和运动速度要求，选择合适的电机和减速器。
同时，传动机构的选择也要考虑机器人的运动方式，常见的传动机构有齿轮传动、带传动等。
运动学分析是机械系统设计的重要内容。
通过运动学分析，可以得到机器人的位形方程和运动轨迹。
运动学分析中需要考虑机器人的关节角度、关节速度和姿态等。
运动学分析中的关键技术包括正运动学和逆运动学。
正运动学是指根据机器人的关节角度，求解机器人末端的位置和姿态。
逆运动学是指根据机器人末端的位置和姿态，求解机器人的关节角度。
正逆运动学分析是机械系统设计中一个非常重要的环节，关系到机器人的运动控制和路径规划。
最后，机械系统设计还需要进行优化。
优化的目标主要包括机器人的精度、速度和稳定性等。
其中，机器人的精度是机械系统设计中一个非常关键的性能指标。
在优化设计中，可以采用材料优化、结构优化、动力学控制优化等方法。
综上所述，工业机器人机械系统设计是工业机器人设计的重要环节之一、机械系统设计的合理与否直接影响到机器人的性能和稳定性。
在机械系统设计中，需要综合考虑机器人的工作特点、负载要求、运动学特性等方面，通过合适的机械结构设计、动力传动系统设计和运动学分析，来实现机器人的自动化生产任务。
工业机器人结构设计
1绪论1、1工业机器人概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统与检测传感装置构成,就是一种仿人操作,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,改善劳动条件与产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人技术就是综合了计算机、控制论、机构学、信息与传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,就是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。
机器人应用情况,就是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机器人并不就是在简单意义上代替人工的劳动,而就是综合了人的特长与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与分析判断能力,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就是机器进化过程的产物,它就是工业以及非工业领域的重要生产与服务性设备,也就是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
机械手就是模仿人手的部分动作,按给定程序、轨迹与要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。
工业机械手可以提高生产的自动化水平与劳动生产率;可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产,尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体与放射性等恶劣的环境中,由它代替人进行正常的工作,意义更为重大。
因此,工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。
工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,就是附属于该机床的专用机械手。
随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。
工业机器人的结构设计
工业机器人的结构设计工业机器人是指使用在工厂等工业领域的自动化机器人。
它们具有一定的自主能力，能够根据预定的程序和任务，完成各种物体的处理、运输、装配等工作。
工业机器人的结构设计包括机器人的主要构件、传动系统、执行机构和控制系统等方面。
首先，工业机器人的主要构件包括机械臂、驱动装置和控制系统等。
机械臂是工业机器人中最重要的部件，它是完成工件处理和运输的主要执行器。
机械臂通常采用多关节联动的形式，具有较高的灵活性和自由度。
不同的机器人应用领域对机械臂的结构和数量有不同的要求。
驱动装置主要由电机、减速器和传感器等组成，用于提供动力和信号支持。
控制系统则是机器人的大脑，它接收来自传感器的数据并根据预定的程序和算法，控制机械臂的运动。
其次，工业机器人的传动系统是实现机械臂运动的关键部分。
传动系统通常由电机、减速器、联轴器和传动装置等组成。
电机提供动力，通过减速器和传动装置传递动力，并通过联轴器连接传递到机械臂上。
传动系统的设计要考虑到速度、承载能力和精度等因素。
再次，工业机器人的执行机构是机器人完成各种任务的重要组成部分。
执行机构通常包括夹持装置、工具和传感器等。
夹持装置用于抓取、放置和固定工件，它的设计要考虑到工件形状和重量等因素。
工具则是机器人进行切割、焊接、喷涂等任务所需要的装置。
传感器则用于获取工件和机器人自身状态的信息，如位置、力量、温度等，以便实现机器人的自动化控制。
最后，工业机器人的控制系统是整个机器人系统的核心。
控制系统通过接收传感器反馈的数据，并根据预定的程序和算法，计算并控制机械臂的运动和姿态。
控制系统的设计要考虑到机器人的灵活性、精确性和反应速度等因素。
控制系统还可以与其他工厂自动化设备进行联动，从而实现整个生产线的自动化控制。
综上所述，工业机器人的结构设计是一个综合考虑机械、电气、传感和控制等多个方面的过程。
一台优秀的工业机器人应具备高度的灵活性、精确性和稳定性，能够适应不同的生产环境和任务需求。
7自由度工业机器人机械结构设计说明书
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3、工作范围1434、本体重量150，确立kg mm kg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, can grab the object near the base are famous among so much designers and users. Because there is a redundant freedom, it is easy to ensure the best welding position at the same time, avoid workpiece and fixture work on the robot arm interference.In this thesis, according to the robot puts up , the scope of work is ,3kg1434mm body weight is ,establish 7 dof150kg joint structure of arc-welding robot including S waist, L arm swing, E arm rotation, U pitching arm, R wrist turn, B wrist pitch, T wrist rotation. Analysis of the various robot joints in moment of inertia, angular velocity, acceleration and other technical indicators of the work under the conditions identified seven joints driven by AC motor, the robot arm dedicated reducer drive, while B, T wrist joint is also used in synchronous belt drive. Required by calculating the joint motor power and torque, reduction ratio reducer, belt requirements and selection; robot with UG NX6.0 draw three-dimensional simulation model of each joint, and assembly molding.This research has extensive practical significance and application prospect. 7 dof industrial robots designed for the follow-up dynamics analysis and motion control and provide 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。
工业机器人结构设计方案材料
工业机器人结构设计方案材料1.机身结构材料：机身是机器人的主要支撑部分，需要具备足够的强度和刚性。
常见的材料选择包括铝合金、碳纤维等。
铝合金具有良好的机械性能和可塑性，重量轻且具备良好的散热性能，非常适合机器人的结构设计。
碳纤维则具有很高的比强度和比刚度，同时具备良好的抗腐蚀性能和疲劳寿命，适合用于制造复杂结构的机器人。
2.关节材料：关节是机器人运动灵活性的保证，需要选择具备一定强度和刚性的材料。
常见的关节材料包括钢和铝合金。
钢具有良好的强度和耐磨性能，适合用于制造高负荷和高速运动的关节。
铝合金则具有较低的密度和良好的机械性能，适合用于制造较为轻量级的关节。
3.推进器材料：推进器是机器人的移动部分，需要选择具备一定强度和耐磨性的材料。
常见的推进器材料包括橡胶和塑料。
橡胶具有良好的弹性和耐磨性，适合用于制造轮胎和履带等移动部件。
塑料则具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能，适合用于制造轻量级的推进器。
4.传感器材料：传感器是机器人感知环境的重要部分，需要选择具备高灵敏度和良好的稳定性的材料。
常见的传感器材料包括硅、光电材料和陶瓷。
硅具有良好的机械性能和灵敏度，适合用于制造压力传感器和力传感器等。
光电材料则具有良好的光学性能和稳定性，适合用于制造光电传感器和摄像头等。
陶瓷具有较高的硬度和耐蚀性，适合用于制造温度传感器和湿度传感器等。
5.控制电路板材料：控制电路板是机器人的大脑，需要选择具有良好导电性和耐高温性的材料。
常见的控制电路板材料包括玻璃纤维增强聚酰亚胺（FR4）和铜基板。
FR4具有良好的绝缘性能和耐高温性，同时导电性能稳定可靠，适合用于制造多层印刷电路板。
铜基板则具有良好的导热性和导电性，适合用于制造高功率控制电路板。
6.外壳材料：外壳是机器人的外部保护层，需要选择具备良好的抗冲击性和防护性的材料。
常见的外壳材料包括聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）。
聚碳酸酯具有良好的抗冲击性和透明性，适合用于制造机器人外壳的透明窗户。
第4章工业机器人机械系统设计
第4章工业机器人机械系统设计工业机器人是现代制造业中非常重要的设备，它能够替代人力完成一些重复性、繁琐性和危险性高的工作，提高生产效率，保证产品质量。
而机械系统设计是工业机器人的核心部分，决定着机器人的工作性能和稳定性。
本章将重点介绍工业机器人机械系统设计的关键内容。
首先是机械结构的设计。
机械结构包括机器人身体的外形、连接方式、关节结构等。
根据机器人的工作任务和使用环境，设计出合适的机械结构非常关键。
一般来说，机械结构应具备轻量化、刚性好、耐磨损等特点。
同时，机器人的关节结构需要有足够的自由度，以便完成各种复杂的工作任务。
其次是传动系统的设计。
传动系统是机器人的关键组成部分，它负责将电机的转动传递到末端执行器上。
常见的传动方式有齿轮传动、带传动、链传动等。
设计传动系统时需要考虑传动效率、精准度、稳定性等因素。
同时，根据机器人的工作特点，还需要选择合适的减速比，以确保机器人的运动速度和力矩满足要求。
第三个关键是控制系统的设计。
控制系统是机器人的大脑，负责控制机器人的动作和工作。
在工业机器人中常用的控制方式有伺服控制和步进控制。
在设计控制系统时，需要考虑控制器的性能、稳定性和可靠性。
同时，还需要考虑机器人的传感器系统，以获取机器人的位置、力矩等信息，并进行反馈控制。
最后是机械系统的安全设计。
工业机器人在运行过程中会面临一些安全风险，因此需要进行安全性设计。
安全设计包括防护装置的设计和安全控制系统的设计。
防护装置可以是机械装置，如护栏、安全门等；也可以是电子装置，如激光安全扫描器、光幕等。
安全控制系统可以通过编程来实现，对机器人的运动进行监控和控制，确保机器人在运行过程中不会对人员造成伤害。
在工业机器人机械系统设计过程中，需要综合考虑机器人的工作任务、环境要求、经济成本等因素，合理选择机械结构、传动系统和控制系统。
同时，还需要进行安全设计，确保机器人的安全运行。
只有在综合考虑这些因素的基础上进行设计，才能设计出稳定性高、性能优良的工业机器人。
(完整word版)工业机器人机械结构设计.
河南理工大学本科毕业设计(论文开题报告题目名称工业机器人机械结构设计一、选题的目的和意义:工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业,例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上,以及在原子能工业等部门中,完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。
广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且可以保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本。
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。
由于工业机器人具有一定的通用性和适应性,能适应多品种中、小批量的生产, 70年代起,常与数字控制机床结合在一起,成为柔性制造单元或柔性制造系统的组部分。
二、国内外研究综述:20世纪50年代末,美国在机械手和操作机的基础上,采用伺服机构和自动控制等技术,研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置,并将其称为工业机器人; 60年代初,美国研制成功两种工业机器人,并很快地在工业生产中得到应用; 1969年,美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。
此后,各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。
我国工业机器人起步于70年代初期,经过20多年的发展,大致经历了3个阶段: 70年代的萌芽期, 80年代的开发期和90年代的适用化期。
我国工业机器人经过20多年的发展已经初具规模。
目前我国已生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。
一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上;一批机器人技术的研究人才也涌现出来。
一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术;工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术;机器人软件的设计和编程技术;运动学和轨迹规划技术;弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术“乘机安全小贴士”安全出行要重视等。
工业机器人结构及其设计概述
工业机器人结构及其设计概述工业机器人是现代工业生产中的重要设备之一，可以代替人手完成繁重、重复和危险的工作，提高生产效率和质量。
其设计结构和功能的不断发展进步，使其在各个领域都有着广泛的应用。
本文将对工业机器人的结构和设计进行概述。
工业机器人的结构工业机器人的结构主要由机械臂和控制系统两部分组成。
机械臂的结构机械臂是工业机器人最重要的部件，其结构设计需要考虑其功能需求、载荷、速度、稳定性等因素。
机械臂通常包括基座、旋转关节、前臂、腕部和手抓器等部件。
其中基座是机器人的支撑点，旋转关节控制机械臂的转动，前臂控制机械臂的伸缩，腕部可以使机械臂具有更多的方向运动能力，手抓器则用来抓取物体。
机械臂的材料也需要考虑，常见的材料包括铝合金、碳纤维等。
另外，机械臂控制系统也需要配备相应的附属设备，如传感器和编码器等，以提高机械臂的精度和稳定性。
控制系统的结构控制系统包括电气控制系统和机器人软件系统两个方面。
电气控制系统主要由电机、伺服控制器、速度控制器、力矩传感器等组成，用于控制机械臂进行精确的运动控制。
机器人软件系统则用于实现机器人的自主运动和根据各种任务的不同需求进行自适应调整。
工业机器人的设计概述工业机器人的设计需要根据不同的应用场景和任务需求进行概括和总结。
机械臂的设计在机械臂的设计中，需要根据机械臂的用途确定其工作半径、载荷、速度、精度等参数。
在选取机械臂的关键部件时，需要根据实际情况选择合适的材料、电机、伺服控制器等，以实现机械臂的最佳运动效果。
控制系统的设计控制系统的设计需要根据机器人的用途和需求来定制，选择最佳的硬件设备和软件系统。
在控制系统的硬件方面，需要根据机械臂的载荷、控制方式等选取合适的伺服控制器、传感器等部件。
在软件方面，需要根据机器人的运动规划和任务需求来编写各种控制算法，实现自主运动和自适应调整等功能。
安全性考虑在工业机器人的设计中，安全性是必须考虑的关键因素。
在机械臂的设计中，需要考虑机械臂与人体之间的安全距离，对机器人控制设备和机器人软件系统进行安全措施的设计和实现。
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河南理工大学本科毕业设计(论文开题报告
题目名称
工业机器人机械结构设计
一、选题的目的和意义:
工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业,例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上,以及在原子能工业等部门中,完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。
广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且可以保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本。
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。
由于工业机器人具有一定的通用性和适应性,能适应多品种中、小批量的生产, 70年代起,常与数字控制机床结合在一起,成为柔性制造单元或柔性制造系统的组部分。
二、国内外研究综述:
20世纪50年代末,美国在机械手和操作机的基础上,采用伺服机构和自动控制等技术,研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置,并将其称为工业机器人; 60年代初,美
国研制成功两种工业机器人,并很快地在工业生产中得到应用; 1969年,美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。
此后,各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。
我国工业机器人起步于70年代初期,经过20多年的发展,大致经历了3个阶段: 70年代的萌芽期, 80年代的开发期和90年代的适用化期。
我国工业机器人经过20多年的发展已经初具规模。
目前我国已生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。
一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上;一批机器人技术的研究人才也涌现出来。
一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人
操作机的优化设计制造技术;工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术;机器人软件的设计和编程技术;运动学和轨迹规划技术;弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术“乘机安全小贴士”安全出行要重视等。
某些关键技术已达到或接近世界水平。
虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中,但和国际同行相比,差距依旧明显。
从市场占有率来说,更无法相提并论。
工业机器人很多核心技术,目前我们尚未掌握,这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。
在发达国家中,工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主
流及未来的发展方向。
国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线,以保证产品质量,提高生产效率,同时避免了大量的工伤事故。
全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明,工业机器人的普及是实现自动化生产,提高社会生产效率,推动企业和社会生产力发展的有效手段。
机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。
国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向,机器人技术就是其中之一。
一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术(产
业化,必须具备5个要素即
5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。
广泛使用机器人是实现工业自动化,提高社会生产效率的一种十分重要的途径。
我国正在努力发展工业机器人产业,引进国外技术和设备,培养人才,打开市场。
三、毕业设计(论文所用的主要技术与方法:
在本次设计中,拟应用到的文献涉及机械原理机械设计类,机械绘图类,机械工程控制类,机械工程材料和力学以及工业机器人或工业机器人手臂相关的资料,在设计过程中这些材料可以首先帮我们从整体上了解与机器人手臂相关的技术以及现在国内外的发展趋势;其次,利用这些资料,可以
在设计过程中进行合理的结构分析和设计方案的初步制定;最后,机器人手臂设计过程中的所需材料的选择,设计与校核计算,运动过程的控制以及其他的注意事项,都可以在相关文献资料中得到一些指导与帮助。
机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。
共有六个自由度,依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。
机器人采用电动机驱动。
这种驱动方式具有结构简单、易于控制、使用维修方便、不污染环境等优点,这也是现代机器人应用最多的驱动方式。
为实现机器人灵活自由地移动,驱动系统使用了蓄电池供电。
电动机可以选择步进电机或直流伺服电机。
使用直流伺服电机能构成闭环控制,精度高,额定转速高,但价格较高,而步进电机驱动具有成本低,控制系统简单的优点。
确定这种机器人的6个关节都采用步进电驱动,开环控制。
各部件组成和功能描述如下:
(1 底座部件:底座部件包括底座、回转部件、传动部件和步进电机等。
底座部件固定在自动引导车(AGV上,支持整个操作机,步进电机固定在底座上,一级同步带传动将运动传递到腰部回转轴,同时起到减速作用。
(2腰部回转部件:腰部回转部件包括腰部支架、回转轴、支架、谐波减速器和步进电机、制动器等。
作用是支承大臂部件,并完成腰部回转运动。
在腰部支上固定着驱动大臂俯
仰和小臂俯仰的电机。
(3 大臂部件:包括大臂和传动部件。
(4 小臂部件:包括小臂、减速齿轮箱、传动部件、传动轴等,在小臂前端(靠近大臂的一端固定驱动手腕三个运动的步进电机。
(5 手腕部件:包括手腕壳体、传动齿轮和传动轴、机械接口等
(6 末端执行器:为抓取不同形状、不同材质的物体,末端执行器设计得开合范围比较大,为 0~100mm。
考虑在指尖的平面上贴传器片,进行力的控制。
四、
主要参考文献与资料获得情况:
[1].孟庆鑫、王晓东.《机器人技术基础》. 哈尔滨工业大学出版社,2006.
[2].董华梁、彭文生.《机械设计基础》.高等教育出版社, 2007.
[3].周伯英.《工业机械人设计》.机械工业出版社,1995
[4].郑堤、唐可洪.《机电一体化设计基础》.机械工业出版社,1997
[5].张铁、谢存禧.《机械人学》.华南理工大学出版社, 2004
[6].曲兴华.《仪器制造技术》.机械工业出版社，2010 [7].柳晖.《互换性与技术测量基础》 . 华东理工大学出版社，2006 [8].沈鸿.《机械工程手册》.机械工业出版社，1983 五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）第 5-6 周收集并整理相关资料第 7-8 周研究资料、编写开题报告第 9-10 周完成毕业设计论文的初稿第11-12 周根据指导教师意见，修改和完善论文第 13-14 周进一步完善论文，定稿并装订成册第 15-17 周准备毕业答辩，提交论文六、指导教师审批意见：指导教师：（签名）年月日。