三自由度圆柱坐标型工业机器人设计
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三维动画演示
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末端执行机构设计： 采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小
型液压缸驱动夹紧，它的结构形式如 图。内撑连杆杠杆式夹持器采用四连 杆机构传递撑紧力，即当液压缸1工 作时，推动推杆2向下运动，使两钳 爪3向外撑开，从而带动弹性爪4夹紧 工件。该种夹持器多用于内孔薄壁零 件的夹持。 www.themegallery.com
三自由度圆柱坐标型工业机器人 设计
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设计要求： 综合运用所学知识,搜集有关资料
独立完成三自由度圆柱坐标型工业机 器人操作机和驱动单元的设计工作。
原始数据：自动线上有Ａ，Ｂ两条输 送带之间距离为1.5m，需设计工业器 人将一零件从A带送到B带。 零件尺寸：内孔 ￠100， www.themegallery.com
必须为工业机器人和周边设备安装安全护栏，以防止人靠近 而造成伤害。工业机器人的动作范围不能超越护栏。
在护栏出入口的门上必须设置插拔式电接点点开关，其插座 有导线与控制系统的电路连接。只有拔下开关的插头，才能 打开对应的门。这时，工业机器人及周边设备停止运转，并 且将工业机器人锁定在示教模式。
在距操作者的地方设置紧急停止开关。按下此开关，工业机 www.themegal器lery.c人om 和有关的设备立即停止运转。
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弹性爪 的结构设计: 这种结构是在手爪外侧用螺钉固定弹性
片两端。当弹性手工作时，由于夹紧过程 具有弹性，就可以避免易损零件被抓伤， 变形和破损。
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手臂机构的设计 : 本设计中手臂由滚珠丝杠驱动实现
上下运动，结构简单，装拆方便，还 设计有两根导柱导向，以防止手臂在 滚珠丝杠上转动，确保手臂随机座一 起转动。它的结构如下图。选用轴向 脚架型液压缸，活塞杆末端为外螺纹 结构，手臂与末端执行器连同活塞杆 一起转动。
1——支座，2——步进电机，3——谐波齿轮，4——转动机座 5——支承槽钢梁，6——滚珠丝杠，7——导向柱，8——锥环无键联轴器
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驱动方式的选择:
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由上表可知步进电机应用于驱动工 业机器人有着许多无可替代的优点， 如控制性能好，可精确定位，体积较 小可用于程序复杂和运动轨迹要求严 格的小型通用机械手等，所以本设计 采用它来实现机器人的旋转和上下移 动。选电机为BF反应式步进电机，型
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工业机器人运行时应采取的安全措施 : 工业机器人能代替人在危险有害的环境中作业。但又给
人另一种危险，即机器人伤人事故。这是工业机器人安全管 理的最为重要的一条原则。此外，除了通用的工业安全规程 外,还要注意工业机器人的特殊性，采取相应可靠的对策。
对工业机器人应用工程的安全要求有如下几条：
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腰部和基座设计 : 通过安装在支座上的步进电机和谐
波齿轮直接驱动转动壳体转动，从而 实现机器人的旋转运动，通过安装在 顶部的步进电机和联轴器带动滚珠丝 杠转动实现手臂的上下移动。采用了 双导柱导向，以防止手臂在滚珠丝杠 上转动，确保手臂随机座一起转动。 支撑梁采用槽钢，以减轻重量和节省 www.themegallery.com
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工业机器人的计算机控制系统概述 : 工业机器人具有多个自由度，每个自由
度一般包括一个伺服机构，它们必须协调 起来，组成一个多变量控制系统。这种多 变量的控制系统，一般要用计算机来实现 。因此，机器人控制系统也是一个计算机 控制系统。控制系统的功能是控制机器人 操作机的运动和操作以满足作业的要求。 在作业中机器人的工作任务是要求操作机 的末端执行器按点位或轨迹运动，并保持
谢谢!
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号为：90BF001。
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由上表可知,液压驱动方式反应灵敏,可实现连 续轨迹控制,液体压力高，可以获得较大的输出力, 因此机器人的伸缩运动采用液压驱动方式来实现, 从而使机器人容易找准工件.它的型号为Y-HG1C50/28×100LJ1HL1Q，它的主要技术参数如下 表:
零件实体图
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总体方案： 在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最
主要的功能。这两项功能实现的技术基础是精巧 的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。本次设 计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需 求确定圆柱坐标型工业机器人，利用步进电机驱 动和谐波齿轮传动来实现机器人的旋转运动；利 用另一台步进电机驱动滚珠丝杠旋转，从而使与 滚珠丝杠螺母副固连在一起的手臂实现上下运动 ；考虑到本设计中的机器人工作范围不大，故利 用液压缸驱动实现手臂的伸缩运动；末端夹持器 则采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小型液压缸驱
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末端执行机构设计： 采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小
型液压缸驱动夹紧，它的结构形式如 图。内撑连杆杠杆式夹持器采用四连 杆机构传递撑紧力，即当液压缸1工 作时，推动推杆2向下运动，使两钳 爪3向外撑开，从而带动弹性爪4夹紧 工件。该种夹持器多用于内孔薄壁零 件的夹持。 www.themegallery.com
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设计要求： 综合运用所学知识,搜集有关资料
独立完成三自由度圆柱坐标型工业机 器人操作机和驱动单元的设计工作。
原始数据：自动线上有Ａ，Ｂ两条输 送带之间距离为1.5m，需设计工业器 人将一零件从A带送到B带。 零件尺寸：内孔 ￠100， www.themegallery.com
必须为工业机器人和周边设备安装安全护栏，以防止人靠近 而造成伤害。工业机器人的动作范围不能超越护栏。
在护栏出入口的门上必须设置插拔式电接点点开关，其插座 有导线与控制系统的电路连接。只有拔下开关的插头，才能 打开对应的门。这时，工业机器人及周边设备停止运转，并 且将工业机器人锁定在示教模式。
在距操作者的地方设置紧急停止开关。按下此开关，工业机 www.themegal器lery.c人om 和有关的设备立即停止运转。
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弹性爪 的结构设计: 这种结构是在手爪外侧用螺钉固定弹性
片两端。当弹性手工作时，由于夹紧过程 具有弹性，就可以避免易损零件被抓伤， 变形和破损。
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手臂机构的设计 : 本设计中手臂由滚珠丝杠驱动实现
上下运动，结构简单，装拆方便，还 设计有两根导柱导向，以防止手臂在 滚珠丝杠上转动，确保手臂随机座一 起转动。它的结构如下图。选用轴向 脚架型液压缸，活塞杆末端为外螺纹 结构，手臂与末端执行器连同活塞杆 一起转动。
1——支座，2——步进电机，3——谐波齿轮，4——转动机座 5——支承槽钢梁，6——滚珠丝杠，7——导向柱，8——锥环无键联轴器
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驱动方式的选择:
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由上表可知步进电机应用于驱动工 业机器人有着许多无可替代的优点， 如控制性能好，可精确定位，体积较 小可用于程序复杂和运动轨迹要求严 格的小型通用机械手等，所以本设计 采用它来实现机器人的旋转和上下移 动。选电机为BF反应式步进电机，型
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工业机器人运行时应采取的安全措施 : 工业机器人能代替人在危险有害的环境中作业。但又给
人另一种危险，即机器人伤人事故。这是工业机器人安全管 理的最为重要的一条原则。此外，除了通用的工业安全规程 外,还要注意工业机器人的特殊性，采取相应可靠的对策。
对工业机器人应用工程的安全要求有如下几条：
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腰部和基座设计 : 通过安装在支座上的步进电机和谐
波齿轮直接驱动转动壳体转动，从而 实现机器人的旋转运动，通过安装在 顶部的步进电机和联轴器带动滚珠丝 杠转动实现手臂的上下移动。采用了 双导柱导向，以防止手臂在滚珠丝杠 上转动，确保手臂随机座一起转动。 支撑梁采用槽钢，以减轻重量和节省 www.themegallery.com
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工业机器人的计算机控制系统概述 : 工业机器人具有多个自由度，每个自由
度一般包括一个伺服机构，它们必须协调 起来，组成一个多变量控制系统。这种多 变量的控制系统，一般要用计算机来实现 。因此，机器人控制系统也是一个计算机 控制系统。控制系统的功能是控制机器人 操作机的运动和操作以满足作业的要求。 在作业中机器人的工作任务是要求操作机 的末端执行器按点位或轨迹运动，并保持
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号为：90BF001。
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由上表可知,液压驱动方式反应灵敏,可实现连 续轨迹控制,液体压力高，可以获得较大的输出力, 因此机器人的伸缩运动采用液压驱动方式来实现, 从而使机器人容易找准工件.它的型号为Y-HG1C50/28×100LJ1HL1Q，它的主要技术参数如下 表:
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总体方案： 在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最
主要的功能。这两项功能实现的技术基础是精巧 的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。本次设 计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需 求确定圆柱坐标型工业机器人，利用步进电机驱 动和谐波齿轮传动来实现机器人的旋转运动；利 用另一台步进电机驱动滚珠丝杠旋转，从而使与 滚珠丝杠螺母副固连在一起的手臂实现上下运动 ；考虑到本设计中的机器人工作范围不大，故利 用液压缸驱动实现手臂的伸缩运动；末端夹持器 则采用内撑连杆杠杆式夹持器，用小型液压缸驱