通用机械臂设计说明书

题目: 通用机械臂机构设计

目录

1.绪论 (1)

选题背景 (1)

国内外研究现状和趋势.............................. 错误!未定义书签。机械臂的组成....................................... 错误!未定义书签。设计目的.......................................... 错误!未定义书签。研究内容........................................... 错误!未定义书签。

2.机械臂的总体设计方案............................. 错误!未定义书签。机械臂总体结构的类型.............................. 错误!未定义书签。机械臂主要部件及其运动............................. 错误!未定义书签。驱动机构选择....................................... 错误!未定义书签。机械臂技术参数..................................... 错误!未定义书签。

3.机械臂手部计算................................... 错误!未定义书签。手部设计基本要求................................... 错误!未定义书签。典型手部结构....................................... 错误!未定义书签。机械臂手爪的设计计算............................... 错误!未定义书签。

4.腕部的设计计算................................... 错误!未定义书签。腕部设计基本要求................................... 错误!未定义书签。腕部结构........................................... 错误!未定义书签。腕部的设计计算..................................... 错误!未定义书签。

5.臂部设计以及有关计算............................. 错误!未定义书签。臂部设计的基本要求................................. 错误!未定义书签。手臂的典型机构及其选择............................. 错误!未定义书签。6机座设计......................................... 错误!未定义书签。结论............................................... 错误!未定义书签。参考文献........................................... 错误!未定义书签。

1.绪论

选题背景

机械臂是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械臂的发展，使得机械臂能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械臂能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械臂越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械臂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。把机床设备和机械臂共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前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，应用规模和产业化水平低，机械臂的研究和开发直接影响到我国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，进行机械臂的研究设计是非常有意义的。

国内外研究现状和趋势

目前，在国内外各种机器人和机械臂的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：

A．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。

B．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。

C．机械臂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决策控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。

D．关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式，喷涂机械臂产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发；

E．焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机器人产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。

总的来说，大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。

机械臂的组成

机械臂由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成

1.3.1执行机构

（1）手部既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。手部多为两指（也有多指）；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于吸附光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。

传动机构形式教多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜槭杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。

（2）腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上下摆动、左右摆动。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。

目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧