三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人.doc

三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人-1-目錄目錄1中文摘要2Abstract2第1章緒論3第2章工業(yè)機器人的總體設計32.1工業(yè)機器人的組成及各部分關系概述32.2工業(yè)機器人的設計分析42.2.1設計要求52.2.2總體方案擬定52.2.3工業(yè)機器人的主要技術參數(shù)5第3章工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)設計63.1工業(yè)機器人的運動系統(tǒng)分析63.1.1機器人的運動概述63.1.2機器人的運動過程分析73.2工業(yè)機器人的執(zhí)行機構設計83.2.1末端執(zhí)行機構設計83.2.2手臂機構設計113.2.3腰部和基座設計123.3工業(yè)機器人的機械傳動裝置設計183.3.1滾珠絲杠的選擇183.3.2諧波齒輪的選擇193.3.3聯(lián)軸器的選擇20第4章工業(yè)機器人的計算機控制系統(tǒng)概述204.1工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的特點及對控制功能的基本要求214.2計算機控制系統(tǒng)的設計方案224.3硬件電路的組成22第5章工業(yè)機器人運行時應采取的安全措施225.1安全要求225.2實施方法23鳴謝23參考文獻24三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人-2-中文摘要在工業(yè)上，自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應用，如工業(yè)自動化機床控制，計算機系統(tǒng)，機器人等。而工業(yè)機器人是相對較新的電子設備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。本設計為三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人，其工作方向為兩個直線方向和一個旋轉方向。在控制器的作用下，它執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線這一簡單的動作,本文是對整個設計工作較全面的介紹和總結。關鍵詞：三自由度，圓柱坐標，工業(yè)機器人AbstractIndustrially,automaticcontrolsystemsarefoundinnumerousapplications,suchasautomationmachinetoolcontrol,computersystemsandrobotics.Industrialrobotsarerelativelynewelectromechanicaldevicesthatarebeginningtochangetheappearanceofmodernindustry.Thisschemeintroducedacylindricalrobotforthreedegreeoffreedom.Itiscomposedoftwolinearaxesandonerotaryaxiscurrentcontrolonlyallowsthesedevicesmovefromoneassemblylinetootherassemblylineinspace,performrelativelysimpletaskes.Thispaperismorecomprehensiveintroductionandsumming-upfortheforthewholedesignwork.Keywords：threedegreesoffreedom,cylindrical,Industrialrobot三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人-3-三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人設計第一章緒論機器人工程是近二十多年來迅速發(fā)展起來的綜合學科。它集中了機械工程、電子工程、計算機工程、自動控制工程以及人工智能等多種學科的最新研究成果，是當代科學技術發(fā)展最活躍的領域之一，也是我國科技界跟蹤國際高科技發(fā)展的重要方面。工業(yè)機器人的研究、制造和應用水平，是一個國家科技水平和經濟實力的象征，正受到許多國家的廣泛重視。目前，工業(yè)機器人的定義，世界各國尚未統(tǒng)一，分類也不盡相同。最近聯(lián)合國國際標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給工業(yè)機器人下的定義：工業(yè)機器人是一種可重復編程的多功能操作裝置，可以通過改變動作程序，來完成各種工作，主要用于搬運材料，傳遞工件。參考國外的定義，結合我國的習慣用語，對工業(yè)機器人作如下定義：工業(yè)機器人是一種機體獨立，動作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動化程度高的自動操作機械。主要用于加工自動線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。工業(yè)機器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運動速度，可以搬運更重的東西，而且定位精度相當高，它可以根據(jù)外部來的信號，自動進行各種操作。工業(yè)機器人的發(fā)展，由簡單到復雜，由初級到高級逐步完善，它的發(fā)展過程可分為三代：第一代工業(yè)機器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人，它主要由手部、臂部、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡單，應用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執(zhí)行機構發(fā)出指令，執(zhí)行機構按指令再現(xiàn)示教的操作。第二代機器人是帶感覺的機器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機器人要復雜得多，這種機器人從1980年開始進入了實用階段，不久即將普及應用。第三代工業(yè)機器人即智能機器人。這種機器人除了具有觸覺、視覺等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認識自身和周圍的環(huán)境，識別對象的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識別自動選擇程序進行操作，完成規(guī)定的任務。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應工作環(huán)境的功能。這種機器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應用。第2章工業(yè)機器人的總體設計2.1工業(yè)機器人的組成及各部分關系概述三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人-4-圖2-1工業(yè)機器人的組成圖它主要由機械系統(tǒng)(執(zhí)行系統(tǒng)、驅動系統(tǒng))、控制檢測系統(tǒng)及智能系統(tǒng)組成。A、執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機器人完成抓取工件，實現(xiàn)各種運動所必需的機械部件，它包括手部、腕部、機身等。（1）手部：又稱手爪或抓取機構，它直接抓取工件或夾具。（2）腕部：又稱手腕，是連接手部和臂部的部件，其作用是調整或改變手部的工作方位。（3）臂部：是支承腕部的部件，作用是承受工件的負荷，并把它傳遞到預定的位置。（4）機身：是支承手臂的部件，其作用是帶動臂部自轉、升降或俯仰運動。B、驅動系統(tǒng)：為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動力，并驅動其動力的裝置。常用的機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電傳動。C、控制系統(tǒng)：通過對驅動系統(tǒng)的控制，