毕业设计论文-四自由度的工业机器人机械手设计说明书

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四自由度机械手毕业设计

四自由度机械手毕业设计

四自由度机械手毕业设计
四自由度机械手的毕业设计可以从以下几个方面入手:
1. 机械结构设计:根据所需的工作空间、负载要求、运动速度等参数,设计出四自由度机械手的整体结构。

其中,四自由度机械手的自由度一般包括三个旋转自由度和一个平移自由度。

2. 控制系统设计:根据机械手的运动方式和运动范围,设计出相应的控制系统。

可以采用传统的PID控制算法或者基于神经网络的控制算法,确保机械手的稳定性和精度。

3. 动力学分析:对机械手进行动力学分析,研究机械手在运动过程中的力学特性,比如加速度、速度、角加速度等参数,为机械手的优化提供理论依据。

4. 实验验证:经过机械结构设计、控制系统设计和动力学分析后,可以进行实验验证。

通过实验对机械手的运动精度、稳定性、负载承载能力等参数进行测试,对设计方案进行调整和优化。

以上只是一些可以从不同方面入手的思路,毕业设计的具体内容和难度还需要根据实际情况和要求进行具体确定。

机械手总体方案毕业设计

机械手总体方案毕业设计

机械手总体方案毕业设计引言:机械手是一种能够模拟人手动作的自动化装置,广泛应用于工业生产、医疗领域、科研实验等。

本总体方案旨在设计一台能够实现多自由度运动、具备灵活性和精确性的机械手。

一、设计目标:1.实现多自由度运动:机械手设计应具备足够的关节自由度,能够在不同方向和角度进行运动,适应不同工作场景的需求。

2.提高操作灵活性:机械手应具备灵活的手指和手腕,能够适应各种尺寸和形状的物体抓取,而不会因为形变而导致抓取失败。

3.实现精确控制:机械手的运动应具备高精度,并能够实现准确定位和精确操控。

4.提高安全性:机械手设计应考虑安全性,具备防护装置和自动停机等功能,确保操作人员的安全。

二、机械结构设计:1.关节设计:机械手应由多个关节组成,每个关节由电动机驱动,实现灵活的运动。

关节设计应具备足够的承载能力和稳定性,以确保机械手长时间运行的可靠性。

2.手指设计:机械手手指应具备可调节的灵活性,能够适应不同尺寸和形状的物体抓取。

手指可以采用弹性材料或具有可伸缩性的结构,以增加抓取的稳定性。

3.手腕设计:机械手腕部分应具备多自由度运动,既能够实现水平方向的旋转,又能够实现垂直方向的上下移动,以适应不同工作场景的需求。

4.传动系统设计:机械手的传动系统应选择合适的传动方式,如齿轮传动、链条传动等,以确保精确的位置控制和运动控制。

三、控制系统设计:1.电路设计:机械手的控制系统应包括电源、电机驱动器和数据传输装置。

电路设计应考虑供电稳定性、电磁干扰等因素,以确保机械手的正常运行。

2.传感器设计:机械手应搭载合适的传感器,用于感知物体的位置、形状和力度等参数,以实现对物体的准确抓取和操控。

3.控制算法设计:机械手的控制算法应具备实时性和精确性,能够根据传感器信息实现对机械手的准确控制。

常见的控制算法包括PID控制、模糊控制等。

4.用户界面设计:机械手的控制系统应提供友好的用户界面,使操作人员能够方便地操作机械手,并获取相关信息。

机械手毕业设计论文

机械手毕业设计论文

机械手设计摘要工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。

工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。

它的特点是可通过编程来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,尤其体现了人的智能和适应性。

机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

本文设计了一个机械手行走小车,以完成行走,抓取,翻转等功能,对应分别要有行走机构,抓取机构,提升机构,翻转机构等来实现。

该小车是由步进电机驱动,由各特征点运动的合成形成小车的各种运动。

整个小车的机械设计是以所学机构方面的理论知识为理论基础的,参考小车的组成机构,同事兼顾使用场合的环境,以“模块化”的设计思想完成了几个运动模块的设计。

关键词:机械手智能运动模块引言0.1机械手简介 (1)0.2机械手的组成 (3)0.3 应用机械手的意义 (5)第一章总体技术方案及系统组成1.1原始数据 (7)1.2 工作要求 (7)1.3系统组成 (8)1.4总体技术方案 (8)第二章机械手的液压部分2.1液压系统的工作原理 (10)2.2液压传动的工作特征 (10)2.3液压系统的组成 (10)2.4液压系统的优、缺点 (11)第三章回转装置的总体组成及结构设计3.1 回转装置的组成 (13)第四章机械传动方案的设计与计算4.1 小车的主要组成部分 (15)4.2 同步带传动方式优缺点 (15)4.3 驱动动力源 (15)4.4 机械传动方案的设计计算 (16)第五章零件加工编程5.1数控车床加工程序编制基础 (22)5.2程序编制 (23)设计小结 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)机械手首先是从美国开始研制的。

1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。

它的结构是:机体上安装一个回转长臂,顶部装有电磁块的工件抓放机构,控制系统是示教形的机械工业是国民的装备部,是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。

工业机器人机械手毕业设计论文

工业机器人机械手毕业设计论文

学院毕业设计(论文)工业机器人机械手设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日诚信承诺我谨在此承诺:本人所写的毕业论文《工业机器人机械手设计》均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。

承诺人(签名):年月日摘要本文对机械手进行了总体方案设计,确定了机械手的座标型式和自由度,确定了机械手的技术参数。

同时,分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构,计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构,设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。

关键词:工业机械手,机械手,气动毕业设计(论文)AbstractIn this paper, the mechanical hand the overall scheme design, the manipulator to determine the coordinates of the types and degrees of freedom, determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, respectively, the design of the manipulator clamping type hand structure and adsorption type structure of hand; designed the structure of robot wrist, the wrist to calculate the rotation of the driving torque required and a rotary cylinder driving torque; the design of the manipulator arm structure, design of the telescopic arm, a lifting hydraulic buffer and the arm rotary hydraulic buffer.Key Words:industrial robot, manipulator, pump, air pressure drive目录摘要 (III)Abstract..................................................................................................................................... I V 目录 (V)第1章引言 (7)1.1 工业机械手概述 (7)1.2 工业机器人机械手的课题设计要求 (8)1.3 机械手的系统工作原理及组成 (13)第2章机械手的整体设计方案 (8)2.2 机械手的手部结构方案设计 (10)2.3 机械手的手腕结构方案设计 (11)2.4 机械手的手臂结构方案设计 (11)2.5 机械手的驱动方案设计 (11)2.6 机械手的控制方案设计 (11)2.7 机械手的主要技术参数 (11)第3章手部结构设计 (15)3.1 夹持式手部结构 (15)3.1.1手指的形状和分类 (15)3.1.2设计时考虑的几个问题 (15)3.1.3手部夹紧气缸的设计 (16)第4章手腕结构设计 (20)4.1 手腕的自由度 (20)4.2 手腕的驱动力矩的计算 (20)4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩 (20)4.2.2回转气缸的驱动力矩计算 (23)4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核 (24)第5章手臂伸缩,升降,回转气缸的尺寸设计与校核 (27)5.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 (27)5.1.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计 (27)5.1.2 尺寸校核 (27)5.1.3 导向装置 (28)5.1.4 平衡装置 (28)5.2 手臂升降气缸的尺寸设计与校核 (28)5.2.1 尺寸设计 (28)5.2.2 尺寸校核 (28)5.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核 (29)5.3.1 尺寸设计 (29)5.3.2 尺寸校核 (29)总结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)第1章引言1.1 工业机械人概述随着科技的发展人类的生活也向自动化靠拢,作为自动化中不可缺少的机器人渐渐地融入我们的生活,成为我们生活中不可缺少的一部分。

四自由度圆柱坐标机器人机械手臂设计

四自由度圆柱坐标机器人机械手臂设计

四自由度圆柱坐标型工业机器人机械设计摘要在现代制造业中,工业机器人已成为不可或缺的核心自动化装备。

工业机器人适应工作环境能力强,可担任各种类型各种强度的生产工作,精度高、速度快、易于控制,可显著提高生产的工业自动化水平。

国内工业机器人起步晚,市场占有率低,许多核心技术还没有掌握,可靠性低,应用范围小,零部件互换性低。

现设计一种四自由度的圆柱坐标型机器人,能实现工件的上下搬运。

该四自由度机器人由两个旋转自由度机构和两个平移自由度机构组成,根据机器人运动参数,选择足够功率的伺服电机,然后,估算驱使机构各自由度运动需要的力及扭矩,选择传动比合适且大小合适的减速器。

通过伺服电机减速器驱动机构的运动,实现机器人腰部旋转,手臂的竖直升降,手臂的水平移动和末端操纵器的旋转。

在机器人辅助系统的设计部分,还考虑了伺服电机导线坦克链的排布,机构零点位置的触发开关及其导线排布的设计。

关键词:四自由度,圆柱坐标,工业机器人,机械设计Mechanical Design of a 4-DOF CylindricalIndustrial RobotAbstractIn modern manufacturing, industrial robot has become an indispensable core automation equipment. Industrial robot has good adaptability, can adapt to all kinds of mass production, high precision, fast speed, easy to control, can significantly improve the automation level of production. Domestic industrial robots started late, has low market share, low reliability, and many core technologies have not yet mastered. The application scope is small, the interchangeability of parts is low.The design of a kind of four degree of freedom cylindrical coordinate robot, can realize the workpiece moving up and down. The four degree of freedom robot mechanism is composed of two rotational degrees of freedom and two translational degrees of freedom mechanism. According to the robot movement parameters, servo motor is selected, and then estimates the sufficient power, force and torque of each degree of freedom movement needs, choose the appropriate transmission ratio and suitable reducer. Drive mechanism motion through the servo motor reducer, and then we can realize the robot waist rotation, vertical lifting arm, arm movement and rotation of the end effector. In part of the design of robot auxiliary system, we take the arrangement of servo motor wire tank chain, design the trigger switch and wire arranging mechanism the zero position into consideration.Key Words:4-DOF; Cylindrical coordinates; Industrial Robot; Mechanical design目录摘要 (ⅰ)Abstract (ⅱ)第一章引言 (1)1.1 工业机器人 (1)工业机器人的概念及特点 (1)1.1.2 工业机器人的组成 (1)1.1.3 国内外发展状况 (2)1.2 研究内容 (2)1.2.1 研究方法 (2)1.2.2 研究成果 (2)1.3研究意义 (2)第二章机构结构设计 (4)设计分析及方案拟定 (4)2.1.1 设计要求 (4)2.1.2 设计流程 (5).3 方案拟定 (5)主要结构件设计 (6)2旋转平台结构 (6)滚珠丝杠结构 (7)中间连接器 (9)外壳设计 (11)2.3受载变形校核 (11)第三章传动机构设计 (13)3.1腰部转动 (13)3减速器选择 (13)伺服电机选择 (14)3.1.3传动法兰盘设计 (15)3.2竖直平移 (16)3滚珠丝杠及螺母选择 (16)伺服电机选择 (18)联轴器选择 (19)3.3水平平移 (20)3滚珠螺母丝杠选择 (21)伺服电机选择 (21)联轴器选择 (22)3.4手臂末端操纵器旋转 (23)3伺服电机选择 (23)减速器选择 (24)第四章辅助机构设计 (25)4.1 坦克链线路设计 (25)4.2 机构零点设计 (26)第五章总结与展望 (28)5.1 总结 (28)5.2 展望 (28)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (32)第一章引言工业机器人1工业机器人的概念及特点我国专家学者对于工业机器人的概念解释也各有不同,综合各方面的说法,从工业机器人能实现的功能来讲,工业机器人是有以下功能的机器:〔1〕具有执行运动操作的机构;〔1〕具有通用性,可实现多种运动操作;〔2〕有一定程度的智能,能重复编程;〔3〕有一定的独立性,一定程度上不依赖人的操纵。

机械手毕业设计论文

机械手毕业设计论文

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊机械手毕业设计论文第一章总论1.1 机械手的概况及要求1.1.1 机械手的概况工业机器人由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置等构成,它是一种能够仿人操作、自动控制、可以重复编制程序、并能够在三维空间完成各种作业的机电一体化生产设备。

机器人技术是结合了计算机、控制、机构学、信息和传感器技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代十分活跃且应用尤其广泛的领域。

它的应用情况如何,是一个国家工业自动化水平的标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器的特长的一种拟人的电子装置,既有人对环境的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上来说它是机器发展过程的必然产物,是工业以及非产业界的重要生产和服务性的设备,也是先进的自动化生产过程中不可缺少的自动化设备。

机械人的应用会带来巨大的社会效益和经济效益。

社会效益:1、可以改善工作人员的劳动环境,使工人安全性提高,劳动强度降低。

2、在科学研究和生产等众领域机器人可以代替人类做人类难以完成的工作。

3、在无故障的情况下,工作时不会受到情绪的影响。

经济效益:1、可以提高生产效率。

2、可以提高产品质量。

3、可以减少工作场地。

4、可以降低成本,包括劳动成本,节能和节省原材料。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊5、可以简化管理,降低库存。

6、可以做到产品批量可大可小,品种多样化,转产周期快1.1.2 对机械手的一般要求机械工业中应用机械手的主要目的,一是解决生产过程自动化,二是改善劳动条件,降低劳动强度,提高劳动生产率和降低成本。

因此要求机械手成本低,品种多样化,零件、元件系列化、通用化、标准化、性能化、性能稳定可靠。

一、降低机械手的成本为扩大机械手的使用范围,必须降低机械手的成本。

机械手设计说明书

机械手设计说明书

摘要本文简要介绍了电动式关节型机器人机械手的概念,机械手硬件和软件的组成,机械手各个部件的整体尺寸设计,气动技术的特点。

本文对机械手进行总体方案设计,确定了机械手的坐标形式和自由度,确定了机械手的技术参数。

同时,设计了机械手的夹持式手部结构,设计了机械手的手腕结构,计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。

设计了机械手的手臂结构。

设计出了机械手的气动系统,绘制了机械手气压系统工作原理图,大大提高了绘图效率和图纸质量,画出了机械手的装配图图。

关键词:工业机器人机械手电动电动式关节型机器人机械手AbstractAt first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the Eller. Dairy information of the development briefly. What’s more, the paper accounts for the background and the primary mission of the topic.The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator, tells out the free-degree and the form of coordinate. At the same time, the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator,The paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator. This paper designs the structure of the wrist, computes the needed moment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump.The paper designs the structure of the arm. The paper institutes two control schemes of according to the work flow of the manipulator. The paper draws out the work time sequence chart and the trapezium chart.KEY WORDS: Industrial robot robot electricelectric-type joints robot manipulator第1章绪论1.1绪言到目前为止,世界各国对“机器人机械手”还没有做出统一的明确定义。

机器人 毕业设计

机器人 毕业设计

1 引言近年来全球家用机器人发展迅猛,联合国日前公布的一份调查显示,到2007年末,家用机器人数量将会上涨6倍,而且随着机器人的普及,其价格将会大幅下降。

从机器人诞生到本世纪80年代初,机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。

到了90年代,随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展,机器人技术也得到了飞速发展。

除了工业机器人水平不断提高之外,各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。

服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员。

到目前为止尚没有一个严格的定义,不同国家对服务机器人的认识也有一定差异。

服务机器人的应用范围很广,主要从事维护、保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。

在国内,智能轮椅上已经取得突破性进展,上海交通大学和上海电气集团联合研制出智能轮椅样机。

它的人机接口包括操纵杆、鼠标和键盘和触摸屏等,传感器系统包括视觉、声纳传感器环、红外传感器环和碰撞传感器,能够实现避障、避碰、防跌、沿墙走、主人跟随、过门、路标导航等多种自主功能。

在国内,智能轮椅上已经取得突破性进展,上海交通大学和上海电气集团联合研制出智能轮椅样机。

它的人机接口包括操纵杆、鼠标和键盘和触摸屏等,传感器系统包括视觉、声纳传感器环、红外传感器环和碰撞传感器,能够实现避障、避碰、防跌、沿墙走、主人跟随、过门、路标导航等多种自主功能。

医学上把辅助人体、支撑体重、保持平衡和行走的工具通称为助行器[1]。

普通的助行器包括拐杖、助步架,是行走困难的老人和残疾人、以及感知困难的视弱和盲人等广泛使用的行走辅助设备。

这些普通助行器的功能非常简单,舒适性和安全性有限,如果是下肢完全失控或者上肢力量欠缺的瘫痪患者,则难以倚靠这些简单设备实现站立和行走,更无法帮助老年人和残疾人实现高质量的、独立生活的愿望。

近年来,机器人技术,包括运动控制、传感和导航,与上述传统行走辅助设备相结合而成的助行机器人,成为国内外研究热点。

助行机器人技术早在国外尤其是美国、日本、韩国等已取得了相当多的研究成果。

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摘要在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。

工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。

本文将设计一台四自由度的工业机器人,用于给冲压设备运送物料。

首先,本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建机器人的结构平台;在此基础上,本文将设计该机器人的控制系统,包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计,重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性,最终实现的目标包括:关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

关键词:机器人,示教编程,伺服,制动ABSTRACTIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point.KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake目录第1章绪论 (3)1.1 机器人概述 (4)1.2 机器人的历史、现状 (4)1.3 机器人的发展趋势 (4)第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (3)2.1自由度及关节 (4)2.2 基座及连杆 (4)2.2.1 基座 (7)2.2.2 大臂 (7)2.2.3 小臂 (7)2.3 机械手的设计 (4)2.4 驱动方式 (4)2.5 传动方式 (4)2.6 制动器 (4)第3章控制系统硬件 (4)3.1 控制系统模式的选择 (4)3.2 控制系统的搭建 (4)3.2.1 工控机 (4)3.2.2 数据采集卡 (4)3.2.3 伺服放大器 (4)3.2.4 端子板 (4)3.2.5电位器及其标定 (4)3.2.6电源 (4)第4章控制系统软件 (4)4.1预期的功能 (4)4.2 实现方法 (4)4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 (4)4.2.2直流电机的伺服控制 (4)4.2.3电机的自锁 (4)4.2.4示教编程及在线修改程序 (4)4.2.5设置参考点及回参考点 (4)第5章总结 (4)5.1 所完成的工作 (4)5.2 设计经验 (4)5.3 误差分析 (4)5.4 可以继续探索的方向 (4)致谢 (4)参考文献 (4)第1章绪论1.1 机器人概述在现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。

化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。

但在机械工业中,加工、装配等生产是不连续的。

专用机床是大批量生产自动化的有效办法;程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。

但除切削加工本身外,还有大量的装卸、搬运、装配等作业,有待于进一步实现机械化。

机器人的出现并得到应用,为这些作业的机械化奠定了良好的基础。

“工业机器人”(Industrial Robot):多数是指程序可变(编)的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置(国内称作工业机器人或通用机器人)。

机器人是一种具有人体上肢的部分功能,工作程序固定的自动化装置。

机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势,但功能较少,适应性较差。

目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人,而把工业机械人称为通用机器人。

简而言之,机器人就是用机器代替人手,把工件由某个地方移向指定的工作位置,或按照工作要求以操纵工件进行加工。

机器人一般分为三类。

第一类是不需要人工操作的通用机器人,也即本文所研究的对象。

它是一种独立的、不附属于某一主机的装置,可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定操作。

它是除具备普通机械的物理性能之外,还具备通用机械、记忆智能的三元机械。

第二类是需要人工操作的,称为操作机(Manipulator)。

它起源于原子、军事工业,先是通过操作机来完成特定的作业,后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。

工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。

第三类是专业机器人,主要附属于自动机床或自动生产线上,用以解决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。

机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型,其中关节型机器人以其结构紧凑,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,成为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。

要机器人像人一样拿取东西,最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构;像肌肉那样使手臂运动的驱动-传动系统;像大脑那样指挥手动作的控制系统。

这些系统的性能就决定了机器人的性能。

一般而言,机器人通常就是由执行机构、驱动-传动系统和控制系统这三部分组成,如图 1-1 所示。

执行机构机器人控制系统驱动-传动系统手部腕部臂部腰部基座部(固定或移动)电、液或气驱动装置单关节伺服控制器关节协调及其它信息交换计算机图1-1 机器人的一般组成对于现代智能机器人而言,还具有智能系统,主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。

目前研究主要集中在赋予机器人“眼睛”,使它能识别物体和躲避障碍物,以及机器人的触觉装置。

机器人的这些组成部分并不是各自独立的,或者说并不是简单的叠加在一起,从而构成一个机器人的。

要实现机器人所期望实现的功能,机器人的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。

它们之间的相互关系如图1-2 所示。

位形检测控制系统(二)驱动传动装置执行机构工作对象智能系统控制系统(一)图1-2 机器人各组成部分之间的关系机器人的机械系统主要由执行机构和驱动-传动系统组成。

执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体,通常由连杆和关节组成,由驱动-传动系统提供动力,按控制系统的要求完成工作任务。

驱动-传动系统主要包括驱动机构和传动系统。

驱动机构提供机器人各关节所需要的动力,传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。

有的文献则把机器人分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。

其中的机械系统又叫操作机(Manipulator),相当于本文中的执行机构部分。

1.2 机器人的历史、现状机器人首先是从美国开始研制的。

1958年美国联合控制公司研制出第一台机器人。

它的结构特点是机体上安装一回转长臂,端部装有电磁铁的工件抓放机构,控制系统是示教型的。

日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。

自1969年从美国引进两种典型机器人后,大力从事机器人的研究。

目前工业机器人大部分还属于第一代,主要依靠人工进行控制;控制方式则为开环式,没有识别能力;改进的方向主要是降低成本和提高精度。

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