工业机器人机械系统设计精品
工业机器人系统三维建模：项目二工业机器人二维草图设计
草图设计技巧和经验
技巧一
注重细节，精益求精。在草图设计中，细节决定成败，应 注重每一个零部件的尺寸、形状和位置，确保设计的精确 性和可靠性。
经验一
了解实际需求和现场环境。在设计之前，应深入了解工业 机器人的实际应用场景和需求，包括工作负载、工作空间 、工作精度等方面的要求。
技巧二
创新思维，勇于尝试。在满足实际需求的基础上，可以尝 试采用新型材料、结构和工艺，使机器人更具竞争优势和 创新性。
经验二
注重可维护性和易用性。在满足性能要求的同时，应考虑 机器人的可维护性和易用性，以便在使用过程中方便地进 行维修和操作。
草图设计常见问题及解决方案
01
问题一
机器人运动轨迹不准确。解决方案：通过精确计算和仿真验证，确保运
动轨迹的准确性和可靠性，同时可以采用高精度传感器和控制系统来提
高机器人的定位精度和稳定性。
使用几何图形元素构建机器人的 结构，包括各个部件的形状、尺
寸和位置等信息。
运动分析
通过几何图形元素描述机器人的运 动轨迹和关节运动，分析机器人的 运动性能和灵活性。
功能说明
使用非几何图形元素描述机器人的 功能和操作流程，帮助理解机器人 的工作原理和使用方法。
03
工业机器人二维草图设计实践
草图设计案例分析
案例一
设计一款用于装配流水线的工业机器人，要求具备高精度、 高稳定性和高效率。通过分析装配流水线的工艺流程和需求 ，进行机器人结构、运动轨迹和控制系统等方面的设计。
案例二
设计一款用于搬运重物的工业机器人，要求具备大负载、长 距离搬运和快速响应能力。通过分析搬运任务的需求和现场 环境，进行机器人结构、传动系统和动力系统等方面的设计 。
《工业机器人技术基础》教学设计 模块3 工业机器人的机械系统
（三）组合应用
滚珠丝杠和导轨在组合使用时，丝杠与导轨平行安装，电机驱动丝杠转动，这样运动体就可以在导轨上做线性运动。根据实际需要与安装环境的不同，通常一根丝杠配合一根或两根导轨组合使用。
参考以下形式：
1.衔接导入
2.悬念导入
3.情景导入
4.激疑导入
5.演示导入
6.实例导入
7.其他形式
本章基本知识汇总
单元1工业机器人机械系统概述
一、机械系统的意义
最早的“机械”定义是古罗马建筑师维特鲁威在其著作《建筑十书》中所提出，主要是对搬运重物的机械和工具作了区别：“机械和工具之间似乎有着以下的区别，即机械是以多数人工和很大的力量而发生效果，如重弩炮和葡萄压榨机；而工具则是由一名操纵人员慎重地处理来达到目的，如蝎形轻弩炮或不等圆的螺旋装置。”因此，机械和工具都是实际生产中不可缺少的东西。古罗马数学家希罗认为机械的要素有五类：轮与轴、杠杆、滑车、尖劈、螺旋。这一论述反映了古典机械的特征。
因此，同步带传动被广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中，尤其在静音、无尘、干燥的工作环境下具有巨大的优势。
2.同步带的失效形式
（1）带体疲劳断裂。
（2）带齿剪断和压溃。
（3）带侧、带齿磨损，包布剥离。
（4）承载层伸长、节距增大，形成齿的干涉、爬齿。
2.齿轮机构的缺点
（1）制造和安装精度要求高，成本较高。
第4章工业机器人机械系统设计.
(Designing and using industrial robots)
2021/7/13
机电工程学院
第4章 工业机器人机械系统设计
学习内容：
§ 4.1 工业机器人总体设计 § 4.2 工业机器人传动部件设计 § 4.3 臂部设计 § 4.4 手腕设计 § 4.5 手部设计 § 4.6 机身及行走机构设计
应用案例一：直角坐标机器人在铝锭
码垛机上的应用
直角坐标机器人在码垛机上的使用
越来越多，其特点是负载范围大，小到
几公斤，大到几吨；运行速度快，且速
度可调整；动作灵活，可以完成复杂的
码垛任务；可靠性高，维护简单。
要求：按层码垛；
运动空间为三维，四自由度运动。
图4-3 搬运/码垛/装配机器人
行程：X方向2200mm, Y方向1500mm, Z方向1200mm, 水平旋转：+-900 能够和生产线融为一体，有良好的通讯。 最大负载重量为150Kg，额定负载125Kg。层与层间成90度角交叉排放。 每垛共九层，垛高1000mm。 最快码垛速度为1000mm/s，平均速度为500mm/s。 码垛精度：1mm
2、 行星齿轮机构和谐波传动机构
2021/7/13
第4章 工业机器人机械系统设计
图4-20 行星齿轮传动结构简图
2021/7/13
第4章 工业机器人机械系统设计
谐波传动在运动学上是一种具有柔性齿圈的行星传动。
【一】谐波发生器（简称波发生器）……是凸轮（通常为椭圆形）及薄壁轴承组成，随着凸轮转动， 薄壁轴承的外环作椭圆形变形运动（弹性范围内）。 【二】刚轮……是刚性的内齿轮。 【三】柔轮……是薄壳形元件，具有弹性的外齿轮。
毕业设计--工业机器人机械手及其控制系统设计
毕业设计工业机器人机械手及其控制系统设计Design of industrial robot manipulator and its control system系别：机械与汽车工程系专业名称：机械设计制造及其自动化i毕业设计任务书摘要工业机器人技术是近年来新技术发展的重要领域之一，是以微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。
这一技术在工业、农业、国防、医疗卫生、办公自动化及生活服务等众多领域有着越来越多的应用。
工业机器人在提高产品质量、加快产品更新、提高生产效率、促进制造业的柔性化、增强企业和国家的竞争力等诸多方面有着举足轻重的地位。
而机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一；是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分；是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。
本课题将设计一台四自由度的工业机器人，将会被用作自动送料装置。
主要工作部件及设计重点就是机械手。
第一，本人将设计该机器人的底座、大臂、小臂以及执行机构机械手爪的结构和模型；第二，再设计出适合于该机器人的驱动、传动方式，以期构成其的结构平台。
最后，在此基础上再将其控制系统设计出来，由下面几个步骤组成：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。
其中重点要加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终要实现的目标包括：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：工业机器人；机械手；驱动；控制AbstractIndustrial robot technology is one of the important fields in the development of new technologies in recent years, is a cross, a variety of emerging technology and mechanical technology integration with microelectronics technology as the leading into a comprehensive high and new technology. This technology has been used more and more in the fields of industry, agriculture, national defense, medical, office automation and service life. Industrial robots play a decisive role in improving the quality of products, to speed up the update products, improve production efficiency, promote manufacturing flexibility, strengthen enterprise and national competitiveness etc. The manipulator is the traditional task execution mechanism of industrial robot system, is one of the key components of the robot; is a product of modern control theory and automation of industrial production practice, and to become an important part of modern mechanical manufacturing system; it is one of the effective ways to improve the production process automation, improve working conditions, to improve the product quality and production efficiency. Especially with a radioactive pollution in high temperature, high pressure, dust, noise and occasions, more widely applied.This topic will be the design of industrial robot with a four degree of freedom, will be used for the automatic feeding device. The main working parts and design focus is manipulator. First, the base, I will design the robot big arm, small arm and gripper actuator structure and model; second, redesign drive, drive mode suitable for the robot, in order to form the structure of platform. Finally, on the basis of the designed control system, consisting of the following steps: the design of data acquisition card and servo amplifier selection, feedback system and the feedback component selection, terminal board circuit design and control software. The key to strengthen the security of operation reliability and robot control software, to achieve the ultimate goals include: Joint servo control and brake problems, real-time monitoring the movement of each joint of robot, robot teaching programming and online modify the program, set the reference point and the reference point return.Key Words：Industrial robot; Manipulator; Drive; Control目录1绪论 (1)1.1工业机器人简介 (1)1.1.1发展史 (1)1.1.2特点 (1)1.1.3构造分类 (2)1.1.4 应用 (3)1.2国内外发展状况 (4)1.2.1 国外发展 (4)1.2.2 国内发展 (5)1.3工业机器人发展趋势 (5)2 工业机器人试验平台及机械手设计 (6)2.1机械手设计 (6)2.1.1机械手简介 (6)2.1.2 机械手分类 (6)2.1.3具体结构设计 (7)2.2工业机器人基座与连杆设计 (9)2.2.1基座的设计 (9)2.2.2大臂设计 (9)2.2.3小臂设计 (10)2.3工业机器人自由度及关节的设计 (10)2.4选择合适的驱动方式 (11)2.4.1电机驱动 (11)2.4.2液压驱动 (12)2.4.3气压驱动 (12)2.4.4驱动方式的确定 (13)2.5选择合适的传动方式 (13)2.6选择合适的制动器 (14)3控制系统硬件的组成 (15)3.1选择合适的控制系统模式 (15)I3.2建立合适的控制系统模型 (16)4控制系统软件的选取和设计 (19)4.1预期实现动作 (19)4.2实现手段 (19)4.2.1 各关节运动控制及监测 (19)4.2.2 直流电机伺服控制 (20)4.2.3 电机自锁 (20)4.2.4 程序的在线修改与示教控制 (22)4.2.5 参考点的设置 (22)5总结 (22)5.1设计经验 (22)5.2 误差分析 (23)5.3 总体评价 (23)致谢 (23)参考文献 (24)1绪论1.1工业机器人简介1.1.1发展史1920年由著名捷克斯洛伐克作家查培克所作剧本《罗萨姆的万能机器人》里第一次出现了“机器人”这个名词，但最初”Robot”一词是苦力的意思，指的是一台类人的且具有特殊功能的机器，为一种人造苦力。
工业机器人--工业机器人结构设计 ppt课件
1/3~1/2左右。
（4）运动精度高，回差小。
（5）传动效率高，一般单级传动效率为70%-90%。
（6）可向密闭空间传递运动和动力，这一点是其它任
何机械传动无法实现
PPT课件
16
行星减速器的主要特点如下： （1）体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高。
由于行星齿轮传动是一种共轴线式传动形式，即具有同轴线传动 的特点。在结构上采用了对称分流传动结构，即用几个完全相同 的行星轮均匀分布在中心轮圆周来共同分担载荷，并且合理地应 用了内啮合，充分地利用了空间的容积，从而缩小了径、轴向尺 寸，使结构紧凑，而承载能力又高。因而行星齿轮传动在相同功 率和传动比的条件下，可使其外部尺寸和重量只为普通齿轮传动 的1/2-1/6。
臂部设计的基本要求 手臂的常用结构 臂部运动驱动力计算
4、手腕设计
概述 手腕分类 手腕设计举例
5、手部设计
概述 手部分类 手爪设计和选用的要求 普通手爪设计 6、机身及行走机构设计 机身设计 行走机构设计
PPT课件
3
一 工业机器人总体设计
工业机器人 机械系统设计
PPT课件
1
主 要 内 容
1、工业机器人总体设计
主体结构设计
传动方式选择
模块化结构设计
材料选择
平衡系统设计
2、传动部件设计
移动关节导轨及转动关节轴承
传动件的定位及消隙
谐波传动
丝杠螺母副及其滚珠丝杠传动
其它传PP动T课件
2
主要内容
3、臂部设计
6
一 工业机器人总体设计
材料的选择
材料选择的基本要求
强度高
第四章-总体设计-工业机器人ppt课件
•
以上四种传动方式具体分析如下：
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
• 4.关节坐标式机器人
• 关节坐标式机器人主体结构的三个自由度腰转 关节、肩关节、肘关节全部是转动关节，手腕的三 个自由度上的转动关节(俯仰,偏转和翻转)用来最后 确定末端操作器的姿态，它是一种广泛使用的拟人 化的机器人，大约占工业机器人总数的25%左右。 下图所示为在航天工业方面使用的RMS机械臂,它 是最大的关节坐标式机器人。平面关节式机器人的 主体结构有三个转动关节，其轴线相互平行，在平 面内进行定位和定向，因此可认为是此类机器人的 一个特例。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
• 2.远距离连接传动 • 下图为一种远距离连接传动的机器人示意图。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
工业机器人设计(含全套CAD图纸)
工业机器人设计（含全套CAD图纸）工业机器人设计摘要在生产过程工业机械手是模拟人手动作的机械设备，它可以替代人工搬运重物或单调，在高粉尘，高温，有毒，易燃，放射性和其他相对较差的工作环境。
机器人可用于在生产过程中的自动化抓住并移动工件自动化设备，它是在生产过程的机械化和自动化，开发出一种新的类型的设备。
近年来，随着电子技术，特别是计算机的广泛使用机器人的开发和生产的高科技领域已成为迅速发展起来的一项新兴技术，它更促进机器人的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手能够代替人类完成危险、减轻人类劳动强度、重复枯燥的工作，提高劳动生产力。
本设计是关于三自由度的圆柱形机械手。
利用Auto CAD软件对制件进行设计绘图。
其包括夹持器、小臂、大臂和底座。
明确合理的设计思路，确定了机械手工作原理并对然夹持器、气缸、步进电机、轴承进行了校核计算并附带了简图并对零件的质量、重心、惯性主轴和惯性力矩进行辅助设计计算，可以大大减轻在设计过程中繁琐计算及校核步骤。
关键字:机械手，气缸，校核。
IIIAbstractIndustrial manipulator is the mechanical equipment which is used in the production process and simulate to the behave of hands withelectrical integration. It can carry heavy objects and work in the harsh environment which is high temperature, poisonous ,full of dust,flammable and combustible monotonous and full of radioactive substance instead of people. Manipulator is a automatic device which is used in the automatic production process and it can carry and move things. It is a new device which is developed in the mechanization and automatic production process. In recent years , with the widely used of electronic technique especially the electronic computer. The research and production of robot has became a new technology which is developing rapidly in the high-tech industry . It promotes the development of manipulator. It makes the combination of the manipulator with mechanization and automation become easier . Manipulator can complete the dangerous and boring work instead of people. It can reduce labour intensity of people and raise the labour productivity .This design is a cylindrical manipulator which is related to delta degrees of freedom. It designs and draws the picture with Auto cad software ,it includes holder, a small arm, the big arm and the base. The clear and reasonable thinking determines the working principle of the manipulator . This also checks and calculates the holder, cylinder, stepper motor and bearing. Apart from this , it contains some pictures and design and measure the quality , barycentre principal axis ofinertia and force of parts. It can greatly reduce the complicated calculation and check in the design process.Keywords: robot, cylinder, checkingIV目录摘要 (III)ABSTRACT ............................................................... .... IV 目录 ..................................................................... ... V 1 绪论 ......................................................................1 1.1 本课题研究的内容和意义 ................................................. 1 1.2 国内外发展概况 ......................................................... 1 1.3 工业机械手设计内容 (2)1.4 机械手设计的作用 ....................................................... 2 1.5 工业机械手的分类和组成 ................................................. 2 2手部的设计 (5)2.1 机械手设计参数和运动方案 (5)2.1.1 运动方案 (5)2.1.2 驱动系统和位置检测装置的选择: ..................................... 5 2.2 手部设计的结构和计算 (6)2.2.1 机械手的基本要求 ................................................... 6 2.3 手部力的计算 .. (7)2.3.1 夹紧力的计算 (7)2.3.2 手爪驱动气缸的设计 (8)2.3.3 手部误差的分析 .................................................... 10 3 机械手臂的设计 ........................................................... 12 3.1 机械小臂设计 ..........................................................123.1.1 小臂驱动力的计算 (12)3.1.2 小臂驱动气缸的设计 (13),3.1.3 气缸筒壁厚的计算 (14)3.1.4 气缸的选用 (14)3.1.5 校核活塞的稳定性 (14)3.1.6 小臂刚度校核 (15)3.1.7 端盖的连接方式及强度计算 .......................................... 15 3.2 大臂的结构设计 (16)3.2.1 大臂的结构和要求 (16)3.2.2 驱动力的计算 (17)3.2.3 大臂驱动气缸的设计 (17)3.2.4 气缸的选择 (18)3.2.5 校核活塞的稳定性 (18)大臂刚度校核 .......................................................18 3.2.64 驱动系统设计 ............................................................. 20 4.1 轴承的设计 ............................................................204.1.1 轴承的选择 (20)轴承的计算: .......................................................20 4.1.24.1.3 轴承的寿命校核: (21)电机的基本情况和选择 .................................................. 22 4.24.2.1 电机的选则与计算 (22)4.2.2 注意事项 (23)4.2.3 工作原理 (23)4.2.4 步进电机的特点 ..................................................... 24 4.3 谐波减速器 (24)4.3.1 谐波减速器的简介 (24)4.3.2 谐波减速器的设计 ................................................... 25 4.4 腰座的结构 ............................................................ 26 5 总结 (27)致谢 ....................................................................28 参考文献 ...................................................................29 附录 .....................................................................30VI工业机器人设计1 绪论1.1 本课题研究的内容和意义机械工业是国民的基本部分。
(完整word版)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、伺服驱动系统和检测传感装置构成，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，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，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,是一个国家工业自动化水平的重要标志。
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。
从某种意义上说它也是机器进化过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、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和劳动生产率；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、有毒气体和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,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。
1.2工业机器人的组成和分类1。