机械制造装备设计 工业机器人

六自由度工业机器人设计

六自由度工业机器人 对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同;首先要知道为什么要设计机器人机器人能实现哪些功能活动空间（有效工作范围）有多大了解基本的要求后，接下来的工作就好作了。 首先是根据基本要求确定机器人的种类，是行走的提升（举升）机械臂、还是三轴的坐标机器人、还是六轴的机器人等。选定了机器人的种类也就确定了控制方式，也就有了在有限的空间内进行设计的指导方向。 接下来的要做的就是设计任务的确定。这是一个相对复杂的过程，在实现这一复杂过程的第一步是将设计要求明确的规定下来;第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表（图），初步确定传动功率、控制流程和方式;第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制;第四步是综合审核各方面的内容，确认生产。 下面我将以六轴工业机器人作为设计对象来阐明这一设计过程： 在介绍机器人设计之前我先说一下机器人的应用领域。机器人的应用领域可以说是非常广泛的，在自动化生产线上的就有很多例子，如垛码机器人、包装机器人、转线机器人;在焊接方面也有很例子，如汽车生产线上的焊接机器人等等;现在机器人的发展是非常的迅速，机器人的应用也在民用企业的各个行业得以延伸。机器人的设计人才需求也越来越大。 六轴机器人的应用范筹不同，设计形式也各不相同。现在世界上生产机器人的公司也很多，结构各有特色。在中国应用最多的如：ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等国外进口的机器人。 既然机器人的应用那么广泛，在我国却没有知名的生产公司。对于作为中国机械工程技术人员来说是一个值得思考的问题！有关机器人技术方面探讨太少了从业人员还不能成群体虽然在很多地方可以看到机器的论术，可是却没有真正形成普及的东西。 即然是要说设计，那我就从头一点一点的说起。力求讲的通俗简明一些，讲得不对的地方还请各位指正！ 六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，变化灵活;是一种柔性技术较高的工业机器人，应用面也最广泛。那么怎样去从头开始的设计它呢工作范围又怎样去确定动作怎样去编排呢位姿怎样去控制呢各部位的关节又是有怎么样的要求呢等等。。。。。。让我们带着众多的疑问慢慢的往下走吧！ 首先我们设定：机器人是六轴多自由度的机器人，手爪夹持二氧气体保护焊标准焊枪;完成点焊、连续焊等不同要求的焊接部件，工艺要求、工艺路线变化快的自动生线上。最大伸长量：1700mm;转动270度;底座与地平线水平固定;全电机驱动。 好了，有了这样的基本要求我们就可以做初步的方案的思考了。 首先是全电机驱动的，那么我们在考虑方案的时候就不要去考虑液压和气压的各种结构了，也就是传动机构只能用齿轮齿条、连杆机构等机械机构了。 机器人是用于焊接方面的，那么我们就去考察有人工行为下的各种焊接手法和方法。这里就有一个很复杂的东西在里面，那就是焊接工艺;即然焊艺定不下来，我们就给它区分一下，在常用焊接里有单点点焊、连续断点点焊、连续平缝焊接、填角焊接、立缝焊接、仰焊、环缝焊等等。。。。。。 搞清了各种焊方法，也就明白了要实现这些复杂的动作就要有一套可行的控制方式才行;在机械没有完全设计出来之前可以不做太多的控制方案思考，有一个大概的轮廓概念就行了，待机械结构做完，各方面的驱动功率确定下来之后再做详细的程序。 焊枪是用常用的标准的焊枪，也就是说焊枪是随时可以更换下来的，也就要求我们要做到对焊枪的夹持部分进行快速锁定与松开。

工业机器人静力及动力学分析

注：1）2008年春季讲课用；2）带下划线的黑体字为板书内容；3）公式及带波浪线的部分为必讲内容第3章工业机器人静力学及动力学分析 3.1 引言 在第2章中，我们只讨论了工业机器人的位移关系，还未涉及到力、速度、加速度。由理论力学的知识我们知道，动力学研究的是物体的运动和受力之间的关系。要对工业机器人进行合理的设计与性能分析，在使用中实现动态性能良好的实时控制，就需要对工业机器人的动力学进行分析。在本章中，我们将介绍工业机器人在实际作业中遇到的静力学和动力学问题，为以后“工业机器人控制”等章的学习打下一个基础。 在后面的叙述中，我们所说的力或力矩都是“广义的”，包括力和力矩。 工业机器人作业时，在工业机器人与环境之间存在着相互作用力。外界对手部（或末端操作器）的作用力将导致各关节产生相应的作用力。假定工业机器人各关节“锁住”，关节的“锁定用”力与外界环境施加给手部的作用力取得静力学平衡。工业机器人静力学就是分析手部上的作用力与各关节“锁定用”力之间的平衡关系，从而根据外界环境在手部上的作用力求出各关节的“锁定用”力，或者根据已知的关节驱动力求解出手部的输出力。 关节的驱动力与手部施加的力之间的关系是工业机器人操作臂力控制的基础，也是利用达朗贝尔原理解决工业机器人动力学问题的基础。 工业机器人动力学问题有两类：(1)动力学正问题——已知关节的驱动力，求工业机器人系统相应的运动参数，包括关节位移、速度和加速度。(2)动力学逆问题——已知运动轨迹点上的关节位移、速度和加速度，求出相应的关节力矩。 研究工业机器人动力学的目的是多方面的。动力学正问题对工业机器人运动仿真是非常有用的。动力学逆问题对实现工业机器人实时控制是相当有用的。利用动力学模型，实现最优控制，以期达到良好的动态性能和最优指标。 工业机器人动力学模型主要用于工业机器人的设计和离线编程。在设计中需根据连杆质量、运动学和动力学参数，传动机构特征和负载大小进行动态仿真，对其性能进行分析，从而决定工业机器人的结构参数和传动方案，验算设计方案的合理性和可行性。在离线编程时，为了估计工业机器人高速运动引起的动载荷和路径偏差，要进行路径控制仿真和动态模型的仿真。这些都必须以工业机器人动力学模型为基础。 工业机器人是一个非线性的复杂的动力学系统。动力学问题的求解比较困难，而且需要较长的运算时间。因此，简化求解过程，最大限度地减少工业机器人动力学在线计算的时间是一个受到关注的研究课题。 在这一章里，我们将首先讨论与工业机器人速度和静力学有关的雅可比矩阵，然后介绍工业机器人的静力学问题和动力学问题。

工业机器人核心技术全解析

工业机器人核心技术全解析 无论是德国率先提出的“工业4.0”概念，美国推行的“先进制造伙伴关系(AMP)”计划，还是日本正在实施的“智慧制造系统(IMS)”和中国工信部通过的“中国制造2025规划”，这些都指向同一个目标，那就是希望通过先进的IT与自动化技术来促进制造业的革新，以实现“智能化”，提升效率，降低成本。而要实现这个目标工业机器人是不可或缺的一环。 以前，工业机器人应用最为广泛的是汽车制造业；现在，工业机器人制造企业正努力向其他领域拓展。工业机器人制造企业也如雨后春笋般不断涌现，据统计仅去年中国国内差不多增加了200多加工业机器人制造厂商。对于工业机器人的市场前景，业界都是一致看好，普遍认为未来5~10年将会迎来工业机器人的一个爆发期。不过，要想在这一波浪潮中得益的话也并不容易。因为工业机器人涉及的系统相当复杂，仅核心零部件就包括了机械系统、控制器、伺服器和减速器等等。本刊就工业机器人的关键技术问题采访了一些半导体厂商，详细介绍了工业机器人当中的一些电子核心零部件。 控制器平台之争 在Altera公司亚太区工业业务部市场开发首席经理江允贵看来，有三个趋势在推动着工业自动化市场的蓬勃发展。一是，提升能源效率，降低能源成本；二是提升生产效率，这包括功能安全、生产线的稳定安全、保护操作人员的安全、以及机器损坏的降低和更长的生命周期和可靠度；三是所谓的智能工厂。而只有前面两个因素达到后，才有可能实现智能工厂。他认为工业机器人是自动化里的很关键一部分。 江允贵拿智能工厂举例，他说现在一个典型的的智能工厂，从企业到工厂，以及工厂内如都是以工业以太网相连接的，他认为用工业以太网取代传统的以太网，主要是因为工业以太网的实时性更好。工业以太网可以连接主站和从站，连接主站中的PLC、PAC/运动控制器和HMI，和从站中的伺服器、I/O模块等等。

2018年机器人行业核心零部件国产化分析报告

2018年机器人行业核心零部件国产化分析报告 2018年6月

目录 一、核心零部件对机器人的重要性 (5) 二、减速器：工业机器人不可或缺的明珠 (7) 1、技术分析：RV与谐波减速器占据主流地位 (7) （1）RV（Rotary Vector）减速器 (9) （2）谐波减速器 (10) 2、国产化进程：国内企业订单频传，加速进口替代 (12) （1）竞争格局 (12) （2）国外企业发展状况 (13) （3）日本巨头业务规模不断扩张 (14) （4）国产企业布局积极，有望率先突破 (15) （5）国内企业减速机业务推进顺利，订单频传 (15) （6）国内减速器业务赢来放量 (16) 3、需求测算：未来减速器业务的空间 (18) 三、伺服电机与控制器，相辅相成的核心零部件 (22) 1、伺服电机：国产替代空间最高 (22) （1）伺服系统下游应用领域众多 (22) （2）竞争格局：国内品牌占据一定市场份额 (26) 2、控制器：与国际差距最小的零部件 (28) 四、核心零部件国产化对国内企业的影响 (32) 1、对本体企业的影响：处于“以利润换市场”的阶段 (33) （1）生产成本下滑 (34) （2）产能的扩张 (34) 2、对系统集成商的影响：强化机器人的普及率 (38) 3、对商业模式的影响：向一体化模式探索 (40)

五、主要风险 (44) 1、机器人产业竞争加剧 (44) 2、核心零部件国产化不及预期 (45) 3、宏观经济波动 (45)

核心零部件突破桎梏，进口替代加速。减速器主要用于调速和传递负载，具备很高的精度，是技术壁垒最高的领域，也是制约国产机器人成本最重要的因素。目前国内产品的整体质量逐步提高，在一些核心指标上已经达到国际水平。2017年以来，国产减速器订单频传，进口替代显著加快，上海欢颜、埃夫特分别采购南通振康减速器共计18000台；伯朗特采购中大力德减速器3万台。此外，苏州绿的、中技克美、来福谐波也分别开发了系列产品，进入量产阶段。 伺服电机可以分为直流和交流，高性能的伺服系统大多采用同步交流伺服电机。目前国内的领先厂商主要有汇川技术、埃斯顿等，自有品牌率占15%。控制器方面，其本质上就是一个数据处理器，在硬件上与国外差距不大，差距主要是算法和兼容性方面。控制器国内供应商主要是固高科技、埃斯顿、广州数控等，其中埃斯顿收购TRIO，转型高端运动控制方案商。 随着零部件企业由小批量生产向大批量供货迈进，核心零部件的逐步国产化，使得真正具备竞争力的企业在价格方面具有更大的灵活性。国产化浪潮需要穿透到底层的设备行业，这也是提升产业竞争力的必经之路。 核心零部件国产化对国内企业有何影响？机器人零部件的国产化会产生三方面的影响：（1）对于本体企业来说，首先会降低生产成本，其次是产能的扩张。国产化并非一定会带来利润率的提升，当前中国的本体企业更看重市场规模的扩张，而非利润，处于“以利润换市场”的阶段；（2）对于系统集成商来说，成本下滑会强化机器人

第3章 工业机器人静力计算及动力学分析

第3章 工业机器人静力计算及动力学分析 章节题目：第3章 工业机器人静力计算及动力学分析 [教学内容] 3.1 工业机器人速度雅可比与速度分析 3.2 工业机器人力雅可比与静力计算 3.3 工业机器人动力学分析 [教学安排] 第3章安排6学时，其中介绍工业机器人速度雅可比45分钟，工业机器人速度分析45分钟，操作臂中的静力30分钟，机器人力雅可比30分钟，机器人静力计算的两类问题10分钟，拉格朗日方程20分钟，二自由度平面关节机器人动力学方程60分钟，关节空间和操作空间动力学30分钟。 通过多媒体课件结合板书的方式，采用课堂讲授和课堂讨论相结合的方法，首先讨论与机器人速度和静力有关的雅可比矩阵，然后介绍工业机器人的静力学问题和动力学问题。 [知识点及其基本要求] 1、工业机器人速度雅可比（掌握） 2、速度分析（掌握） 3、操作臂中的静力（掌握） 4、机器人力雅可比（掌握） 5、机器人静力计算的两类问题（了解） 6、拉格朗日方程（熟悉） 7、二自由度平面关节机器人动力学方程（理解） 8、关节空间和操作空间动力学（了解） [重点和难点] 重点：1、速度雅可比及速度分析 2、力雅可比 3、拉格朗日方程 4、二自由度平面关节机器人动力学方程 难点：1、关节空间和操作空间动力学 [教学法设计] 引入新课： 至今我们对工业机器人运动学方程还只局限于静态位置问题的讨论，还没有涉及力、速度、加速度等。机器人是一个多刚体系统，像刚体静力学平衡一样，整个机器人系统在外载荷和关节驱动力矩（驱动力）作用下将取得静力平衡；也像刚体在外力作用下发生运动变化一样，整个机器人系统在关节驱动力矩（驱动力）作用下将发生运动变化。 新课讲解： 第一次课 第三章 工业机器人静力计算及动力学分析 3-1 工业机器人速度雅可比与速度分析 一、工业机器人速度雅可比 假设有六个函数，每个函数有六个变量，即： ??? ???? ===),,,,,(),,,,,(),,,,,(654321666543212265432111x x x x x x f y x x x x x x f y x x x x x x f y ，可写成Y=F(X)，

工业机器人常见五大应用领域及关键技术【最新整理】

工业机器人常见五大应用领域及关键技术 去年全球工业机器人销量达到24万台，同比增长8%。其中，我国工业机器人市场销量超过6.6万台，继续保持全球第一大工业机器人市场的地位。但是，按机器人密度来看，即每万名员工对应的机器人保有量，我国不足30台，远低于全球约为50多台的平均水平。 前瞻产业研究院《2016-2021年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示：2015年我国工业机器人产量为32996台，同比增长21.7%。2016年机器人产业将继续保持快速增长，今年一季度我国工业机器人产量为11497台，同比增长19.9%。此外，数据显示，2015年我国自主品牌工业机器人生产销售达22257台，同比增长31.3%。国产自主品牌得到了一定程度的发展，但与发达国家相比，仍有一定差距。 2016年未来全球工业机器人市场趋势包括：大国政策主导，促使工业与服务机器人市场增长；汽车工业仍为工业机器人主要用户；双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。 一、什么是工业机器人 工业机器人是一种通过重复编程和自动控制，能够完成制造过程中某些操作任务的多功能、多自由度的机电一体化自动机械装备和系统，它结合制造主机或生产线，可以组成单机或多机自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。 当前，工业机器人技术和产业迅速发展，在生产中应用日益广泛，已成为现代制造生产中重要的高度自动化装备。

二、工业机器人的特点 自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来，工业机器人的研制和应用有了飞速的发展，但工业机器人最显著的特点归纳有以下几个。 1.可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统（ＦＭＳ）中的一个重要组成部分。 2.拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。 3.通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。 4.机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛，但是归纳起来是机械学和微电子学的结合——机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平。 三、工业机器人常见的五大应用领域 1.机械加工应用（2%） 机械加工行业机器人应用量并不高，只占了2%，原因大概也是因为市面上有许多

工业机器人设计方案

工业机器人设计方案 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。工业机器人机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。工业机器人机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。 目录 1.工业机器人特点有以下几个 2. 工业机器组成结构及工作原理 3.工业机器人有哪些 1.工业机器人特点有以下几个

(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。(2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。

细解工业机器人的关键零部件

细解工业机器人的关键零部件 当前，工业机器人产业市场呈现爆炸式增长势头，而工业机器人产业的发展必将为其核心零配件应用提供众多机会。工业机器人除了本体以外，主要有三大核心零配件，控制器、伺服系统、减速器，它们占到工业机器人成本的70%左右。而随着人工智能浪潮的越演越烈，机器视觉系统也成了工业机器人不可或缺的一部分。 工业机器人的大脑：控制器 控制器是机器人的大脑，发布和传递动作指令。包括硬件和软件两部分：硬件就是工业控制板卡，软件部分主要是控制算法、二次开发等。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发，各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配，国内企业控制器尚未形成市场竞争优势。 现有的工业机器人控制器封闭构造，带来开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点，已不能适应智能化和柔性化要求。开发标准化、开放化控制器是工业机器人控制器的一个发展方向，存在巨大发展空间。到2020年我国工业机器人控制器市场规模有望达到12亿元左右，未来五年复合增速约为27%。 工业机器人的眼睛：机器视觉系统 工业自动化的真正实现，需要高度智能化的工业机器人去替代人类的一部分工作，而显然，如果想让机器人去很好的替代人类工作的话，首先要做的就是让它们得能“看”到才行，这就要依赖机器视觉系统来完成。 机器视觉系统可以通过机器视觉产品即图像摄取装置，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，然后图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。到2021年，机器视觉全球市场价值预计将达285亿美元，

工业机器人毕业设计

工业机器人 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产率，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重要的成员，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程度极大的工作，工作方式一般采取示教在线的方式。 本文将设计一台圆柱坐标型的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的大臂、小臂、底座和机械手的结构，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、以及控制元件的设计，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。

目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算

3.5 手臂强度校核 4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢

二自由度机械臂动力学分析培训资料

二自由度机械臂动力 学分析

平面二自由度机械臂动力学分析 姓名：黄辉龙 专业年级：13级机电 单位：汕头大学 摘要：机器臂是一个非线性的复杂动力学系统。动力学问题的求解比较困难，而且需要较长的运算时间，因此，这里主要对平面二自由度机械臂进行动力学研究。拉格朗日方程在多刚体系统动力学的应用方法分析平面二自由度机械臂的正向动力学。经过分析，得出平面二自由度机械臂的动力学方程，为后续更深入研究做铺垫。 关键字：平面二自由度 动力学方程 拉格朗日方程 相关介绍 机器人动力学的研究有牛顿-欧拉（Newton-Euler ）法、拉格朗日 (Langrange)法、高斯（Gauss ）法等，但一般在构建机器人动力学方程中，多采用牛顿-欧拉法及拉格朗日法。 欧拉方程又称牛顿-欧拉方程，应用欧拉方程建立机器人机构的动力学方程是指研究构件质心的运动使用牛顿方程，研究相对于构件质心的转动使用欧拉方程，欧拉方程表征了力、力矩、惯性张量和加速度之间的关系。 在机器人的动力学研究中，主要应用拉格朗日方程建立机器人的动力学方程，这类方程可直接表示为系统控制输入的函数，若采用齐次坐标，递推的拉格朗日方程也可以建立比较方便且有效的动力学方程。 在求解机器人动力学方程过程中，其问题有两类： 1)给出已知轨迹点上? ??θθθ、及、 ，即机器人关节位置、速度和加速度，求相应的关节力矩矢量τ。这对实现机器人动态控制是相当有用的。 2)已知关节驱动力矩，求机器人系统相应各瞬时的运动。也就是说，给出关节力矩矢量τ，求机器人所产生的运动? ??θθθ、及、 。这对模拟机器人的运动是非常有用的。 平面二自由度机械臂动力学方程分析及推导过程 1、机器人是结构复杂的连杆系统，一般采用齐次变换的方法，用拉格朗日方程建立其系统动力学方程，对其位姿和运动状态进行描述。机器人动力学方程的具体推导过程如下： 1) 选取坐标系，选定完全而且独立的广义关节变量n r ,,2,1,r ???=θ。 2) 选定相应关节上的广义力r F ：当r θ是位移变量时，r F 为力；当r θ是角度变量时，r F 为力矩。 3)求出机器人各构件的动能和势能，构造拉格朗日函数。 4) 代入拉格朗日方程求得机器人系统的动力学方程。 2、下面以图1所示说明机器人二自由度机械臂动力学方程的推导过程。

工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析

工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析 根据国际机器人联合会（International Federation of Robotics；简称IFR）定义，机器人分为工业机器人（Industrial Robots）及服务型机器人（Service Robots）。其中，目前工业机器人又佔全球机器人80％的市佔率，远高于服务型机器人。 若以机械结构来看，工业机器人可区分为单轴机器人、座标机器人、水平多关节机器人（SCARA）、垂直多关节机器人以及并联式机器人（DELTA）等，以下依序就这五种类型来说明。 一、工业机器人之五大机械结构 1. 单轴机器人 单轴机器人一般分为两种传动方式，一为滚珠螺杆传动，二为同步齿形带（简称：同步带）传动，两种皆是以直线导轨做为导向，并配合伺服电机或步进电机，来实现不同应用领域的定位、移载、搬运等等。透过不同的组合样式，还可以实现两轴、三轴、龙门式的组合。单轴机器人的应用领域涵盖半导体、家电、医疗、汽车、包装、点胶机、焊接、切割、检测等自动化应用领域，而台湾的上银科技在单轴机器人的市场名列全球前三。 2. 直角座标机器人 直角座标机器人是基于X、Y、Z直角座标，在各座标的长度范围内进行工作或运动，适用于搬运、取放等作业，可应用的领域包括射出成型机取出用手臂、移动并定位、堆迭、锁螺丝、切割、装夹、压入、插取、装配、自动药房等。 台湾机器人相关业者数量约有80家，现有40家以上的业者可从事座标机器人相关设备的设计开发，所使用的关键零组件国产化程度较高。在射出成型机取出用机械手臂中，天行自动化（Alfa）与台湾精锐（Apex）为该领域之领先业者，并在中国大陆具有一定的市场佔有率。 3. 水平多关节（SCARA）机器人

2020年工业机器人新星埃夫特专题研究：向通用领域加速渗透,核心零部件自供提升盈利能力

2020年工业机器人新星埃夫特专题研究：向通用领域加速渗透，核心零部件自供提升盈利能力

目录 1 公司战略眼光独到，外延发展下技术实力飞速提升 (4) 1.1 公司为国内一线工业机器人制造商 (4) 1.2 主要产品为系统集成和整机，汽车行业收入占比高 (7) 1.3 通过外延发展，迅速完成全产业链布局 (11) 2 2020年工业机器人行业回暖，自主品牌正在崛起 (14) 2.1 全球市场规模超千亿，国内行业平均增速更高 (14) 2.2 自主品牌的关键零部件核心竞争力持续提升 (16) 2.3 通用领域为国内企业带来快速发展的机遇 (18) 2.4 2020年工业机器人产量增速企稳回升 (19) 3 投资亮点：向通用领域加速渗透，核心零部件自供提升盈利能力 (20) 3.1 技术吸收能力强，外延内生相辅相成 (20) 3.2 技术扎实，客户资源充足，收入增长基础牢固 (21) 3.3 打造智能共享工厂，向通用工业领域加速渗透 (22) 3.4 核心零部件自供，提升盈利能力 (22) 3.5 公司5G、人工智能走在行业前列 (23) 4 盈利预测及估值 (24) 图表目录 图1：公司处于工业机器人行业第一梯队 (4) 图2：2018年中国工业机器人自主品牌市场份额 (4) 图3：2019年公司营业收入出现波动 (5) 图4：目前公司尚未实现盈利 (5) 图5：发行前埃夫特股东对公司的持股情况 (6) 图6：2019年公司营业收入构成（单位：亿元） (7) 图7：2019年公司毛利润构成（单位：万元） (7) 图8：公司机器人整机产品示意图 (7) 图9：2019年整机业务收入保持增长 (8) 图10：2019年整机业务毛利率显著改善 (8) 图11：整机业务以中小型负载机器人为主 (9) 图12：中小型和轻型桌面机器人毛利率提升较快 (9) 图13：公司系统集成生产线 (9) 图14：2019年系统集成产品收入出现下滑 (10) 图15：2019年系统集成产品毛利率持续提升 (10) 图16：2019年系统集成业务汽车行业收入占74% (11) 图17：通用工业行业系统集成毛利率波动较大 (11) 图18：公司控股子公司及参股公司情况 (11) 图19：公司通过外延深化应用场景布局 (12) 图20：公司外延并购完成全产业链布局 (13)

工业机器人设计与实现毕业设计

工业机器人毕业设计 目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算 3.5 手臂强度校核

4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢

1 绪论 1.1 工业机器人研究的目的和意义 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统 （FMS）、自动化工厂（ＦＡ）、计算机集成制 造系统（ＣＩＭＳ）的自动化工具。广泛采用 工业机器人、不仅提高产品的质量与数量而且 也保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强 度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低 生产成本有着十分重要的意义。与计算机、网 络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益 改变着人类的生产和生活方式。 ２０世纪８０年代以来，工业机器人技术逐渐成熟、并很快得到推广，目前已经在工业生产的许多领域得到应用。在工业机器人逐渐得到推广和普及工程中，下面三个方面的技术进步起着非常重要的作用。 １驱动方式的改变 ２０世纪７０年代后期，日本安川电动机公司研制出了第一台全自动的工业机器人而此前的工业机器人基本上采用液压驱动方式。但与采用液压驱动的机器人相比，采用伺服电动机驱动机器人在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大的提高。因此它逐步代替了采用液压驱动的机器人成为工业机器人驱动方式的主流。在此过程中，谐波减速器、ＲＶ减速器等高性能减速机构的发展也功不可没。近年来，交流伺服驱动已经逐渐代替传统的直流伺服驱动方式，直线电动机等新型驱动方式在许多应用领域也有了长足发展。 ２信息处理速度的提高 机器人的动作通常是通过机器人的各个环节的驱动电动机的运动而实现的。为了是机器人完成各种复杂动作，机器人控制器需要进行大量计算并在此基础上向机器人的各个环节的驱动电动机发出必要的控制指令。随着信息技术的不断发展，CPU的计算能力有了很大的提高，机器人控制器的性能也有了很大提高，高性能机器人控制器甚至可以同时控制２０多个关节。机器人控制性能的提高，也进一步促进了工业机器人本身性能的提高并扩大了工业机器人的应用范围。近年来，随着信息技术和网络技术的发展已经出现了多台机器人通过网络共享信息并在此基础上进行协调控制的技术趋势。 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势 目前，工业机器人有很大一部分应用于制造业的物流搬运中，极大的促进物流自动化，随着生产的发展，搬运机器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。气动机械手大量应用到物流搬运机器人领域。在手爪的机械结构方面根据

机器人动力学汇总

机器人动力学研究的典型方法和应用 （燕山大学 机械工程学院） 摘 要：本文介绍了动力学分析的基础知识，总结了机器人动力学分析过程中比较常用的动力学分析的方法：牛顿—欧拉法、拉格朗日法、凯恩法、虚功原理法、微分几何原理法、旋量对偶数法、高斯方法等，并且介绍了各个方法的特点。并通过对PTl300型码垛机器人弹簧平衡机构动力学方法研究，详细分析了各个研究方法的优越性和方法的选择。 前 言：机器人动力学的目的是多方面的。机器人动力学主要是研究机器人机构的动力学。机器人机构包括机械结构和驱动装置，它是机器人的本体，也是机器人实现各种功能运动和操作任务的执行机构，同时也是机器人系统中被控制的对象。目前用计算机辅助方法建立和求解机器人机构的动力学模型是研究机器人动力学的主要方法。动力学研究的主要途径是建立和求解机器人的动力学模型。所谓动力学模指的是一组动力学方程（运动微分方程），把这样的模型作为研究力学和模拟运动的有效工具。 报告正文： （1）机器人动力学研究的方法 1）牛顿—欧拉法 应用牛顿—欧拉法来建立机器人机构的动力学方程，是指对质心的运动和转动分别用牛顿方程和欧拉方程。把机器人每个连杆（或称构件）看做一个刚体。如果已知连杆的表征质量分布和质心位置的惯量张量，那么，为了使连杆运动，必须使其加速或减速，这时所需的力和力矩是期望加速度和连杆质量及其分布的函数。牛顿—欧拉方程就表明力、力矩、惯性和加速度之间的相互关系。 若刚体的质量为m ，为使质心得到加速度a 所必须的作用在质心的力为F ，则按牛顿方程有：ma F = 为使刚体得到角速度ω、角加速度εω= 的转动，必须在刚体上作用一力矩M ， 则按欧拉方程有：εωI I M += 式中，F 、a 、M 、ω、ε都是三维矢量；I 为刚体相对于原点通过质心并与刚

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一

步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手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。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手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，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业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，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势

工业机器人核心部件-谐波减速器

工业机器人核心部件-谐波减速器

机器人驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大，常用的减速机构有： 1）RV减速机构； 2）谐波减速机械； 3）摆线针轮减速机构； 4）行星齿轮减速机械； 5）无侧隙减速机构； 6）蜗轮减速机构； 7）滚珠丝杠机构； 8）金属带／齿形减速机构； 9）球减速机构。 其中谐波减速器广泛应用于小型的六轴搬运及装配机械手中，下面介绍其工作原理。

以下内容摘自百度百科（稍有修改）： 谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器。谐波齿轮传动（简称谐波传动），它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿轮传动。 （一）传动原理 它主要由三个基本构件组成： （1）带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）2，它相当于行星系中的中心轮； （2）带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）1，它相当于行星齿轮； （3）波发生器H，它相当于行星架。 作为减速器使用，通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。

波发生器H是一个杆状部件，其两端装有滚动轴承构成滚轮，与柔轮1的内壁相互压紧。柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内孔直径略小于波发生器的总长。波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件。当波发生器装入柔轮后，迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形，其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器沿图示方向连续转动时，柔轮的变形不断改变，使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器H相反方向的缓慢旋转。 在传动过程中，波发生器转一周，柔轮上某点变形的循环次数称为波数，以 n 表示。常用的是双波和三波两种。双波传动的柔轮应力较小，结构比较简单，易于获得大的传动比。故为目前应用最广的一种。 谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同，但齿数不等，通常采用刚轮与柔轮齿数差等于波数，即 z2－z1=n 式中 z2、z2--分别为刚轮与柔轮的齿数。 当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时，谐波齿轮传动的传动比为 i=-z1/(z2-z1) 双波传动中，z2－z1=2，柔轮齿数很多。上式负号表示柔轮的转向与波发生器的转向相反。由此可看出，谐波减速器可获得很大的传动比。 （二）特点 1．承载能力高谐波传动中，齿与齿的啮合是面接触，加上同时啮合齿数（重叠系数）比较多，因而单位面积载荷小，承载能力较其他传动形式高。 2．传动比大单级谐波齿轮传动的传动比，可达 i=70～500。 3．体积小、重量轻。 4．传动效率高、寿命长。 5．传动平稳、无冲击，无噪音，运动精度高。 6．由于柔轮承受较大的交变载荷，因而对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高，工艺复杂。 谐波减速器在国内于六七十年代才开始研制，到目前已有不少厂家专门生产，并形成系列化。广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业，由于它的独特优点，在化工行业的应用也逐渐增多。

工业机器人行业现状以及未来发展前景分析

目录 CONTENTS 第一篇：智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利------------------------------------------ 1第二篇：中国工业机器人的销售量以40%左右的速度增长 ----------------------------------------- 3第三篇：“机器换人”政策逐步落地工业机器人市场爆发------------------------------------------ 4第四篇：2014年我国工业机器人销量猛增54%-------------------------------------------------------- 5第五篇：机器换人时代来袭工业机器人现状与前景分析--------------------------------------------- 6第六篇：机器人再获政策红利工业机器人产业前景可期--------------------------------------------- 8第七篇：机器人产业十三五规划将出服务/工业机器人同迎利好----------------------------------- 9第八篇：中国制造2025再获力挺工业机器人发展分析 -------------------------------------------- 10第九篇：工业机器人行业现状分析引领智能制造时代 ---------------------------------------------- 12第十篇：2015-2020年中国工业机器人行业年销售量预测数据 ----------------------------------- 13第十一篇：机器人将成富士康支柱业务工业机器人发展态势趋好 ------------------------------ 14第十二篇：大族激光募重金发力机器人工业机器人产业前景窥探 ------------------------------ 15第十三篇：“智”造中国工业机器人三大黄金市场分析------------------------------------------- 17第十四篇：昆山富士康两年裁员5万人工业机器人产业兴起在即 ------------------------------ 18第十五篇：东莞无人工厂探秘：工业机器人前景分析 ---------------------------------------------- 19第十六篇：工业机器人市场空间大传感器发展现状分析------------------------------------------- 20第十七篇：2015年我国工业机器人产业将破万亿 --------------------------------------------------- 21第十八篇：工业4.0概念凶猛引中兴入局工业机器人发展分析 ---------------------------------- 22 本文所有数据出自于《2015-2020年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报 告》 第一篇：智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利 近日，工信部部长苗圩对媒体透露，工信部正在加强智能制造顶层设计，研究制定智能制造发展战略，编制智能制造专项规划;推动传统装备智能化改造和升级，分行业制定传统装备智能化改造路线图，组织开展重点行业智能车间、智能工厂试点，培育一批样板企业并组织推广行业应用示范。 早前，国务院印发了《中国制造2025》通过“三步走”实现我国我国制造强国的战略目标，智能制造成为工业制造转型的重中之重。如今，智能制造战略再获工信部关注，在智能化的大势下，智能装备下游应用领域加快拓展，工业机器人发展可期。

国产工业机器人核心零部件厂商大盘点

国产工业机器人核心零部件厂商大盘点 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 长久以来，核心零部件的缺失始终是横在工业机器人国产化道路上的一块大石，国产零部件厂家也一直是在夹缝中求生存，尽管发展缓慢，但近年来随着政府政策支持，资本的进入，国产核心零部件也取得了一些突破。 工业机器人何时才能实现“国产化”？我想这个问题换成“国产核心零部件何时才能崛起”可能更贴切些。 长久以来，核心零部件的缺失始终是横在工业机器人国产化道路上的一块大石，国产零部件厂家也一直是在夹缝中求生存，尽管发展缓慢，但近年来随着政府政策支持，资本的进入，国产核心零部件也取得了一些突破。 国产主要减速机企业一览表

可以看出，目前国内主要的减速机企业成立时间都不短，都有一定的历史积累，但减速机技术上取得突破都在近几年，一方面是技术要求比较高，需要一定的技术积累，另一方

面则是由于近年来国内工业机器人整体市场的发展让企业看到了减速机发展前景，也加了大了投入力度。 从应用层面来说，尽管市场份额依然较小，但相较之下还是有了一定的增长，技术的提升以及价格优势是一部分，国际巨头产能不足也是国产减速机企业得以喘息的因素之一，但值得注意的是，产能不足不仅是国外减速机企业存在的问题，国产企业同样面临。而在性能方面，国产企业还是与国际厂商存在一定差距。 国产伺服电机厂家一览表 这几年，国内企业在伺服电机的相关技术上，已经取得了一定的的突破。技术上的突破也使得汇川技术、英威腾等企业纷纷从变频器领域转战伺服市场。尽管我国伺服电机规模化发展已经形成，但主要市场还是集中在中低端领域，要想实现真正的国产替代，国内企业还需要加快技术攻坚，才能实现品牌的突围和崛起。 国产主要控制器企业一览表