二自由度搬运机器人指标
工业机器人的基本参数和性能指标
工业机器人的基本参数和性能指标表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性等。
(1)工作空间（Work space）工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能到达空间的位置集合。
工作空间的性状和大小反映了机器人工作能力的大小。
理解机器人的工作空间时，要注意以下几点：1)通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行器端点所能达到的范围。
因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所能达到的工作空间。
2)机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义上的最大空间。
这是因为在可达空间中，手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其他位置的小些。
此外，在机器人的最大可达空间边界上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异位形，而且在奇异位形周围相当大的范围内都会出现自由度进化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。
3)除了在工作守闻边缘，实际应用中的工业机器人还可能由于受到机械结构的限制，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。
空腔是指在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。
而空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达到的空间。
(2)运动自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。
自由物体在空间自六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度）。
工业机器人往往是个开式连杆系，每个关节运动副只有一个自由度，因此通常机器人的自由度数目就等于其关节数。
机器人的自由度数目越多，功能就越强。
日前工业机器人通常具有4—6个自由度。
当机器人的关节数（自由度）增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时，便出现了冗余自由度。
工业机器人的基本参数和性能指标知识讲解
工业机器人的基本参数和性能指标工业机器人的基本参数和性能指标表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性等。
(1)工作空间（Work space）工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能到达空间的位置集合。
工作空间的性状和大小反映了机器人工作能力的大小。
理解机器人的工作空间时，要注意以下几点：1)通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行器端点所能达到的范围。
因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所能达到的工作空间。
2)机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义上的最大空间。
这是因为在可达空间中，手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其他位置的小些。
此外，在机器人的最大可达空间边界上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异位形，而且在奇异位形周围相当大的范围内都会出现自由度进化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。
3)除了在工作守闻边缘，实际应用中的工业机器人还可能由于受到机械结构的限制，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。
空腔是指在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。
而空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达到的空间。
(2)运动自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。
自由物体在空间自六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度）。
工业机器人往往是个开式连杆系，每个关节运动副只有一个自由度，因此通常机器人的自由度数目就等于其关节数。
机器人的自由度数目越多，功能就越强。
日前工业机器人通常具有4—6个自由度。
当机器人的关节数（自由度）增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时，便出现了冗余自由度。
毕业设计-二自由度机器人的结构设计与仿真
二自由度机器人的结构设计与仿真学院：专业：姓名：指导老师：机械与车辆学院机械电子工程学号：职称：教授中国·XX二○一二年五月毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《二自由度机器人的结构设计与仿真》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
本人签名：日期：年月日二自由度机器人的结构设计与仿真摘要并联机器人有着串联机器人所不具有的优点，在应用上与串联机器人形成互补关系。
二自由度并联机器人是并联机器人家族中的重要组成部分，由于结构简单、控制方便和造价低等特点，有着重要的应用前景和开发价值。
本论文研究了一种新型二自由度平移运动并联机构，该并联机构采用类五杆机构，平行四边形刚架结构来实现，可有效地消除铰链间隙，提高动平台的工作性能，同时有抵抗切削颠覆力矩的能力。
根据该二自由度平面机构的工作空间，利用平面几何的方法求得连杆的长度，并通过Pro/E软件进行仿真检验，并通过软件仿真的方式，优化连杆长度，排除奇异点，同时合理设计机械结构的尺寸，完成结构设计。
对该二自由度并联机器人，以Pro/E为平台，建立两自由度平移运动并联机器人运动仿真模型，验证了机构的实际工作空间和运动情况。
最后指出了本机构的在实际中的应用。
并使用AutoCAD软件进行了重要装置和关键零件的工程图绘制工作，利用ANSYS 软件分析了核心零件的力学性能。
研究结果表明，本文所设计的二自由度机器人性能良好、工作灵活，很好地满足了设计指标要求，并已具备了一定的实用性。
关键词：二自由度；并联机器人；仿真；结构设计；Pro/E2-DOF robot structure design and simulationAbstractParallel robot has a series of advantages of the robot does not have to form a complementary relationship between the application and the series robot. The 2-DOF parallel robot is an important part of the family of parallel robots. The structure is simple, convenient and cost control and low, with significant potential applications and the development value. In this thesis, a new 2- DOF translational motion parallel mechanism, the analogous mechanism for class five institutions, parallelogram frame structure, which can effectively eliminate the hinge gap and improve the performance of the moving platform, while resistance to cutting subvert the torque capacity.The working space of the 2-DOF planar mechanism, the use of plane geometry to obtain the length of the connecting rod, and the Pro/E software simulation test, and software simulation to optimize the connecting rod length, excluding the singular point, while the size of the rational design of mechanical structure, complete the structural design. And important equipment and key parts of the engineering drawings using AutoCAD software, using ANSYS software to analyze the mechanical properties of the core parts.The 2-DOF parallel robot to the Pro/E platform, the establishment of the 2-DOF of translational motion parallel robot simulation model to verify the organization's actual work space and movement. Finally, this institution in the practical application. The results show that the combination of good motor performance of the 2-DOF parallel robot，good to meet the index requirements, and already have a certain amount of practicality.Keywords: 2-DOF; parallel robot; simulation; structural design; Pro/E目录1前言 (1)1.1本课题的研究背景及意义 (1)1.1.1什么是机器人 (1)1.1.2机器人技术的研究意义 (1)1.2机器人的历史与发展现状 (2)1.2.1机器人的发展历程 (2)1.2.2机器人的主要研究工作 (3)1.2.3少自由度机器人的发展历程 (4)1.3本课题的研究内容 (5)2二自由度机器人系统方案设计 (7)2.1二自由度并联机器人机构简介 (7)2.2执行机构方案设计及分析 (7)3二自由度机器人的结构设计与运动分析 (8)3.1已知设计条件及参数 (8)3.1.1连杆机构自由度计算 (8)3.1.2五杆所能达到的位置计算 (8)3.2对机构主体部分的运动学逆解分析 (10)3.2.1位置分析 (10)3.2.2速度与加速的分析 (11)3.3受力分析 (12)4基于Pro/E软件环境下二自由度机器人的结构设计 (16)4.1 Pro/E软件简介 (16)4.2驱动元器件的选择 (17)4.2.1步进电机的选择 (17)4.2.2联轴器选择 (18)4.3平面连杆机构的结构参数确定 (19)4.4输入轴的设计 (20)4.5安装支架的参数确定 (21)5基于Pro/E软件环境下的机器人装配及动态仿真 (23)5.1虚拟装配过程 (23)5.1.1连杆机构的装配 (23)5.1.2安装支架的装配 (24)5.1.3完成二自由度机器人的最终装配 (24)5.2基于Pro/E软件环境下的动态仿真 (25)6基于AutoCAD软件环境下的机械结构设计 (31)6.1AutoCAD软件简介 (31)6.2平面连杆机构的结构设计 (32)6.3机架的结构部件图绘制 (33)6.4二自由度机器人工程图绘制 (34)7基于Ansys软件环境下的有限元分析 (36)7.1Ansys软件简介 (36)7.2对输入轴的有限元分析 (37)7.3对输入连杆的有限元分析 (37)8 总结与展望 (40)8.1课题研究工作总结 (40)8.2研究展望 (41)参考文献 (42)致谢 (44)附录（一） (45)附录（二） (52)1前言机器人技术是一门光机电高度综合、交叉的学科，它涉及机械、电气、力学、控制、通信等诸多方面。
工业机器人的技术指标和应用
工业机器人的技术指标和应用工业机器人是一种能够自动执行各种任务的机器人系统，它主要应用于生产线上的各个环节。
工业机器人的技术指标和应用十分丰富多样，下面将对其进行详细介绍。
一、技术指标1. 负载能力：工业机器人的负载能力是指机器人能够承受的最大重量。
根据不同的应用需求，工业机器人的负载能力有所不同，一般可分为轻型、中型和重型三个等级。
2. 动作自由度：工业机器人的动作自由度是指机器人能够自由运动的维度数量。
通常情况下，工业机器人的动作自由度为6个，即可在三维空间内进行平移和旋转运动。
3. 重复定位精度：工业机器人的重复定位精度是指机器人在重复执行同一任务时，所能达到的精确度。
该指标对于生产线上的装配任务尤为重要，一般要求在毫米级别的精度范围内。
4. 控制系统：工业机器人的控制系统是指机器人的核心控制单元，用于控制机器人的运动和执行任务。
常见的控制系统有基于PC的控制系统和专用控制器，它们具有高度的实时性和可编程性。
5. 传感器技术：工业机器人常配备各种传感器，用于感知环境和与外部物体进行交互。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、激光传感器等，它们能够使机器人更加智能化和灵活。
6. 安全技术：工业机器人的安全技术是保障生产线安全的重要手段。
包括紧急停止装置、防撞装置、安全光幕等，能够保护操作人员和机器人在工作过程中的安全。
二、应用领域1. 组装与装配：工业机器人在组装与装配领域有着广泛的应用。
通过精确的位置控制和高度灵活的操作能力，机器人可以完成各种零部件的组装和装配工作，提高生产效率和质量。
2. 上下料：工业机器人在上下料领域也有着重要的应用。
机器人可以通过视觉传感器和力传感器等技术，实现对物料的精确定位和抓取，实现自动化的上下料操作，提高生产线的效率和稳定性。
3. 焊接与切割：工业机器人在焊接与切割领域能够发挥独特的优势。
机器人具备高度的精确度和稳定性，可以实现复杂曲线的焊接和切割操作，提高生产线的自动化水平和生产质量。
机器人性能指标
机器人性能指标机器人性能指标机器人技术的不断进步和应用范围的扩大，使得人们对机器人性能指标的要求也越来越高。
机器人性能指标是衡量机器人性能的重要标准，它涵盖了多个方面的指标，包括机械性能、智能性能、运动性能等。
本文将从不同角度讨论机器人性能指标，并探讨其在实际应用中的重要性。
一、机械性能指标机械性能是机器人最基本的性能之一，它直接关系到机器人的运动能力和作业能力。
机械性能指标包括运动自由度、精度、速度和负载能力等。
1. 运动自由度：机器人的运动自由度是指机器人能够独立运动的自由度数量。
运动自由度越高，机器人的灵活性和适应性就越强。
2. 精度：机器人的精度是指机器人在执行任务时的定位和定向的准确度。
精度越高，机器人的作业效果就越好。
3. 速度：机器人的速度是指机器人在执行任务时的移动速度。
速度越快，机器人的响应能力和工作效率就越高。
4. 负载能力：机器人的负载能力是指机器人能够携带和处理的物体的重量。
负载能力越大，机器人的作业范围就越广。
二、智能性能指标随着人工智能技术的发展，机器人智能性能成为了关注的焦点。
智能性能指标是评价机器人智能水平的重要标准，它涵盖了感知、认知、决策和学习等方面的指标。
1. 感知：机器人的感知能力是指机器人能够感知环境和人类的能力。
感知能力包括视觉、听觉、触觉等多个方面，它直接影响到机器人对环境的理解和反应。
2. 认知：机器人的认知能力是指机器人能够理解和分析感知到的信息的能力。
认知能力包括语言理解、图像识别、物体识别等，它使得机器人能够更好地与人类进行交互和沟通。
3. 决策：机器人的决策能力是指机器人能够根据感知和认知结果做出合理决策的能力。
决策能力决定了机器人在复杂环境下的应对能力和自主性。
4. 学习：机器人的学习能力是指机器人能够从经验中学习和改进自身性能的能力。
学习能力使得机器人能够不断优化自身的行为和表现。
三、运动性能指标机器人的运动性能是指机器人在运动过程中的稳定性、平滑性和协调性等指标。
二自由度平面机器人的运动学方程
在研究二自由度平面机器人的运动学方程之前，首先我们需要了解什么是二自由度平面机器人。
二自由度平面机器人是指可以在平面上进行两个独立自由度运动的机器人，通常包括平移和旋转两种运动方式。
在工业自动化、医疗器械、航空航天等领域，二自由度平面机器人都有着重要的应用价值。
1. 二自由度平面机器人的结构和运动二自由度平面机器人通常由两个旋转关节和一个末端执行器组成。
这种结构可以让机器人在平面上实现灵活的运动，同时保持结构相对简单。
机器人可以通过控制两个旋转关节的角度来实现平面内的任意位置和姿态的变化，具有较高的灵活性和自由度。
2. 二自由度平面机器人的运动学方程接下来我们将重点讨论二自由度平面机器人的运动学方程。
运动学方程是描述机器人末端执行器位置和姿态随时间变化的数学模型，对于控制机器人的运动具有重要意义。
对于二自由度平面机器人来说，其运动学方程可以通过几何方法和代数方法来推导。
在几何方法中，我们可以利用几何关系和三角学知识来描述机器人末端执行器的位置和姿态。
而在代数方法中，我们可以通过矩阵变换和雅可比矩阵等工具来建立机器人的运动学方程。
3. 个人观点和理解在我看来，二自由度平面机器人的运动学方程是机器人控制和路径规划中的关键问题之一。
通过深入研究并掌握二自由度平面机器人的运动学方程，我们可以更好地设计控制算法、规划运动轨迹，实现机器人的精确操作和灵巧动作。
运动学方程的研究也为机器人的动力学分析和仿真建模提供了重要的基础。
总结回顾：通过本文的讨论，我们深入探讨了二自由度平面机器人的结构和运动特性，重点讨论了其运动学方程的推导方法和意义。
通过对运动学方程的研究，我们可以更好地理解机器人的运动规律和特性，为机器人的控制和路径规划提供重要的理论支持。
在文章中多次提及 "二自由度平面机器人的运动学方程"，突出主题。
文章总字数大于3000字，能够充分深入地探讨主题，满足了深度和广度的要求。
并且在总结回顾中共享了自己的观点和理解，使得整篇文章更加有说服力和可信度。
工业机器人技术参数介绍
机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况，是设计、应用机器人必须考虑的问题。
机器人的主要技术参数有自由度、分辨率、工作空间、工作速度、工作载荷等。
1、自由度.是指机器人具有的独立运动的坐标轴数量。
.机器人的自由度是指确定机器人手部在空间的位置和姿态时所需要的独立运动参数的数量。
机器人的自由度数一般等于关节数量。
.常见机器人自由度数一般有5～6个。
有些机器人还附带有外部轴。
2、关节（Joint）即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。
3、工作范围工业机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间范围。
其形状取决于机器人的自由度数和各运动关节的类型与配置。
机器人的工作范围一般有：图解法和解析法这两种方法表示。
4、速度机器人在工作过程中带载荷条件下、匀速运动过程时，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。
5、工作负载是指机器人手腕前端安装负荷在工作范围内任何位置上所能承受的最大重量，一般用质量、力矩、惯性矩表示。
还和运行速度和加速度大小等参数有关，工作负载一般用高速运行时机器人所能抓取的工件重量作为负载承受能力为指标。
搬运机器人的负荷重量，必须考虑抓手和工件的合计。
6、分辨率是指机器人能够实现的最小移动距离或最小转动角度。
7、精度重复性或重复定位精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异性。
比如你要求一个轴走100 mm 结果第一次实际上他走了100.01 重复一次同样的动作他走了99.99 这之间的误差0.02 就是重复定位精度。
它是衡量一列误差值的集中程度，即重复度。
机器人精度机不单取决与关节减速机及传动装置，且对机械装配工艺存在很大关系，很多由于装配不到位导致机器人重复定位精度下降。
搬运机械臂参数
搬运机械臂参数
搬运机械臂是一种机器人，能够自主完成物料搬运任务。
其参数主要包括以下几个方面：
一、自由度
搬运机械臂的自由度是指其可运动的自由度，一般分为3轴、4轴、5轴、6轴等不同的自由度。
自由度越高，搬运机械臂的灵活性和可操作性越强。
二、最大负载
搬运机械臂的最大负载是指其最大承载能力，通常用千克（kg）或吨（t）来表示。
不同型号的搬运机械臂最大负载不同，一般在100kg-1000kg之间。
三、最大作业范围
搬运机械臂的最大作业范围是指其能够搬运物料的最大距离，一般用米（m）来表示。
不同型号的搬运机械臂最大作业范围不同，一般在2m-10m之间。
四、控制方式
搬运机械臂的控制方式分为手动控制和自动控制两种。
手动控制需要由人员操作，自动控制则可通过计算机程序实现。
五、运动速度
搬运机械臂的运动速度是指其在空间中的移动速度，一般用米每秒（m/s）来表示。
不同型号的搬运机械臂运动速度不同，一般在0.1m/s-1m/s之间。
综上所述，以上五个参数是搬运机械臂的重要参数，用户在购买时可根据实际需求选择合适的型号。
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题目名称二自由度搬运机器人结构设计
学生姓名蒋宁学号2011011606
所在系部机电工程系专业机械工程及自动化
第一指导教师王扬威教师号70206037
1．内容及要求：
二自由度搬运机器人具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。
随着自动化数控加工机床的发展，搬运机器人已成为提高劳动生产率的重要装备，二自由度搬运机器人的研制，将为加工中心提供一种快速、高效、运动平稳的上下料装置。
具体研究内容及要求包括：
1. 查找相关文献，分析上下料搬运机器人的研究现状和发展趋势。
2. 设计二自由度搬运机器人的机械结构，对其进行运动分析，并根据设计要求选用元器件和校核结构件强度。
3. 设计机械手的腕部结构，并进行运动分析。
2．主要技术指标：
1. 搬运机器人z轴行程1200mm，y轴行程1500mm。
2. 搬运机器人负载1t。
3. 最大运行速度300mm/s。
3．参考文献：《参考文献规范要求》
1.陶湘厅, 袁锐波, 罗璟. 气动机械手的应用现状及发展前景. 机床与液压[J], 2007, 35(18): 226~228.
2.赵碧, 巴鹏, 徐英凤. 气动上下料机械手手部结构的设计与分析[J]. 沈阳理工大学学报, 2006, 25(6): 58~60.
3.贺东坤, 田明. 气动通用上下料机械手结构设计[J]. 长春大学学报, 2012, 22(10): 1171~1173, 1180.
4.曹海燕, 周一届, 范增良, 欧阳焕. 上下料机械手柔性手腕的设计及位置误差分析[J]. 江南大学学报, 2012,11(1): 56~60.
5.王战中, 张俊, 季红艳, 赵赛, 臧丽超. 自动上下料机械手运动学分析及仿真. 机械设计与制造, 2012,(5):244~24
6.
6.刘金, 周志雄, 黄向明, 周德旺. 一种微细零件上下料机械手的设计与仿真. 计算机仿真, 2010, 27(2): 166~169,179.
4．毕业设计进度、任务安排：
2014.12.30 ~ 2015.02.24 完成文献查找，分析搬运机器人的研究现状和发展趋势；
2015.02.25 ~ 2015.03.30 完成二自由度搬运机器人的机械结构设计；
2015.03.31 ~ 2015.04.20 完成二自由度搬运机器人的运动分析和元器件选型，完成外文资料翻译工作；
2015.04.21 ~ 2015.05.25 完成机械手腕部结构设计，完成相关机械图，完成毕业设计报告，做好毕业答辩准备工作；
2015.05.26 ~ 2015.06.08 论文评审、答辩。