垂直多关节型工业机器人设计(精)
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计引言工业机器人在现代制造业中起着至关重要的作用。
圆柱坐标型工业机器人是一种具有三个自由度的机器人，它可以在三维空间内进行精确的定位和操作。
本文将着重讨论三自由度圆柱坐标型工业机器人的设计原理和关键技术。
一、设计原理三自由度圆柱坐标型工业机器人的设计原理基于坐标变换。
它由一个立柱状的垂直轴和一个平行于地面的基座组成。
机器人的主要部件包括立柱、支撑臂、关节和末端执行器。
机器人的立柱可以在垂直方向上运动，提供Z轴位移。
支撑臂位于立柱的顶部，可以绕水平方向的Y轴旋转，提供Y轴位移。
末端执行器连接在支撑臂的末端，可以绕垂直方向的Z轴旋转，提供X轴位移。
二、关键技术1.位置传感器：为了实现精确的定位和操作，对机器人的运动进行准确的测量是必不可少的。
位置传感器可以用来测量机器人各个关节的角度以及末端执行器的位置信息。
2.逆运动学：逆运动学是指通过末端执行器的位置和姿态计算出机器人各个关节的角度。
通过逆运动学算法，可以实现机器人在三维空间内的精确定位。
3.控制系统：控制系统是三自由度圆柱坐标型工业机器人的核心。
它接收来自传感器的反馈信息，计算机器人的位姿，并输出相应的指令控制机器人的运动。
控制系统需要具备实时性和稳定性，以确保机器人的运动精度和安全性。
4.动力学分析：动力学分析可以帮助我们理解机器人在运动过程中的力学特性。
通过动力学分析，可以确定机器人在给定任务下所需的扭矩和力，并进行相应的力矩配平和选型。
三、设计步骤1.确定任务需求：在开始机器人设计之前，首先需要明确机器人所要完成的任务和工作环境。
2.选择结构参数：根据任务需求和工作环境，选择机器人的结构参数，包括立柱高度、支撑臂长度和末端执行器负载能力等。
3.逆运动学分析：根据机器人的结构参数和任务需求，进行逆运动学分析，得到机器人各个关节的角度和末端执行器的位姿。
4.控制系统设计：设计机器人的控制系统，选择合适的控制算法和硬件设备，实现机器人的运动控制和姿态调整。
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：1534542251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。
工业机器人系统操作员理论复习题10(带答案)
工业机器人系统操作员理论复习题10(带答案)一、单选题(第1题～第70题。
每题1.0分，满分70.0分。
)1.一般机器人操作机中，决定姿态的机构是（）。
A、端拾器B、基座C、手臂D、手腕［正确答案］：C2.机器人的精度主要依存于（）控制算法误差与分辨率系统误差机器人在（）模式下，使能器无效。
A、自动B、手动C、调试D、停止［正确答案］：A3.在焊接过程中，机器人系统发生撞枪故障，不可能发生的故障是（）。
A、工件组装发生偏差；B、焊枪的TCP 不准确；C、原点发生偏移；D、控制电压不符合。
［正确答案］：C4.（）型机器人通过沿三个互相垂直的轴线的移动来实现机器人手部空间位置的改变。
A、直角坐标B、圆柱坐标C、极坐标D、关节［正确答案］：A5.集体主义道德原则的底线是( )。
A、在职业活动中首先维护国家利益和集体利益；B、不追求个人利益；C、随时都可以牺牲个人利益；D、不侵犯国家利益和集体利益。
［正确答案］：D6.关于道德和法律，正确的观点是( )。
A、道德规范比法律规范缺乏严肃性和严谨性；B、道德的作用没有法律大，但二者在范围上有重合之处；C、道德和法律发生作用的方式、手段不同；D、道徳规范是感性的，法律规范是理性的。
［正确答案］：C7.服务群众的落脚点是( ) 。
A、热心公益B、方便群众C、扶困帮贫D、见义勇为［正确答案］：B8.人们形象地把国家利益、集体利益、个人利益之间的关系比喻为"大河有水小河满，小河无水大河干”。
这表明( )。
A、三者之间的关系是完全和谐的，不会产生矛盾；B、三者之间的关系是相互渗透的，且同等重要；C、三者之间的关系密切、相互影响；D、没有个人利益，就不会有国家利益和集体利益。
［正确答案］：C9.接到严重违反电气安全工作规程制度的命令时，应该（）执行。
A、考虑B、部分C、拒绝D、立刻［正确答案］：C10.发那科机器人外部急停接线应接在TBOP20输入接口的（）。
关节型机器人腰部结构设计
1前言1.1 题目来源与分析题目《关节型机器人腰部结构设计》来源于生产实践中。
要求设计的机器人具有6个自由度：①腰关节回转；②臂关节俯仰；③肘关节俯仰；④腕关节仰腕；⑤摆腕；⑥旋腕。
其中要详细地设计机器人基座和腰部的结构。
整体机器人要实现腕部最大负荷6kg，最大速度2m/s，最大工作空间半径1500mm 。
机器人是近30年发展起来的一种典型的、机电一体化的、独立的自动化生产工具。
在制造工业中，应用工业机器人技术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，也是新技术革命的一个重要内容。
自古以来,人们所设想的机器人一般是一种在外形和功能上均能模拟人类智能的机器。
特别是在20世纪20年代前后,捷克和美国的一些科幻作家创作了一批关于未来机器人与人类共处中可能发生的故事之类的文学作品,更使机器人在人们的思想中成为一种无所不能的“超人”。
在现实生活中,一些民间工匠根据这些文学描绘,也制造出一些仿人或仿生的机器人。
然而在当时的科技条件下,要使机器人具有某种特殊的“智能”而成为“超人”,显然是不可能的。
美国的戴沃尔设想了一种可控制的机械手,他首先突破了对机器人的传统观点,提出机器人并不一定必须像人,但是必须能做一些人的工作。
1954年,他依据这一想法设计制作了世界上第一台机器人实验装置,发表了《适用于重复作业的通用性工业机器人》一文,并获得了美国专利。
戴沃尔将遥控操纵器的关节型连杆机构与数控机床的伺服轴联结在一起,预定的机械手动作一经编程输入后,机械等就可以离开人的辅助而独立运行。
这种机器人也可以接受示教而完成各种简单任务。
示教过程中操作者用手带动机械手依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列记录在数字存储器中，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下再现出那些位置序列。
因此，这种机器人的主要技术就是“可编程”以及“示教再现”。
1.2 研究目的焊接机器人是最大的工业机器人应用领域,它占工业机器人总数的25%左右。
工业机器人的关节结构
工业机器人的关节结构工业机器人是一种用于完成各种生产任务的自动化设备，其关节结构起着至关重要的作用。
关节结构是机器人身体的基础组成部分，它决定了机器人的运动能力、承载能力和精度等方面的特性。
本文将围绕工业机器人的关节结构展开讨论。
一、旋转关节旋转关节是工业机器人最常见的关节结构之一。
它允许机器人在水平方向上进行旋转运动。
旋转关节通常由电机、减速装置和传动装置组成。
电机提供动力，减速装置降低电机输出的转速，传动装置将转动力矩传递给机器人的臂部或末端执行器。
旋转关节的结构紧凑，运行稳定，适用于需要大范围旋转的应用场景。
二、转动关节转动关节是工业机器人另一种常见的关节结构。
它允许机器人在垂直方向上进行转动运动。
转动关节通常由电机、减速装置和传动装置组成，类似于旋转关节的结构。
转动关节的运动轴线与地面垂直，可以实现上下方向的运动，适用于需要抬升和放置物体的应用场景。
三、直线关节直线关节是工业机器人的另一种关节结构。
它允许机器人在水平方向上进行直线运动。
直线关节通常由电机、减速装置和导轨组成。
电机提供动力，减速装置降低电机输出的转速，导轨提供导向和支撑作用。
直线关节的特点是运动平稳、精度高，适用于需要准确定位和移动物体的应用场景。
四、倾斜关节倾斜关节是一种特殊的关节结构，它可以实现工业机器人的倾斜运动。
倾斜关节通常由电机、减速装置和传动装置组成，类似于旋转关节的结构。
倾斜关节的运动轴线与地面倾斜，可以实现倾斜和旋转的复合运动，适用于需要斜面操作的应用场景。
五、并联关节并联关节是一种特殊的关节结构，它由多个关节组成并联连接。
并联关节的特点是具有较高的承载能力和刚度，可以实现复杂的运动轨迹和重量搬运任务。
并联关节常见的结构包括球节关节、万向关节和伸缩关节等。
这些关节可以灵活地组合和布置，提高机器人的运动自由度和适应性。
六、其他关节结构除了上述常见的关节结构，还有一些其他类型的关节结构。
例如，滑动关节可以实现机器人的平移运动；柔性关节可以模拟人体肌肉的柔韧性；回转关节可以实现机器人的旋转和抓取功能。
工业机器人手臂的结构
工业机器人手臂的结构工业机器人手臂是现代工业生产中的重要设备，它的高效率和精准性在许多工业领域得到广泛应用。
工业机器人手臂的结构设计是实现其功能的关键要素。
以下将描述工业机器人手臂的结构及其组成部分。
工业机器人手臂由若干个关节连接而成，每个关节都有特定的运动范围和功用。
通常，一个工业机器人手臂包括基座、肩关节、肘关节、腕关节和末端执行器。
基座是机器人手臂的底部，通过接触地面提供稳定支撑。
它通常由铸铁或钢板制成，以确保足够的刚性和稳定性。
基座是所有关节的起始点。
肩关节连接在基座上方，允许机器人手臂的水平旋转。
肩关节的结构通常采用回转关节，它使机器人手臂能够在垂直和水平平面上进行灵活运动。
肘关节位于肩关节之上，使机器人手臂能够弯曲和伸直。
肘关节通常采用旋转或直线运动的结构，具体取决于所需的运动方式。
腕关节是机器人手臂的最后一个关节，它允许手臂末端执行器在三维空间内进行定位。
腕关节通常具有旋转、倾斜和转动等多个自由度，以实现复杂的任务。
末端执行器是机器人手臂的最终部分，用于完成特定的工作任务。
末端执行器可以是夹具、工具或传感器等，具体取决于应用需求。
工业机器人手臂的结构设计需要考虑多个因素，包括负载能力、运动灵活性、控制精度和安全性等。
设计人员通常会根据具体应用需求选择适当的结构和材料，并进行精确的运动学分析和模拟。
总之，工业机器人手臂的结构由基座、肩关节、肘关节、腕关节和末端执行器等组成。
每个关节都有特定的运动能力和功能，以实现机器人手臂的精确控制和高效任务执行。
这种结构设计允许机器人手臂在工业生产中扮演重要角色，并实现自动化和智能化生产的目标。
小型多关节工业机器人设计
工业机器人 的主要技术规格参数
参数 － ， １ 轴 轴 轴 轴 轴
结 构形式
数 控轴 数 最 大运 动 范 围Ｒ／ ｍｍ
多关节型式
５ 轴 ６ ９ ０
工 业 机 器 人 控
制 系 统 预 留 与 外 界
手部 负荷 质量／ ｋ ｇ 重复定位精 度／ ｍｍ 机械部 分重量／ ｋ ｇ 运动范 围 （ 。 ） 运动转速 （ 。 ／ ｓ ）
图２ 手腕外形轴侧投影
多关节装配工业机器人本体结构设计中 ，突破机械
传 统 设 计 观 念 ， 采 用 大 减 速 比 高 精 度 的 摆 线 减 速 机 ，通 过 伺 服 电动 机 直接 与 摆 线减 速 机相 联 接 ，驱
动工业机器人关节运动，改善工业机器人原有的传
通用机床研 究所所 长 赵 军
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图３ 十字交叉滚子轴承结构
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设 备 相 连 接 的 各 类 Ｉ ／ ０接 口 ，如 ： Ｉ ／ Ｏ Ｐ ｒ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ 插接头式 、
侧 投影 如 图２ 所示 。
小型 多 关节 工 业 机 器 人采 用 自制 复合 型 、高精 度十字交叉滚子轴承如图３ 所 示 ，因 轴 承 中 圆柱 滚 子在呈９ ０ 。 的Ｖ形 沟槽 滚 动 面 上 相互 垂 直 的 排 列 ， 轴 承 可承 受 径 向 负荷 、轴 向负 荷及 倾 覆 力矩 等 所 有 方 向 的 负 荷 。 内 外 圈 的 尺 寸 最 大 限 度地 小 型 化 ， 外 圈采 用两 体 分割 的 构造 ，轴 承预 紧 量 可调 整 ，通
毕业设计6自由度机器人机械结构设计及路径规划
6自由度机器人机械结构设计及路径规划摘要近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。
我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。
典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合任务书的要求，设计了一种小型的实现移动的六自由度串联机器人。
首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D- H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解。
机器人广泛应用于工业、农业、医疗及家庭生活中，工业机器人主要应用领域有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。
总之，工业机器人的多领域广泛应用，其发展前景广阔。
关键词：机器人关节，运动学分析，工业机器人，自由度CONSTRUCTION DESIGN、KINEMATICS ANALYSIS OF SIX DEGREE OF FREEDOM ROBOTABSTRACTIn the past twenty years, the robot technology has been developed greatly and used in many different fields. There is a large gap between our country and the developed countries in research and application of the robot technology so that there will be a great value to study , design and applied different kinds of robots, especially industrial robots.Most typical industrial robots such as welding robot, painting robot and assembly robot are all fixed on the product line or near the machining equipment when they are working. Based on larger number of relative literatures and combined with the need of project, the author have designed a kind of small-size serial robot with 6 degree of freedom which can be fixed on the AGV to construct a mobile robot.First of all, several kinds of schemes were proposed according to the design demand. The best scheme was chosen after analysis and comparing and the structure was designed. At same time, The kinematics analysis was conducted, coordinate transformation matrix using D - H method was set up, and the kinematics equation direct solution and inverse solution was deduced, robots are widely used in industry, agriculture, medical and family life, the main application areas of industrial robot are complex operations includes welding, spot welding, assembly, handling, painting, inspection, palletizing, grinding polishing and Laser processing etc. In one word, the development prospects of widely used in many fields of industrial robots are broad.KEY WORDS：Robot joints，Kinematics Analysis，Industrial robot，Degree of freedom.目录前言 (1)第1章工业机器人介绍 (2)§1.1工业机器人概述. (2)§1.2 工业机器人的驱动方式 (3)§1.3 工业机器人的分类. (3)第2章工业机器人结构方案确定 (4)§2.1机器人自由度分配和手臂手腕构形 (4)§2.2传动系统布置 (5)§2.3方案描述 (6)第3章机械设计部分 (8)§3.1底座旋转台设计. (8)§3.1.1 电机选择...................................错误!未定义书签。
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设 计：王光辉 指导教师：谢哲东
世界工业发展趋势
随着世界经济的发展和经济全球化，国内 外的市场竞争将日趋激烈，企业必须走工 业全面自动化的道路。机器人的出现，正 是顺应了工业自动化新阶段——柔性化的 社会需要，是社会经济发达的必然产物。
工业机器人发展趋势
（1）高级智能化 （2）结构一体化 （3）应用广泛化 （4）产品微型化 （5）组件、构件通用化、标准化和模块化 （6）高精度、高可靠性
设计参数
结构形式：关节式 自由度数：6 最大速度：1.25m/s 持重量：1kg 驱动方式：直流伺服电机 重复定位精度：±0.05mm
传动原理
间隙调整结构
弹性万向联轴器
电磁制动阀工作原理图
尺寸选择及强度校核
锥齿轮：齿根弯曲疲劳强度 齿面接触疲劳强度
直齿圆柱齿轮：齿根弯曲疲劳强度 齿面接触疲劳强度