(完整版)六自由度工业机器人毕业设计

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六自由度串联机械手设计毕业设计

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并联六自由度微动机器人机构设计毕业设计

毕业论文声明本人郑重声明：1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

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六自由度弧焊机器人毕业设计论文设计

word摘要机器人是一种集机械、电子、传感技术、控制技术等多种现代技术于一体的机电一体化产品。

进入80年代，随着自动化生产流水线以与柔性生产系统〔FMS〕和柔性自动化〔FA〕在工业生产中的大量应用，机器人发挥着越来越重要的作用。

机器人的特点是能在自动控制下通过编程完成目标操作或移动作业；机器人的构造和性能表现了人和机器各自的优点，特别是表现了人的智能和适应性以与机器的作业准确性和在各种环境中完成作业的能力。

综观机器人开展的历史和高新技术的开展趋势，可以断言，机器人必将成为现代化工业开展中不可缺少的必备工具。

本文设计了一种关节式机器人，具有六个自由度，其中手腕关节具有三个自由度，其它的关节各具有一个自由度，各个关节采用电机驱动。

本设计主要介绍关于机器人的一些根本常识和原理，包括机器人的组成、分类和主要技术性能参数并参考通用型机器人的结构，进展六自由度弧焊机器人的结构设计和其计算机控制系统的设计。

本设计从实际情况出发，对机器人的机构可行方案进展了充分论证，用Pro/Engineer 和AutoCAD 等软件设计出了机器人本体结构。

关键词: 六自由度；弧焊机器人；控制系统ABSTRACTThe robot is the mechanical-electrical production which is posed of the technique of mechanical、electrical、sensor、control. ing the 80 age, with the application of the automatic manufacture pipelining、flexible manufacture system and flexible automation, the robot will exert the profound influence on this. A characteristic of the robot is its ability to plete object manipulation or moving task through programming under the auto-control. The constitution and performance of the robot embody each quality of the man and r obot, especially the man’s intelligence and applicability as well as the veracity of the robot’s task and the ability of pleting task under each environment.A joint type robot was designed in this paper．It hadsix degrees of freedom．The wrist had three degrees of freedom and the other joints had three degrees of freedom．The painting robot’s joints were driven by motors．This scheme introduced some basic information and theory of the robots. It is included that the position of the robot, the group of the robot, and the main capability of technology. It consulted the structure of the mon robot to design the structure and puter control system of six degrees of freedom robot.After demonstrating the feasibility of robot mechanics, the article have designed the ro bot’s entity structure with Pro/engineer and AutoCAD and otherwise software from the matter of fact.KEYWORDS：Six degrees of freedom；Arc welding robot；Control system目录摘要错误!未定义书签。

UR06六自由度工业机器人毕业设计说明书

2、本课题研究的主要内容：（1）根据机器人功能确定其结构；（2）确定运动方案；（3）零件设计与校核
1）轴承校核：设计中所用的所有重要轴承都要经过强度校核。在满足尺寸和强度要求的情况下，尽可能地选用国产轴承，以降低机器人的成本。
2）轴的校核：设计中所用的所有较重要的轴都要经过强度校核和刚度校核。
本次设计中，通过采用六个特定自由度的运动方式可以使其工作范围大大增加，减少了工业机器人工作死区（在自身运动范围内却无法到达的位置）。由于工作环境以及产品美观的要求，本次设计大体采用空心管道结构，各种线都是从轴的内部通过，而且结构本身材料采用铝合金 2014，极大的减轻了结构的重量，同时由于结构的简单以及紧凑，更增加了设备的装卸速度，节省了时间。
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安徽工程大学毕业设计（论文）
目录
第 1 章绪论 .............................................................................................................................. 2 第 2 章结构方案确定 .............................................................................................................. 3 2.1 任务介绍 ........................................................................................................................... 3 2.2 结构方案选择 ................................................................................................................... 4 第 3 章交流伺服电机及减速器选择 ...................................................................................... 5 3.1 交流伺服电机选择 ........................................................................................................... 5 3.2 各关节减速器的选择 ....................................................................................................... 7 第 4 章结构参数设计 ............................................................................................................ 9 4.1 一号关节 ........................................................................................................................... 9 4.2 二号关节 ........................................................................................................................... 9 4.3 三号关节 ......................................................................................................................... 10 4.4 四号关节 ......................................................................................................................... 11 4.5 五号关节 ......................................................................................................................... 11 4.6 六号关节 ......................................................................................................................... 12 第 5 章结构校核 .................................................................................................................. 14 5.1 轴的校核 ......................................................................................................................... 14 5.2 轴承校核 ......................................................................................................................... 15 5.3 键的校核 ......................................................................................................................... 16 5.4 螺钉校核 ......................................................................................................................... 16 第 6 章结论与展望 .............................................................................................................. 18 第 7 章致谢 ...................................................................................................................... 20 第 8 章参考文献 .................................................................................................................. 21 第 9 章附录 .......................................................................................................................... 22 9.1 附录 A 主要参考文献题录及摘要 ............................................................................... 22 9.2 附录 B 外文翻译 ......................................................................................................... 24

六自由度焊接机器人设计

毕业设计（论文）中文摘要毕业设计（论文）外文摘要目录1 绪论 (2)1.1 课题研究的目的和意义 (4)1.2 本课题国内外研究现状和发展趋势 (5)1.3 本次设计主要完成的工作 (7)2 焊接机器人总体方案确定 (7)2.1 总体传动方案 (7)2.2 驱动方式选择 (7)2.3 各关节传动方案 (8)3 技术参数的确定及详细结构设计 (12)3.1 主要技术参数确定 (12)3.2 传动结构设计 (16)3.3 详细结构设计 (18)4 零部件的计算及校核 (26)4.1 直齿圆锥齿轮的校核计算 (26)4.2 直齿圆柱齿轮的校核计算 (29)4.3 轴的校核计算 (36)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)1 绪论“机器人”一词最早出现于1920年捷克作家Karel Capek的剧本《罗萨姆的万能机器人》中。

1984年，ISO（国际标准化组织）采纳了美国机器人协会（RIA）的建议，给机器人下了个定义，即“机器人是一种可反复编程和多功能的用来搬运材料、零件、工具的操作工具，为了执行不同任务而具有可改变和可编程的动作的专门系统（A reprogrammable and multifunctional manipulator ,devised for the transport of materials,parts,tools or specialized systems,with varied and programmed movements,with the aim of carring out varied tasks）”。

[1]工业机器人作为现代制造技术发展重要标志之一和新兴技术产业，已为世人所认同，并正对现代高技术产业各领域以至人们的生活产生重要影响。

机器人是柔性自动化的集中体现。

自从美国推出世界上第一台工业机器人Unimate以来，机器人技术的研究和发展过程经历了三个阶段：（1）第一代是示教再现型的机器人，这类机器人不具备外界信息反馈能力，很难适应变化的环境。

(完整版)六自由度机器人结构设计

六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真学科：机电一体化姓名：袁杰指导老师：鹿毅答辩日期： 2012.6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，结合项目的要求，设计了一种小型的、固定在AGV 上以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；用矢量积法推导了速度雅可比矩阵，并计算了包括腕点在内的一些点的位移和速度；然后借助坐标变换矩阵进行工作空间分析，作出了实际工作空间的轴剖面。

这些工作为移动式机器人的结构设计、动力学分析和运动控制提供了依据。

最后用ADAMS 软件进行了机器人手臂的运动学仿真，并对其结果进行了分析，对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试，积累了经验。

第1 章绪论1.1 我国机器人研究现状机器人是一种能够进行编程，并在自动控制下执行某种操作或移动作业任务的机械装置。

机器人技术综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及人工智能等多种科学的最新研究成果，是机电一体化技术的典型代表，是当代科技发展最活跃的领域。

机器人的研究、制造和应用正受到越来越多的国家的重视。

近十几年来，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。

我国是从 20 世纪80 年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。

1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划。

1987 年，我国的“863”计划将机器人方面的研究列入其中。

目前，我国从事机器人的应用开发的主要是高校和有关科研院所。

毕业设计（论文）开题报告-六自由度工业机器人设计.doc

湖南科技大学2015届毕业设计（论文）开题报告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，及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）的自动化工具。

六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，柔性技术较高的工业机器人，应用面也最广泛。

广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在口益改变着人类的生产和生在国外，工业机器人技术日趋成熟，己经成为一种标准设备被工业界广泛应用。

从而，形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的国的KUKA Roboter,美国的Adept Technology>Emerson Industrial Automation、S-T Robotics,这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。

专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。

在发达工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。

国外汽车行业、电子程机械等行业己经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高像国际上著名公司ABB、Comau、KUKA、村田等都是机器人自动化生产线及物流与仓储自动化设备的集成供应商。

本、意大利、德国、欧盟、美国等国家产业工人人均拥有工业机器人数量位于世界多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

有数据显示中国每年工业机器人的装机量约占全球的1/8,仅次于日本、韩国，预计国的装机量会超过这两个国家，成为世界上使用工业机器人最多的国家。

自器人市场持续快速增长，工业机器人年均增长速度超过40%,到目前为止，中国以教育、清扫等为代表的服务机器人在国内也在四种新型工业机器人在屮国哈尔滨研制成功。

(完整版)六自由度工业机器人毕业设计

摘要在当今轮毂制造业中，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。

本文设计和研究了一个六自由度的工业机器人，用于生产线的进送料和装配。

首先，本文对生产线布局进行改造设计，提高生产的工作效率，然后，根据设计要求设计了机器人的整体方案和具体的机械结构，选择了合适的传动方式、驱动方式，设计了机器人的底座、大臂、小臂和手部的结构；并且对机器人的传动结构进行设计，机器人为六自由度关节型机器人，全部采用转动关节，关节处采用电机，减速机，齿轮传动机构，蜗轮蜗杆传动机构来实现各个自由度，从而实现所需的运动。

在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，采用PC+DSP运动控制卡的控制方式，确定了控制系统的总体方案，设计了PCI 总线接口电路和DSP。

关键词: 六自由度工业机器人；生产线；结构设计；控制系统；各位如果需要此设计的全套内容（包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT）可加解。

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 playback way.In this paper ,I will design an industrial robot with six DOFs.First, I will transform line layout and design the structure of the baseto improve the work efficiency of production ,and then, according to the design requirements ,I design the robot mechanical structure of the overall plan and specific ,and chose the right means of transmission and drive mode,Then ,I design the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot,and I design the transmission structure, This robot is a 6-DOF joint robot,These joints are all rotary joints, joints used motor, reducer, gear transmission, worm gear and worm drive mechanism to realize various degrees of freedom, so as to achieve the required movement.On this basis, this paper will design the control system of the robot, which controlled by PC and DSP motion control card, and determine the overall scheme of the control system, design DSP and PCI bus interface circuit .Keywords: 6-DOF industrial robot, line layout , structure design, the control system目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................. I I 第1章绪论 . (5)1.1 课题背景及研究的目的和意义 (5)1.2国内外在该方向的研究现状及分析 (6)1.3 本文的主要研究内容 (9)第2章生产线布局及总体方案的确定 (9)2.1 生产线布局方案 (9)2.1.1机械手 (10)2.1.2 工作流程 (10)2.1.3方案预期达到的目标 (11)2.2总体方案的设计 (11)2.2.1机构的选型 (11)2.2.2驱动方式的选择 (12)2.2.3 传动方案的选择 (13)2.2.4 总体结构方案设计 (14)2.2.5控制方案的设计 (17)2.2.6技术参数列表 (17)2.3 本章小结 (18)第3章结构的设计 (19)3.1 引言 (19)3.2 电机力矩的计算以及驱动电机的选择 (19)3.3减速器的设计 (21)3.4 腰部的设计 (21)3.5 手臂的设计 (22)3.5.1手臂的设计基本要求 (22)3.5.2大臂和小臂 (22)3.5.3连杆 (24)3.6手腕部的设计 (24)3.7末端执行器的设计 (24)3.8本章小结 (26)第4章传动系统的设计及校核 (26)4.1腰部蜗轮蜗杆设计及校核 (26)4.2 腕部传动系统设计及校核 (27)4.2.1传动方案 (27)4.2.2齿轮的设计及校核 (27)4.2.2.1齿轮组设计 (27)4.2.2.2 直齿圆锥齿轮的设计 (27)4.2.3 轴的设计 (27)4.3 本章小结 (29)第5章控制系统设计 (29)5.1 引言 (29)5.2 控制系统的设计 (29)5.2.1 控制系统的类型选择 (29)5.2.2 控制系统的硬件电路 (30)5.3 PCI的接口设计 (30)5.4 DSP的设计 (31)5.4.1 DSP概述 (31)5.4.2 DSP硬件电路 (31)5.4.3 DSP软件 (32)5.5本章小结 (32)结论 (32)参考文献 (34)致谢 (35)第1章绪论1.1 课题背景及研究的目的和意义轮毂制造业属于劳动密集型的行业，除了繁重的体力工作外，几乎每个工序都存在着对人体有害的污染源和潜在的工伤事故:热加工工序烫灼伤的危险，大量易燃易爆燃料及消耗材料时时刻刻威胁着操作手的安全;铝液除气除渣产生的有毒烟尘，机加工冷却液的有害蒸汽，以及涂装工序液体漆、粉漆、前处理药液等等都会严重影响工人的健康;无处不在的轰鸣及刺耳的噪音会使你情绪坏到极点。

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本文设计和研究了一个六自由度的工业机器人，用于生产线的进送料和装配。

在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，采用PC+DSP运动控制卡的控制方式，确定了控制系统的总体方案，设计了PCI 总线接口电路和DSP。

[1]针对原有轮毂生产线存在的劳动强度高，生产效率低，粗加工加工尺寸不稳定等问题，通过工业机器人及新的数控加工设备，不仅有效解决了轮毂大小头轴承孔同轴度，大小头螺孔位置度的质量问题，满足用户图纸的要求，而且降低了工人的劳动强度，提高生产效率将近一倍，取得了良好的经济效益。

[2]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。

[3]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。

机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

[4]生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，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，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。

因此，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引用。

在工业领域广泛应用着工业机器人。

工业机器人一般指在工厂车间环境中，配合自动化生产的需要，代替人来完成材料或零件的搬运、加工、装配等操作的一种机器人。

工业机器人的定义为：“一种自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。

能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业。

”操作机定义为：“具有和人的手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。

”一个典型的机器人系统由本体、关节伺服驱动系统、计算机控制系统、传感系统、通讯接口等几部分组成。

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的进化过程产物，它是工业以及非产业界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。

轮毂生产线改造设计是一个实际应用课题。

通过本设计可以使学生在实际课题设计中对生产加工，机械系统设计，机械手及其控制等知识得到切实的锻炼。

1.2 国内外在该方向的研究现状及分析在西方发达国家，企业主为了避免这种强体力高危工种所带来的高额人工费用，早已采用了自动化生产线代替部分人工操作进行铝合金轮毂的生产。

在亚洲，日、韩企业的自动化生产起步较早，形成了鲜明的地域特色。

[1]而在中国大陆，一直没有铝合金轮毂生产厂真正考虑过这个问题，到目前还没有一条像样的轮毂自动化生产线。