水平多关节型工业机器人设计—机身与大臂结构及控制系统设计
工业机器人结构设计ppt课件
2.2.1
钳爪式手部的设计
N N
四、钳爪式手部结构及其夹紧力的计算公式举例
P
N=P/2 注：①两手指平移 ②增力比（N/P）小
齿轮齿条式手部结构
No.32
2.2.1
钳爪式手部的设计
四、钳爪式手部结构及其夹紧力的计算公式举例
α γ
B E
A N N
β
P
C
N=PLcos(α+β+γ)/(2lsinαcosβ)
No.15
2.2 手部设计
No.16
2.2.1
钳爪式手部的设计
No.17
2.2.1
钳爪式手部的设计
钳爪式手部的组成
一般的钳爪式手部由以下三部分组成： 手指： 传动机构： 驱动装臵： 此外，还有连接和支撑元件，将上述 各部分连接成一个整体，以及实现手部 与机器人的腕部的连接。
No.18
2.2.1
一、手指
钳爪式手部的设计
No.19
2.2.1
钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
斜楔杠杆式手部
No.20
2.2.1
钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
滑槽杠杆式手部
No.21
2.2.1
钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
双支点连杆杠杆式手部
No.22
2.2.1
钳爪式手部的设计
No.48
2.2.3 类人机器人的手部—关节式手指
大部分的工业机器人的手部只有两 个手指，而且手指上一般没有关节。为 了使机器人的手臂能完成各种不同的工 作，有更大的适应性和通用性，除了要 使臂部具有更大的空间活动范围外，还 要在其上安装一个更灵巧的手，即类人 手。这种手是由若干带有关节的手指构 成。
多关节液压机械臂结构设计
机 器人 系统 主要 由机 械结 构 、传感 器 系统 、控制 系统 和 信息 处理 系统 等部 分组 成［１］。机 器人 的研 究 内容涉 及许 多方 面 ，主要 包括 机械 结构设 计 、体 系结 构设 计 、电子 电路 各 种 接 口设 计 、运 动 学 建 模 、动 力 学 建模 、机器 人仿 真平 台研 制 、移 动 机 器 人 定 位 、路 径 规划 、环境 建模 和 多 个 传 感 器 的信 息 获取 及 融 合 技术 等 ［２ ］。机 器人 的机 械 结 构 形 式 选 择 和 设 计 非 常重 要 。就 机器 人结 构 而 言 ，机器 人 在 各 种 领 域 和 场 合 ，特 别是 在极 端条 件 下 （如 深海 中），开展 丰 富而 具创 造性 的工 作 是很 困难 的Ｅ５－７］。而 多 关 节 机 械 臂 则具 有动 作 灵活 、运动 惯性 小和 通用 性强 等 特 点 ］， 液压 驱 动控 制 的机械 臂在 低速 和重 载环 境 下有不 可 替代 的作 用 ，为此 本 文 介 绍 了液压 机 械 臂 的体 系 结 构 设 计 和机 械结构 设计 等 内容 。
执 行 机构包 括 手 部 、手腕 、手 臂 、立 柱和 行 走 机 构等部 件 。手部采 用 夹 持 式 ，由手 指 （或 手 爪 ）和传 力机构 所构 成 。手 指运 动 形 式 为 回转 型 ，传 力 机 构 多 由连杆 式 、斜杆 式 和滑 槽 连杆 式 等 结 构 组 成 。关 节 部分 则全 部用销 联接 。典 型 的滑槽 连杆 式手 部结 构受力 示 意图如 图 ４所 示 。
设计
计 算
多关节 液压机 械 臂 结构 设计 ＊
曹金 玲 ，罗 迎
（榆 林 学 院 能 源 工 程 学 院 ，陕 西 榆 林 ７１９０００）
8章_工业机器人的总体设计
8章_工业机器人的总体设计工业机器人是一种能够自主完成各种生产任务的机械设备。
在工业生产中，机器人可以代替人工完成繁重、危险或重复性高的工作，提高生产效率和产品质量。
工业机器人的总体设计需要考虑多个方面，包括机械结构、动力系统、控制系统等。
首先要考虑的是机械结构。
机械结构是机器人的骨架，决定了机器人的形态和运动能力。
通常，工业机器人采用的是多关节臂结构，可以模拟人类手臂的灵活性。
机械结构的设计需要考虑关节的数量和排列方式，以及关节的运动范围和自由度。
同时，机械结构还需要考虑机器人的承载能力和刚度，以确保机器人能够稳定地完成各种任务。
其次是动力系统的设计。
动力系统是机器人运动的驱动力，通常采用电机作为动力源。
一般情况下，工业机器人采用的是直流电机或交流伺服电机。
动力系统的设计需要考虑机器人的负载和速度要求，并且需要提供足够的扭矩和力量以满足机器人的动作需求。
此外，还需要考虑动力系统的能耗和噪音问题，以便达到环保和安全的标准。
最后是控制系统的设计。
控制系统是机器人智能化运行的核心，可以通过编程和传感器来实现机器人的控制和感知。
控制系统的设计需要考虑机器人的自动化程度和任务要求，并且需要提供合适的编程接口和通信协议以便与其他设备进行连接和协同工作。
此外，还需要考虑控制系统的可靠性和稳定性，以确保机器人能够稳定地运行和执行任务。
除了以上几个方面，工业机器人的总体设计还需要考虑工作环境和安全性。
工业机器人通常在工厂生产线上运行，需要适应不同的工作环境和工作条件。
设计时需要考虑机器人的尺寸和灵活性，以便适应不同尺寸的工作空间和不同类型的产品。
此外，还需要为机器人设计防护罩和安全传感器以保护操作人员的安全。
综上所述，工业机器人的总体设计需要考虑机械结构、动力系统、控制系统、工作环境和安全性等多个方面。
设计时需要综合考虑不同因素，以满足生产需求并提高生产效率。
随着科技的不断进步，工业机器人的设计也在不断发展和改进，以适应未来工业生产的需求。
六轴工业机器人控制系统的设计与实现
六轴工业机器人控制系统的设计与实现随着科技的不断发展，机器人技术已经在各行各业得到了广泛的应用。
六轴工业机器人具有灵活性高、适应性强、工作范围广等特点，因此在汽车制造、电子生产、航空航天等领域得到了广泛应用。
六轴机器人的控制系统是其核心部分，对于机器人的运动性能、精度、稳定性等都有着至关重要的影响。
本文将讨论六轴工业机器人控制系统的设计与实现。
一、六轴工业机器人的基本结构六轴工业机器人通常由机械结构、执行器、传感器、控制器等组成。
其基本结构由底座、腰关节、肩关节、手腕关节、手部和末端执行器等部分组成。
六个关节分别控制机器人在空间的运动，机械臂末端进行工件的抓取、移动等操作。
传感器用于实时监测机器人的位置、力度、速度等参数，以便控制系统进行实时调整。
1. 高精度：机器人的运动需要保证高精度和稳定性，尤其是在需要进行精确定位、装配等操作时，对控制系统的要求更高。
3. 多轴协同控制：六轴机器人的每个关节都需要独立控制，同时又需要协同运动，因此控制系统需要能够实现多轴联动控制。
4. 安全性：在工业生产中，机器人可能会与人类操作者进行接触，因此对于机器人的安全性有着严格的要求。
控制系统需要能够实时监测机器人的状态，避免发生意外情况。
5. 灵活性：机器人可能需要进行不同的任务，因此控制系统需要具备一定的灵活性，能够快速切换任务并进行相应的控制。
1. 控制策略选择：一般来说，六轴机器人的控制可采用基于位置控制、力控制和混合控制等策略。
在不同的应用场合，控制策略的选择将影响机器人的运动性能和控制系统的设计。
2. 控制器硬件设计：控制器是机器人控制系统的核心部分，其硬件设计需要满足高性能、高实时性的要求。
通常采用的是嵌入式系统或者工业PC等硬件平台，以满足对控制系统的高要求。
3. 控制器软件设计：控制器的软件设计包括实时控制算法的设计、运动规划算法的实现、系统安全监测等方面。
还需要实现通信接口、人机界面等功能，以便人机交互和远程监控等需求。
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
班
图３ 十字交叉滚子轴承结构
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（ ２ ）模块 化 设 计 为扩 大开 发 出 的工 业机 器 人 自身 通 用性 ，适应 不 同 自动化 生 产线 的要 求 ，将 交
３ ±０ ． Ｏ ５ １ ２ ０ ３ ２ ０ １ ８ ０ ２ ６ ０ ３ ０ ０ ７ ２ ０ １ ５ ０ １ ３ ０ ２ ０ ０ ３ ６ ０ ３ ６ ０
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
工业机器人操作机的结构及设计
二．操作机腰部、臂部和腕部结构
1.腰部结构 操作机腰部包括机座和腰关节， 机座承受机器人全部重量，要有足 够的强度和刚度，一般用铸铁或铸 钢制造，机座要有一定的尺寸以保 证操作机的稳定，并满足驱动装置 及电缆的安装。腰关节是负载最大 的运动轴，对末端执行器运动精度 影响最大，故设计精度要求高。腰 关节的轴可采用普通轴承的支承结 构，图1所示为PUMA机器人腰部结构。 其优点是结构简单、安装调整方便， 但腰部高度较高。现在大多数机器 人的腰关节均采用大直径交叉滚子 轴承支承的结构，既可使机座高度 大大降低，又具有更好的支承刚度。
2．臂部结构
臂部的作用是连结腰部和腕部，实 现操作机在空间中的运动。手臂的长度 尺寸要满足工作空间的要求，由于手臂 的刚度、强度直接影响机器人的整体运 动刚度，同时又要灵活运动，故应尽可 能选用高强度轻质材料，减轻其重量。 在臂体设计中，也应尽量设计成封闭形 和局部带加强肋的结构，以增加刚度和 强度。手臂结构可分为伸缩型结构、旋 转伸缩型结构和屈伸型结构。图2示出了 PUMA560机器人小臂传动结构。
3．腕部结构
腕部用来连接操作机手臂 和末端执行器，并决定末端 执行器在空间里的姿态。腕 部一般应有2～3个自由度， 结构要紧凑，质量较小，各 运动轴采用分离传动。图3a 所示为P-100机器人腕部结构 （其中，轴1～轴3为手臂轴， 未画出）是一种典型的3轴分 立型式，图3b为JRS-80机器 人的手腕原理图，本图是类 似P100典型手腕的实际结构 的一种型式。
（2）确定设计要求 1）负载：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型， 确定机器人的负载。一般喷漆和弧焊机器人的负载为5～6kg。 2）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型， 确定机器人未端的最大复合速度和机器人各单轴的最大角速度。 3）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型， 确定机器人的重复定位精度、如弧焊机器人的重复定位精度为±0.4mm，ABB公司开发的 Model 5003型喷漆机器人的重复定位精度为±1mm。同时要确定构成机器人的零件的精 度、臂体的尺寸精度、形位精度和传动链的间隙，如齿轮的精度和传动间隙；还要确定 机器人上所用的元器件的精度，如减速器的传动精度、轴承的精度等等。 4）示教方式：根据用户工作对象和工作任务的要求，确定机器人的示教方式。 5）工作空间：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机 型，确定机器人的工作空间的大小和形状。 6）尺寸规划：根据对工作空间的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器 人的臂杆长度和臂杆转角，并进行尺寸优化。 7）减速器的选用 机器人上所用的减速器，常见的有RV减速器和谐波减速器。
工业机器大臂装配方案
工业机器大臂装配方案1. 工业机器大臂装配方案-机械结构设计通过机械结构设计，可以确保工业机器大臂的稳定性和可靠性。
在设计过程中，需要考虑以下方面：1.1 大臂结构设计根据机器的功能需求和使用情况，设计大臂的结构。
大臂通常由铝合金、钢材或碳纤维复合材料制成，以确保其重量轻、强度高和耐腐蚀性良好。
大臂的主要部分包括臂体、关节和连接件。
1.2 关节设计大臂的关节设计需要考虑其灵活性和稳定性。
关节通常采用直线轨道、球面轴承或转动关节等机构设计，以确保大臂能够实现多方向运动和精确定位。
1.3 电机和传动系统设计大臂的运动需要电机和传动系统的支持。
根据机器的负载和速度要求，选择适当的电机类型和传动方式，如直流电机、交流电机、蜗轮蜗杆传动、齿轮传动等。
同时，确保电机和传动系统的匹配性和可靠性。
1.4 传感器和控制系统设计为了实现大臂的自动化控制和精准定位，需要设计传感器和控制系统。
传感器可以监测大臂的位置、速度和负载信息，控制系统可以根据传感器反馈的信息来控制电机和传动系统的运动。
1.5 安全设计大臂在运行过程中需要考虑安全性。
设计安全装置，如急停按钮、限位开关、防护罩等，以确保操作人员和设备的安全。
2. 工业机器大臂装配方案-电气系统设计除了机械结构设计，工业机器大臂的电气系统也需要考虑。
以下是电气系统的设计方案：2.1 电源系统设计设计适当的电源系统，为大臂和其它电气设备供电。
考虑电压、电流、频率等参数，选择合适的电源设备，如电源开关、稳压器、UPS等。
2.2 控制系统设计设计控制系统，实现对大臂的控制和监测。
选择合适的控制器和编程工具，编写控制程序，通过控制信号来控制大臂的运动。
2.3 传感器系统设计根据机器的需求，选择合适的传感器，如位置传感器、力传感器、温度传感器等。
将传感器与控制系统相连接，实现对大臂运行状态的实时监测和反馈。
2.4 通信系统设计设计通信系统，实现大臂与其他设备或系统之间的数据传输和信息交流。
关节型工业机器人操作机 的基本构造
关节型工业机器人操作机的基本构造关节型工业机器人是一种具有多个关节的机器人，它的基本构造由机械结构、电气控制系统和操作系统组成。
机械结构是关节型工业机器人的基本构成部分之一。
它由多个关节连接而成，每个关节都具有自由度，可以实现多轴运动。
关节通常由电机、减速器、编码器等组成，通过控制系统驱动，实现机器人的各种运动。
机械结构的设计和制造需要考虑机器人的载荷、工作空间、速度、精度等因素，以满足不同应用场景的需求。
电气控制系统是关节型工业机器人的另一个重要组成部分。
电气控制系统包括电机驱动器、传感器、控制器等。
电机驱动器通过对电机施加电流和电压来控制关节的运动。
传感器用于获取机器人周围环境的信息，如位置、力量、视觉等。
控制器则用于处理传感器反馈的信息，并根据预设的程序和算法控制机器人的运动。
电气控制系统的稳定性和精度对机器人的运动性能和工作效率起着至关重要的作用。
操作系统是关节型工业机器人的核心。
操作系统负责控制机器人的各个关节，实现机器人的运动轨迹规划、路径规划和碰撞检测等功能。
操作系统通常由上位机和下位机组成，上位机用于编写机器人的控制程序和算法，下位机用于实时控制机器人的运动。
操作系统的设计和开发需要考虑机器人的应用需求、算法复杂度和实时性等因素，以保证机器人能够稳定、高效地完成各种任务。
关节型工业机器人的基本构造包括机械结构、电气控制系统和操作系统。
机械结构提供机器人的运动自由度，电气控制系统实现关节的驱动和传感器反馈的信息处理，操作系统负责控制机器人的运动轨迹规划和路径规划等功能。
这些组成部分共同协作，使关节型工业机器人能够在各种工业应用场景中发挥重要作用，提高生产效率和质量。
水平多关节型码垛机器人结构设计
水平多关节型码垛机器人结构设计作者：应万明张壮来源：《科技创新导报》2017年第24期摘要：根据目前物流自动化对箱包等物料高速码垛的工作要求，确定了码垛机器人的基本技术指标，设计了三自由度水平关节型码垛机器人的机械结构。
通过运动学分析得出了码垛机器人的运动学方程，并通过对运动学方程的逆解求出码垛机器人各关节的位姿，应用 Solid Works 软件构建了码垛机器人的三维实体模型，进行模型装配，实现了码垛机器人码垛过程的仿真。
对码垛机器人结构的设计与运动学分析可以为设计和生产码垛机器人提供借鉴。
关键词：码垛机器人三平动一垂直 SolidWorks设计中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（c）-0108-031 背景概述码垛是将装入容器（如纸箱、编织袋和桶等）的物料或者经过包装和未经包装的规则物品，按一定排列码放在托盘（木质）上，进行自动堆码。
可堆码多层，然后推出以便于继续进行下一步包装或者用叉车运至仓库储存。
码垛机器人可以实现智能化操作管理，从而大大减少劳动人员，降低劳动强度。
码垛机器人已广泛应用于石化、食品、医药、饲料、粮食、有色矿物和建材等行业中的粉状、粒状物料以及规则有一定体积物品的自动码垛。
1.1 码垛机器人的技术指标（1）产品形式：PET瓶、玻璃瓶。
（2）码垛物品：纸箱包装、膜包。
（3）包装瓶容量规格：500mL。
（4）码垛速度：不少于15箱/min（24瓶/箱）。
（5）物品重量：不大于20kg（每箱）。
（6）纸箱尺寸：385mm×270mm×235mm。
（7）码垛层数：4层。
1.2 码垛机器人的总体组成此水平多关节型码垛机器人包括机架、垂直驱动链、水平驱动链和末端执行机构四部分。
机架部分主体设计为支持柱，外加前防护盖板、后防护盖板、底座、底座配重及滑竿等。
其中滑竿的作用是垂直驱动链中的动平台与滑竿通过滑块相连接，实现动平台的上下运动。
工业机器人4[1].3_臂部手腕设计
• 二、手臂的常用结构
• 1.手臂直线运动机构
• 机器人手臂的伸缩、横向移动均属于直线运 动。实现手臂往复直线运动的机构形式比较多， 常用的有活塞油(气)缸、齿轮齿条机构、丝杠螺 母机构以及连杆机构等。由于活塞油(气)缸的体 积小、重量轻，因而在机器人的手臂结构中应用 比较多。
• 2.手臂回转运动机构
图4-50所示为一种多关节柔性手指手爪，它的每个手指具有 若干个被动式关节(PassivejointS)，每个关节不是独立驱动。 在拉紧夹紧钢丝绳后柔性手指环抱住物体，因此这种柔性 手指手爪对物体形状有一种适应性。但是，这种柔性手指 并不同于各个关节独立驱动的多关节手指。
4.按智能化分
(1)普通式手爪。手爪不具备传感器。
(3)手部的通用性比较差。工业机器人手部通常是 专用的装置，比如：一种手爪往往只能抓握一种或 几种在形状、尺寸、重量等方面相近似的工件；一 种工具只能执行一种作业任务。
(4)手部是一个独立的部件。假如把手腕归属于手 臂，那么工业机器人机械系统的三大件就是机身、 手臂和手部(未端操作器)。手部对于整个工业机器人 来说是完成作业好坏、作业柔性好坏的关键部件之 一。具有复杂感知能力的坦l能化手爪的出现，增加 了工业机器人作业的灵活性和可靠性。
• 实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种 多样的，常用的有叶片式回转缸、齿轮传动机构、 链轮传动机构、活塞缸和连杆机构等。
•
•
下图所示为采用活塞缸和连杆机构的一种双
臂机器人手臂的结构图。手臂的上下摆动由饺接
活塞由缸和连杆机构来实现。当活塞油缸1的两
腔通压力油时，通过连杆2带动曲柄3(即手臂)绕
轴心 O 作 90的上下摆动(如双点划线所示位置)。
二、手部的分类
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长春工程学院毕业设计（论文）摘要工业机器人没有明确界线，它包罗多门学科，涉及多方领域，包含有机械学、控制理论学和仿生学等。
而水平多关节型工业机器人的研发更是行业内热点，它囊括机构学、控制理论和技术、计算机、传感技术、人工智能、仿生学等。
工业机器人的应用情况，象征着一个国家的工业自动化程度。
本设计要求对机器人的总体结构中机身与大臂部分与控制系统进行设计，完成装配图和零件图的绘制。
对机器人本体的各个零件进行受力分析，对各个关节需要转矩和功率进行初步的计算，选择满足要求的电动机作为动力装置。
其次考虑电动机与传动装置连接，选取合适传动方式，并对传动中的零件进行计算校核。
控制系统部分选用MCS-51单片机控制，按照预设的指令完成相应的动作。
关键词机身；大臂；控制系统AbstractThere is no clear boundary between industrial robots. It covers many disciplines and involves many fields, including mechanics, control theory and bionics.Each joint are required to be preliminary calculated, and the motor that meets the requirements is selected as the power device. Secondly, consider the connection between the motor and the transmission device, select the appropriate transmission mode, and calculate and check the parts in the transmission. The control system part is controlled by MCS-51 single-chip microcomputer, and the corresponding action is completed according to the preset instruction.Keywords：Keywords：Fuselage；Boom ；Control Systems目录1. 前言 (1)1.1 课题来源及研究意义 (1)1.2 国内、外发展状况 (1)1.2.1 国内发展状况 (1)1.2.2 国外发展状况 (2)1.3 设计任务的主要内容与要求 (3)1.3.1 设计内容 (3)1.3.2 设计要求 (3)1.4 设计的主要技术指标和参数 (3)2. 工业机器人工程概述 (4)2.1 工业机器人应具备的系统功能 (4)2.2 工业机器设计中总体方案的论证 (4)2.2.1 确定负载 (4)2.2.2 驱动方式 (4)2.2.3 传动系统设计 (4)2.2.4 工作范围 (4)2.2.5 运动速度 (5)2.3 机器人机械传动原理 (5)3. 机械部分的结构设计与计算 (6)3.1 机身部分结构设计 (6)3.2 大臂的结构设计 (6)3.3 机械部分设计计算 (7)3.3.1 选择电动机...................................... 错误!未定义书签。
3.3.2 步进电机的控制 (13)3.4 同步带部分传动设计计算 (13)3.4.1 一级同步带传动计算 (13)3.4.2 二级同步带传动计算 (15)3.5 轴系零件的设计 (19)3.6 滚珠丝杠的设计计算 (19)3.6.1 求计算载荷 (19)3.6.2 计算额定动载荷 (20)3.6.3 选择滚珠丝杠副 (20)3.6.4 稳定性验算 (20)3.6.5 刚度验算 (21)3.6.6 效率计算 (22)3.6.7 滚珠丝杠的精度标准 (23)4. 电气系统设计 (23)4.1 工业机器人的计算机控制系统 ........................... 错误!未定义书签。
4.2 控制系统硬件电路设计 (24)4.2.1 确定硬件电路总体方案............................ 错误!未定义书签。
4.2.2 MCS-51单片机硬件结构的特点 (24)4.3 MCS-51单片机的引脚描述及片外总线结构 (25)4.3.1 单片机型号的选择 (25)4.3.2 程序存储器扩展电路 (28)4.3.3 静态数据存储器扩展 (30)4.4 8155可编程并行I/O扩展接口 (31)4.4.1 8155芯片介绍 (31)4.4.2 8031单片机和8155接口 (33)4.5 由8155构成的键盘、显示器接口电路 (34)总结 (39)参考文献 (40)致谢 (41)长春工程学院毕业设计（论文）1. 前言1.1 课题来源及研究意义我的主题是水平多关节工业机器人设计—机身与大臂结构及控制系统设计。
课题来源是教师自拟。
水平多关节工业机器人用于许多工业领域的机械自动化操作，例如自动装配，搬运和电镀。
工业机器人由机器人臂，单片机，伺服控制器和检测单元组成。
适用于各种类型和批次的柔性制造生产。
在工业中应用工业机器人可以提高生产制造的自动化能力，能减轻工作人员的劳动强度、保证产品的质量合格、实现稳定安全制造生产，同时也可以促进产品进行换代更新；特别是在高温，高压或易燃易爆物品的恶劣环境中，它可以代替人体完成所需的工作。
因此，机器人广泛用于工业制造，例如机械加工，冲压和轻工业。
它就像人的手部一样，能够实现多个自由度的运动，即能够被手动控制进行工作，还可以根据预定流程通过可编程控制器执行智能工业活动。
水平多关节工业机器人，其以结构划分，常活跃于生产制造、教学演示中。
它是工业机器人的形态之一，它本身对于空间的占有率很小，有利于在有限的工作空间里进行工业活动。
能够用来帮助或代替人类的在一些特殊场合进行工作，如制造业、航空航天，或是如排爆检测等具有危险性的工作。
这是现代工业技术的一种重要体现。
[1]通过这项研究，我可以对水平多关节机器人有一个深刻的理解和理解，并系统地结合理论知识和实践环节。
提高我的实践能力，为顺利工作打下坚实的基础。
1.2 国内、外发展状况1.2.1 国内发展状况近几年来，国产工业机器人的研究已经不仅仅只局限于以独立的机器人本体设计为主，还包括了对于工业机器人与数控机床集成应用的发展。
在以往的工业生产活动中，许多岗位的操作往往依靠的是人，但以人为主的操作中或多或少都存在着各种不稳定性，例如，在高强度的工作下，人体超载工作存在安全隐患；单纯依靠人为操作，产品的质量的品质难以提高，因此与机床协作的水平多关节型工业机器人的引入越来越多，两个五年计划的推进，我国在数控操作方面的相关产业的发展独树一帜。
比如数控机床方面，它的发展随着政策的颁发，从举步维艰到的生产量由产业化的量产到中高端档次的定位生产。
这预示着这个产业的整体水平基本具备国际竞争力。
从三轴三联动，过渡到四轴联动加工，再到如今的五轴联动，可以看出，我国的数控系统技术都在逐渐进步，相关研发人员掌控的控制技术在不断革新。
除此之外，具备诸如小线段插补、动态误差补偿之类的数控机床都在源源不断的研发生产并投入使用中。
为了匹配机床，相关技术人员也为此研发了相适配的驱动装置。
这样一带一的研发形式，使得技术在不断革新，也由此工业机器人产业链随之诞生。
这样不仅推进一系列的产业的发展速度，也使得工业机器人的研发更为紧要。
随着工业4.0及中国制造2025等政策的落实，中国工业机器人产业的发展势头一路高歌猛进。
在销售份额上，中国工业机器人的销售份额从最开始的市场占有率低，到现在占据份额比例达至30%。
可见，这样可以使中国的工业机器人的在研究方面的资金变得越来越多，让工业机器人的技术变得越来越好。
在一些非常重要的地方变得越来越棒，比如说在控制器，减速器，传感器等这些方面有比较大的进步，既能带动市场经济的发展，还能使得中国工业机器人在各个领域缩小与发达国家的距离，甚至持平、赶超。
如今，我国各个高校都开设了与机器人有关的学科，配合国家推行的人才发展政策，在人才培育和教学资源上都具有相当的优势，还包括相关研发机构与各大高校的人才培养计划。
除此之外，还有一系列工业机器人创新活动等，由此相信水平多关节型工业机器人的研发具有重大意义。
1.2.2 国外发展情况在国外，他们在机器人的很多方面都有着非常厉害的技术，比如说在一些比较重要的方面都非常不错，如一些材料的接头的地方，他的装配工艺的方面，还有一些软件的基本算法以及一些减速器等这些元件。
自1954年戴维尔首次引入工业机器人概念以来，工业机器人不断发展。
综上所述，工业机器人的发展历史是三代：这个机械手的操作简单，能对它下达预设指令，让它能够按照预设的坐标点进行移动，并能在之后，将运动坐标存储起来，动作执行过程中，能够发现，伺服系统驱使着机械手再现原坐标点。
这能让机械手完成一些简单的工作。
这个这个现象代表着机械手，已经具备了示教再现功能，也因为这个原因它象征着现代工业机器人的诞生。
这也就是水平多关节型工业机器人的前身。
例如美国，德国等的机械工业发达的国家在工业机器人的研究比较早，科研技术也相对更为成熟，不仅具有生产能力大的成套的生产设备，而且可以按照用户要求对产品质量进行把控。
这些工业机器人设备的使用大大加快了相关行业的快速发展脚步，同时也提高了制造技术的水平。
1.3 设计任务的主要内容与要求1.3.1 设计内容这次课题的的内容主要在于一些水平多关机工业机器人的设计，主要体现在机身机械结构和臂架结构设计与控制系统设计两个方面。
为了满足机电一体化专业人员的要求，主要内容是工业机器人控制系统的设计。
工业机器人的控制系统主要是以单片机为核心的控制系统，用微机单片机控制工业机器人有着独有的优势。
因此，工业机器人由单片微机控制。
1.3.2 设计要求（1）制定总体规划，机械结构和控制方法的有机结合。
（2）根据给定的技术参数，合理设计机械部件的结构，并进行与设计有关的设计计算。
（3）水平多关节机器人的装配图和电气原理图的设计和绘制。
1.4 设计的主要技术指标和参数（1）要求：关节式机器人、四个自由度（2）参数：结构形式：水平多关节式最大持重：1.0kg运动范围：大臂180°、小臂70°、手腕300°、垂直距离100mm驱动方式：电机驱动尺寸：540x485x630控制方式：用单片机控制（3）工作量：（1）A0图合计约3.5张。
（2）设计规范（不少于15，000字）。