六轴机器人系统设计说明

六轴机器人系统设计

第一章六轴机器人总体方案的设计 (6)

1.1 六轴机器人的设计内容及要求 (6)

1.2 六轴机器人的总体设计 (6)

1.3 机器人腰部关节的设计 (8)

1.4 机器人肘部的设计 (8)

1.5 机器人大小臂设计 (9)

1.6 机器人腕部的设计 (10)

1.7 工业机器人驱动方式选择 (11)

1.4谐波减速器介绍 (13)

1.4.1 谐波齿轮减速器简介 (13)

1.4.2 谐波减速器基本结构 (13)

1.4.3 谐波减速器工作原理 (14)

1.4.4谐波减速器的主要特性 (15)

1.4.5谐波减速器的减速比 (16)

1.5 RV减速器介绍 (16)

1.5.1 RV 减速器简介 (16)

1.4.2 RV减速器基本结构 (17)

1.4.3 RV 减速器传动原理 (17)

1.4.3 RV 减速器的主要性能特征 (18)

1.4.4 RV 减速器的旋转方向和减速比 (19)

第二章机器人传动系统设计 (22)

2.1 机器人简单模型与静力学分析 (22)

2.2 伺服电机和减速器选型计算 (24)

2.3 直齿轮的选择与校核 (29)

2.4 锥齿轮的选择与校核 (34)

2.5 传动系统中其余齿轮设计校核 (38)

2.5 轴六的设计 (39)

2.6 轴承的校核 (43)

第三章谐波减速器的设计 (45)

3.1谐波齿轮减速器简要介绍和设计要求 (45)

3.2 总体方案设计 (45)

3.3 柔轮和刚轮材料的选择 (46)

3.3.1 柔轮材料选用 (46)

3.3.2 刚轮材料选用 (46)

3.3.2 凸轮材料选用 (46)

3.4 钢轮、柔轮、波发生器的设计计算与校核 (46)

3.4.1 各零件的几何尺寸计算 (46)

3.4.2柔轮校核 (48)

第四章RV减速器的设计 (50)

4.1 RV减速器的简要介绍和设计要求 (50)

4.1.1 减速器概要 (50)

4.1.2 设计要求 (50)

4.2行星齿轮与太阳轮的设计 (51)

4.2.1.零件材料和热处理的选择： ......................................................................

51

4.2.2.齿轮齿数的确定 (51)

4.2.3 齿轮模数的确定 (51)

4.2.4 校核齿轮 (52)

4.2.5齿轮几何尺寸的设计计算 (53)

4.3减速器主体部分的设计计算 (54)

4.3.1 设计要求 (54)

4.3.2 材料选择和热处理 (54)

4.3.3 设计计算 (54)

4.3.4 轴承的选择与校核 (56)

第五章控制系统设计 (57)

5.1固高控制器简介 (57)

5.2 软件开发平台 (57)

5.3 硬件开发平台 (58)

5.4电机控制系统的基本组成 (59)

5.5 GUC-800 系列运动控制器模式应用 (59)

第二章六轴机器人总体方案的设计

2.1 六轴机器人的设计内容及要求

六轴机器人在工业中有着广泛的应用，机器人的运动机构和运动控制系统是其核心部分。本文也将这两者作为工作的重心。

主要设计内容：

（1）六轴机器人三维模型的建立。

（2）电机和减速器的选型计算。

（3）机械传动方案设计，设计计算并校核齿轮、轴、轴承等

（4）减速器的设计

（5）控制系统的简单设计

2.2 六轴机器人的总体设计

（1）机器人的机械部分设计主要包括传动系统设计、电机选型和减速器的选型设计。

机构本体主要包括腰部、大臂、肘关节、小臂和腕部。

本文在设计过程中，参考了埃夫特公司的ER50-C20 系列机器人。机器人机械系统图如图2.1所示

（2）机器人的工作空间如图2.2所示

2.3 机器人腰部关节的设计

机器人腰部主要包括底座、基座两个结构件和减速部件，底座一般用地脚螺栓固定在地面上或用螺栓固定在其他的工作平台上，底座的尺寸要尽量大一点，使其能够承受较大的倾覆力矩，底座结构上为中空的圆台，利于各种电缆等从中经过；基座为支撑连接大臂的结构件，也承担着上方的所有重量，故其强度要考虑进去；减速部件为电机加减速器，将电机的高速低扭转为低速高扭。本文设计的腰部如图2.3所示

2.4 机器人肘部的设计

机器人肘部主要是电机4、5、6 的输出与轴4、5、6的第一段传动的齿轮箱和其中的

各传动部件，其设计要求与普通的减速器类似。本文设计的肘部关节如图2.4所示。

2.5 机器人大小臂设计

机器人大臂设计应满足强度条件，原则上应对其进行静力学和动力学特性分析，本文由

于时间缘故，未做有限元分析，大小臂的设计是参考市场上已有产品进行设计，大臂设计中，也应留有布线的空间；因小臂同时也是轴4，故小臂的设计应为中空轴，轴5 和轴六从其中穿过；大小臂上还应设计用于吊装的部分，本文设计的是打有螺纹孔的凸出块，吊装时用吊装用螺钉和吊索实现。本文设计大臂和小臂如图2.5和2. 6所示。