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机器人腕部结构设计说明书

机器人腕部结构设计说明书
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摘要

为了提高生产效率,满足一些特定的工作要求,本题设计的关节型机器人的手腕用于焊接、喷漆等方面。通过合理的设计计算,拟定了手腕的传动路径,选用直流电动机,合理布置了电机、轴和齿轮,设计了齿轮和轴的结构,实现了摆腕、转腕和提腕的三个自由度的要求。设计中大多采用了标准件和常用件,降低了设计和制造成本。

关键词:自由度,关节型机器人,手腕

ABSRACT

In order to improve production efficiency and meet some of the specific requirements, design of ontology of robot wrist joints used for welding, paint, etc. Through the reasonable design calculation, the transmission path, choose the wrist, reasonable decorate a dc motor, gear axle and gear axle, design and realization of the structure, the pendulum wrist, turn the wrist and wrist three degrees of freedom. In the design of the standard and common people, the design and manufacturing cost.

Keywords:freedom, Joint robot, The wrist

目录

1 绪论 ----------------------------------------------------------------------------------错误!未定义书签。

1.1 选题背景及意义----------------------------- 错误!未定义书签。

1.2 文献综述(国内外发展和研究现状)----------- 错误!未定义书签。

1.3 机器人的现状与发展------------------------- 错误!未定义书签。2手腕结构的确定 --------------------------------------------------------------错误!未定义书签。

3.基本参数的确定

4电机的选择-----------------------------------------------------------------------错误!未定义书签。

3.1提腕电机的选择------------------------------ 错误!未定义书签。

3.2摆腕和转腕电机的选择------------------------ 错误!未定义书签。5总传动比的确定及传动比的分配 ---------------------------------错误!未定义书签。

4.1各级传动比的计算---------------------------- 错误!未定义书签。

4.2传动比的分配-------------------------------- 错误!未定义书签。6齿轮设计 ---------------------------------------------------------------------------错误!未定义书签。

5.1偏转部分齿轮设计----------------------------------------------

5.2摆腕部分齿轮设计----------------------------------------------

5.3转腕部分齿轮设计---------------------------------------------------------------------------------- 7轴的设计与校核 ------------------------------------------------------------------------------------------

6.1轴的结构设计--------------------------------------------------

6.2轴的校核计算-------------------------------------------------- 8控制系统设计-----------------------------------------------------------------------------------------------

7.1控制方法的确定------------------------------------------------

7.3 PLC的IO图绘制-----------------------------------------------

7.4 PLC梯形图设计------------------------------------------------ 结论------------------------------------------------------ 参考文献-------------------------------------------------- 致谢------------------------------------------------------

1绪论

1.1 选题背景及其意义

本题设计的是关节型机器人腕部结构,主要是整体方案设计和手腕的结构设计及控制系统设计,此课题来源于实际生产,对于目前手工电弧焊接效率低,操作环境差,而且对操作员技术熟练成都要求高,因此采用机器人技术,实现焊接生产操作的柔性自动化,提高产品质量与劳动生产力,实现生产过程自动化,改善劳动条件。题目要求是:动作范围:手腕回转

150,摆动

90,旋转

360。各

轴最大速度要求:s /30

。额定载荷kg 5,最大速度s m /3。2、腕部最大负荷:

5kg 。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。

1.2 文献综述(国内外研究现状与发展趋势)

随着全球能源短缺、环境污染以及温室效应等问题的日益突显。寻找可持续的能源近年来,工业机器人的应用越来越广泛,种种迹象表明工业自动化时代已经到来,工业机器人极有可能成为下一个迎来爆发式增长的新兴产业。另一方面,中国工业机器人产业正处于前所未有的机遇期,政策红利、工业转型升级需求释

放等机遇叠加,但中国工业机器人产业化发展却不尽如人意,产业化进程发展缓慢。工业机器人是生产过程中的关键设备,可用于安装、制造、检测、物流等生产环节,并广泛应用于汽车及汽车零部件、电气电子、化工、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业,应用领域广泛。产业具备加速发展条件,中国工业机器人的规模、分布、技术、应用是产业加速发展的基础和条件。总体来看,中国工业机器人产业处于起步期,整体规模较小;受产业发展阶段影响,龙头企业多分布在研发集中的东北地区;技术投入虽逐年增长,但核心技术尚未产业化;人力替代需求旺盛,市场应用前景广阔。

国际工业机器人协会统计资料显示,2008~2012年,我国工业机器人平均每年安装量约15000台,2012年新安装量24800台。工业机器人产业经过20多年发展,基本实现了从试验、引进到自主开发的转变。中国目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。但我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的差距,主要体现在:产品可靠性、精确度低于国外产品;机器人应用领域较窄,生产线系统技术与国外比仍有差距;自主创新不足,诸多技术方面停留在仿制层面,关键零部件依赖进口,特别是在高性能交流伺服电机和高精密减速器方面的差距尤为明显;在加工工艺方面,国内厂商的热处理技术较弱,直接影响工业机器人的控制精度。

当前,我国的机器人生产品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本高,而且质量、可靠性都不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术,对产品进行全面规划,搞好系列化、通用化、模块化设计,积极推进产业化进程。目前,工业机器人产业发展处于内外部机遇叠加的重要发展期,工业转型升级推动装备产业发展、人口增长趋势有利于释放市场容量、商业模式创新活跃。同时,工业机器人产业经过初期的技术积累和产品市场规模的不断扩大,正逐步接近产业化快速发展的临界点。

工业机器人是我国制造业转型升级必不可少的高端装备,是我国“十二五”规划中重点发展的七大战略性新兴产业之一,也是其他新兴产业发展的重要基础。随着我国产业转型升级的逐步推进,对以工业机器人为代表的智能装备的需求,将呈爆发式增长。

工业机器人产业作为战略性新兴产业,其产业化的快速发展与商业模式的创新密不可分。工业机器人产业已经具备了基础技术条件,足以支撑产业化的快速发展。商业模式的建立有利于加快形成工业机器人产业体系,改变原有的产业形

态。在信息技术、互联网技术基础上积累的商业模式创新经验,为工业机器人产业的发展提供了可资借鉴的良好经验。机器人的应用,是从特种作业领域,逐渐向工业装备领域进行大规模市场拓展的,目前在众多领域已呈爆发式增长。

同时,中国工业机器人面临巨大挑战。产业发展缺乏战略层面规划,难以适应现阶段产业化加速发展的要求;技术创新能力薄弱,关键零部件仍难以走出实验室实现产业化,缺乏核心竞争力;在国外企业垄断全球市场的格局下,传统模仿跟随的发展路径与加速做大总量的现实需求不匹配。产业发展政策与产业发展阶段不协调。众多国家级重大项目涉及机器人领域,各地方政府也在大力投资机器人产业。但目前工业机器人还没有建立起产业体系,管理缺失,导致产业规划、政策研究、标准体系建设等行业重点工作存在缺位。

2手腕结构的确定

手腕是联接手臂和末端执行器的部件,处于机器人操作机的最末端,其功能是在手臂和腰部实现了末端执行器在作业空间的三个坐标位置的基础上,再由手腕来实现末端执行器在作业空间的三个姿态坐标,即实现三个自由度。

如下图所示,三个电机成三角形分布。

图2-1 传动原理图

3.基本参数的确定

空间结构和手腕结构的确定,那么手腕回转、手腕摆动、和手腕旋转三个姿态的自由度也得到了实现。

表3-2 机器人的主要规格参数

4手腕详细设计说明

本课题的机器人将采用直流伺服电动机。因为它具有体积小、转矩大、输出力矩和电流成比例、伺服性能好、反应快速、功率重量比大,稳定性好等优点。

4.1手腕电机的选择

4.1.1提腕电机的选择

手腕的最大负荷重量kg m 51=,初估腕部的重量kg m 102=,最大运动速度V=3m/s

功率W mgV FV p 450

31015=??=== 取安全系数为1.2,W p p 5404502.12.1'=?== 考虑到传动损失和摩擦,最终的电机功率W p 600=额。 执行机构的最大转速为

n=

286100060=?D

V

πr/min

经查表按推荐的传动比合理范围i=408到,电动机转速范围是n=1988到11440r/min

选择Z 型并励直流电动机,技术参数如下

表4-1 Z 型并励直流电动机技术参数

4.1.2摆腕和转腕电机的选择

根据设计要求取相同型号的电机,选择Z 型并励直流电动机,型号为Z200/20-400。

4.2传动比的确定

4.2.1总传动比的确定

转腕传动比的确定

由上面算的n=286。47r/min

最后求得总传动比

i 总=

'n n =47.2862000≈8 取整i 总=8 同理:提腕腕传动比的确定

i 总=

'n n =1502000≈16 摆腕腕的传动比:

i 总='n n =143

2000≈14

4.3传动比的分配

a 转腕传动比的分配

4,2i 3412==i 低速级高速级传动比为

b 提腕传动比的分配

4,4i 3412==i 低速级高速级传动比为

C 摆腕传动比的分配

7,2i 3412==i 低速级高速级传动比为

5.齿轮的设计

5.1提腕部分齿轮设计

A. 第一极圆柱齿轮传动

齿轮采用45号钢,锻造毛坯,正火处理后齿面硬度170~190HBS ,齿轮精度等级为7极。取 。

a. 设计准则

按齿面接触疲劳强度设计,再按齿根弯曲疲劳强度校核。 b.按齿面接触疲劳强度设计

齿面接触疲劳强度条件的设计表达式

312

11

2]

[u u KT Z Z Z d d H E H t +???

? ??=φσε (4-1) 其中, 8.0=d φ,2=u ,

90.0=εZ ,a E MP Z 8.189=,8.1=H Z ,

mm N n P T ?=?=?=1166747

.28654.01055.91055.966

1 选择材料的接触疲劳极根应力为:

MPa H 580lim 1=σ MPa H 560lim 2=σ

选择材料的接触疲劳极根应力为:

MPa F 230lim 1=σ MPa F 210lim 2=σ 应力循环次数N 由下列公式计算可得

at n N 1160= (4-2)

168300200060????=

91023.4?=

则 99

121016.22

1023.4?=?==u N N 接触疲劳寿命系数1.11=N Z ,02.12=N Z 弯曲疲劳寿命系数121==N N Y Y

接触疲劳安全系数1min =H S ,弯曲疲劳安全系数5.1min =F S ,又0.2=ST Y ,试选3.1=t K 。

求许用接触应力和许用弯曲应力:

[][][][]MPa

MPa Y S Y MPa

MPa Y S Y MPa

Z S MPa

Z S N F ST F F N F ST F F N H H H N H H H 28015

.1221067.30615

.122306.59102.11

5806381.11

5802min

lim 221min

lim 112min

lim 21min lim 11=??===??===?===?==σσσσσσσσ

将有关值代入(4-1)得:

[]m m

m m u u T K Z Z Z d d t H E H t 65.4521

28.0116703.126.5919.08.1898.11

232312

21=+????

?

? ????=±Φ???

? ?

?=σε 则s m n d v t /752.41000

602000

65.451000

601

11=???=

?=

ππ

s m s m v z /946.0/100

752

.42010011=?= 动载荷系数0.1=Kv ;使用系数1=A K ;动载荷分布不均匀系数02.1=βK ;齿间载荷分配系数1=Ka ,则03.10.102.10.101.1=???==Ka KvK K K A H β

修正mm K K d d t H t 91.413

.103

.165.4533

11=?== mm mm z d m 09.220

91.4111===

取标准模数mm m 2=。 c.计算基本尺寸

()m m

z z m a m m

m z d m m m z d 752

100

502

8040240202212211=+=+==?===?== d. 校核齿根弯曲疲劳强度

复合齿形系数1.41=FS Y ,8.32=FS Y

取 7.0=εY 校核两齿轮的弯曲强度

εφσY Y m

z KT FS d F 13

211

12=

(4-3)

MPa 7.01.45.2208.011670

03.123

2??????=

[]102.110F MPa σ≤=

[]2121297.1011

.48

.302.110F FS FS F F MPa MPa Y Y σσσ≤=?=?

= 所以齿轮完全达到要求。

表5-1 齿轮的几何尺寸

由于小齿轮分度圆直径较小,考虑到结构,小齿轮将做成齿轮轴。 B. 第二极圆柱齿轮传动

齿轮采用45号钢,调质处理后齿面硬度180~190HBS ,齿轮精度等级为7极。取80204,2021=?==z z 则.

在上面已经算出模数m=2,所以第二级齿轮的参数如下: 表5-2 齿轮的几何尺寸

a. 设计准则

按齿面接触疲劳强度设计,再按齿根弯曲疲劳强度校核。 b. 按齿面接触疲劳强度设计 齿面接触疲劳强度的设计表达式

321

2

1)5.01(85.04]

[u KT Z Z d R R H E

H t φφσ-??

?

? ??= (4-4)

其中, 8.0=d φ,5=u ,

a E MP Z 8.189=,8.1=H Z ,

mm N n P T ?=?=?=9550200

2

.01055.91055.966

1 选择材料的接触疲劳极根应力为:

MPa H 580lim 1=σ MPa H 560lim 2=σ

选择材料的接触疲劳极根应力为:

MPa F 230lim 1=σ MPa F 210lim 2=σ 应力循环次数N 由下式计算可得

at n N 1160= (4-5) 168300200060????=

91023.4?=

则 99

1210846.05

1023.4?=?==u N N

接触疲劳寿命系数1.11=N Z ,02.12=N Z 弯曲疲劳寿命系数121==N N Y Y

接触疲劳安全系数1min =H S ,弯曲疲劳安全系数5.1min =F S ,又0.2=ST Y ,试选3.1=t K 。

求许用接触应力和许用弯曲应力:

[][][][]MPa

MPa Y S Y MPa

MPa Y S Y MPa

Z S MPa

Z S N F ST F F N F ST

F F N H H H N H H H 28015

.1221067.30615

.12

2306.59102.11

5806381.11

5802min

lim 221min lim 112min

lim 21min lim 11=??===??==

=?===?==σσσσσσσσ

将有关值代入(4-4)得:

m m

m m u

KT Z Z d R R H E

H t 3.432)3.05.01(3.085.095503.146.5918.1898.1)5.01(85.04]

[32

2

321

2

1=??-??????

???=-??

?

? ??=φφσ 则 s m n d v t /53.41000

6020003.431000

601

11=???=?=ππ

s m s m v z /96.0/100

53

.42010011=?= 动载荷系数0.1=Kv ;使用系数1=A K ;齿向载荷分布不均匀系数02.1=βK ;

齿间载荷分配系数取1=Ka ,则03.10.102.10.101.1=???==Ka KvK K K A H β

修正mm K K d d t H t

1.393

.103.13.433311=?== mm mm z d m 95.120

1

.3911===

取标准模数mm m 2=。 c.计算基本尺寸

()

m m z z m

a m m m z d m m m z d 1202

200

402

200100240202212211=+=

+==?===?==

d. 校核齿根弯曲疲劳强度

复合齿形系数1.41=FS Y ,8.32=FS Y 取 7.0=εY 校核两齿轮的弯曲强度

2

32121

111)5.01(4u

m z Y KT R R FS F +-=

φφσ (4-6)

MPa 2

3

2

2

5

12

20)8.05.01(8.01

.4955003.14+???-???=

[]121F MPa σ≤=

[]21212191

.48

.321F FS FS F F MPa MPa Y Y σσσ≤=?=?

= 所以齿轮完全达到要求。

表5-3齿轮的几何尺寸

由于小齿轮的分度圆直径较小,所以作成齿轮轴。

5.2提腕腕部分齿轮设计

第一极圆柱齿轮传动:齿轮采用45号钢,调质处理后齿面硬度180~190HBS ,齿轮精度等级为7极。取40202,2021=?==z z 则。

a. 设计准则

按齿面接触疲劳强度设计,再按齿根弯曲疲劳强度校核。 b.按齿面接触疲劳强度设计

齿面接触疲劳强度条件的设计表达式

312

11

2]

[u u KT Z Z Z d d H E H t +???

? ??=φσε

(4-1) 其中, 8.0=d φ,2=u ,

90.0=εZ ,a E MP Z 8.189=,8.1=H Z ,

P=mgV=10*10*3=300w/s n=150r/s mm N n P T ?=?=?=12100150

3

.01055.91055.9661

选择材料的接触疲劳极根应力为:

MPa H 580lim 1=σ MPa H 560lim 2=σ

选择材料的接触疲劳极根应力为:

MPa F 230lim 1=σ MPa F 210lim 2=σ 应力循环次数N 由下列公式计算可得

at n N 1160= (4-2)

168300200060????=

91023.4?=

则 99

121016.22

1023.4?=?==u N N 接触疲劳寿命系数1.11=N Z ,02.12=N Z 弯曲疲劳寿命系数121==N N Y Y

接触疲劳安全系数1min =H S ,弯曲疲劳安全系数5.1min =F S ,又0.2=ST Y ,试

选3.1=t K 。

求许用接触应力和许用弯曲应力:

[][][][]MPa

MPa Y S Y MPa

MPa Y S Y MPa

Z S MPa

Z S N F ST F F N F ST

F F N H H H N H H H 28015

.1221067.30615

.12

2306.59102.11

5806381.11

5802min

lim 221min lim 112min

lim 21min lim 11=??===??==

=?===?==σσσσσσσσ

将有关值代入(4-1)得:

[]m m

m m u u T K Z Z Z d d t H E H t 45.4521

28.0121003.126.5919.08.1898.11

232312

21=+????

?

? ????=±Φ???

? ?

?=σε 则s m n d v t /552.41000

602000

65.451000

601

11=???=

?=

ππ

s m s m v z /936.0/100

752

.42010011=?= 动载荷系数0.1=Kv ;使用系数1=A K ;动载荷分布不均匀系数02.1=βK ;齿间载荷分配系数1=Ka ,则03.10.102.10.101.1=???==Ka KvK K K A H β 修正mm K K d d t H t 41.403

.103

.165.4533

11=?== mm mm z d m 220

41.4011===

取标准模数mm m 2=。 c.计算基本尺寸

()m m

z z m a m m

m z d m m m z d 1002

160

402

16080240202212211=+=+==?===?== d. 校核齿根弯曲疲劳强度

复合齿形系数1.41=FS Y ,8.32=FS Y

取 7.0=εY 校核两齿轮的弯曲强度

εφσY Y m

z KT FS d F 13

211

12=

(4-3)

MPa 7.01.45.2208.012100

03.123

2??????=

[]102.111F MPa σ≤=

[]2121297.1031

.48

.302.110F FS FS F F MPa MPa Y Y σσσ≤=?=?

= 所以齿轮完全达到要求。

表5-4齿轮的几何尺寸

第二级传动使用圆柱齿轮传动,齿轮采用45号钢,调质处理后齿面硬度180~190HBS ,齿轮精度等级为7极。取80204,2021=?==z z 则。经计算齿轮满足要求。

表5-5齿轮的几何尺寸

5.3摆腕腕部分齿轮设计

第一极圆柱齿轮传动:齿轮采用45号钢,调质处理后齿面硬度180~190HBS ,齿轮精度等级为7极。取40202,2021=?==z z 则。经计算齿轮满足要求。小齿轮作成齿轮轴。

a. 设计准则

按齿面接触疲劳强度设计,再按齿根弯曲疲劳强度校核。 b.按齿面接触疲劳强度设计

齿面接触疲劳强度条件的设计表达式

312

11

2]

[u u KT Z Z Z d d H E H t +???

? ??=φσε

(4-1) 其中, 8.0=d φ,2=u ,

90.0=εZ ,a E MP Z 8.189=,8.1=H Z ,

P=mgV=10*10*3=300w/s n=150r/s

mm N n P T ?=?=?=12100150

3

.01055.91055.9661

选择材料的接触疲劳极根应力为:

MPa H 580lim 1=σ MPa H 560lim 2=σ

选择材料的接触疲劳极根应力为:

MPa F 230lim 1=σ MPa F 210lim 2=σ 应力循环次数N 由下列公式计算可得

at n N 1160= (4-2)

168300200060????=

91023.4?=

则 99

121016.22

1023.4?=?==u N N 接触疲劳寿命系数1.11=N Z ,02.12=N Z 弯曲疲劳寿命系数121==N N Y Y

接触疲劳安全系数1min =H S ,弯曲疲劳安全系数5.1min =F S ,又0.2=ST Y ,试选3.1=t K 。

求许用接触应力和许用弯曲应力:

[][][][]MPa

MPa Y S Y MPa

MPa Y S Y MPa

Z S MPa

Z S N F ST F F N F ST

F F N H H H N H H H 28015

.1221067.30615

.12

2306.59102.11

5806381.11

5802min

lim 221min lim 112min

lim 21min lim 11=??===??==

=?===?==σσσσσσσσ

将有关值代入(4-1)得:

[]m m

m m u u T K Z Z Z d d t H E H t 45.4521

28.0121003.126.5919.08.1898.11

232

312

21=+????

?

? ????=±Φ???

? ??=σε 则s m n d v t /552.41000

602000

65.451000

601

11=???=

?=

ππ

s m s m v z /936.0/100

752

.42010011=?= 动载荷系数0.1=Kv ;使用系数1=A K ;动载荷分布不均匀系数02.1=βK ;齿间载荷分配系数1=Ka ,则03.10.102.10.101.1=???==Ka KvK K K A H β 修正mm K K d d t H t 41.403

.103

.165.4533

11=?== mm mm z d m 220

41.4011===

取标准模数mm m 2=。 c.计算基本尺寸

()m m

z z m a m m

m z d m m m z d 1002

160

402

16080240202212211=+=+==?===?== d. 校核齿根弯曲疲劳强度

复合齿形系数1.41=FS Y ,8.32=FS Y

取 7.0=εY 校核两齿轮的弯曲强度

εφσY Y m

z KT FS d F 13

211

12=

(4-3)

MPa 7.01.45.2208.012100

03.123

2??????=

[]102.111F MPa σ≤=

工业机器人结构设计

1绪论 1.1工业机器人概述 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。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。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。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进化过程的产物,它是工业以及非工业领域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。机械手是模仿人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率;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,由它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,工业机械手在机械加工、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应用。工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。 1.2工业机器人的组成和分类 1.2.1工业机器人的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图1.1所示。 图1.1机器人组成系统

机器人基础考试试题重点

(二)简答题 1.智能机器人的所谓智能的表现形式是什么? 答:推理判断、记忆 2.机器人分为几类? 答:首先,机器人按应用分类可分为工业机器人、极限机器人、娱乐机器人。 1)工业机器人有搬运、焊接、装配、喷漆、检验机器人,主要用于现代化的工厂和柔性加工系统中。 2)极限机器人主要是指用在人们难以进入的核电站、海底、宇宙空间进行作业的机器人,包括建筑、农业机器人。 3)娱乐机器人包括弹奏机器人、舞蹈机器人、玩具机器人等。也有根据环境而改变动作的机器人。 其次,按照控制方式机器人可分为操作机器人、程序机器人、示教机器人、智能机器人和综合机器人。 3. 机器人由哪几部分组成? 机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换系统和控制系统。 4. 什么是自由度? 答:人们把构建相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度。 5. 机器人技术参数有哪些?各参数的意义是什么? 答:机器人技术参数有:自由度、精度、工作范围、速度、承载能力 1)自由度:是指机器人所具有的独立坐标轴的数目,不包括手爪(末端操作器)的开合自由度。在三维空间里描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。但是,工业机器人的自由度是根据其用途而设计的,也可能小于六个自由度,也可能大于六个自由度。

2)精度:工业机器人的精度是指定位精度和重复定位精度。定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力,可以用标准偏差这个统计量来表示,它是衡量一列误差值的密集度(即重复度)。 3)工作范围:是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合,也叫工作区域。 4)速度;速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。 5)承载能力:是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。承载能力不仅取决于负载的质量,而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。为了安全起见,承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。通常,承载能力不仅指负载,而且还包括机器人末端操作器的质量。 6. 机器人手腕有几种?试述每种手腕结构。 答:机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式,双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分,手臂有直线运动的。如手臂的伸缩,升降及横向移动,有回转运动的如手臂的左右回转上下摆动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。2直线运动的组合2回转运动的组合。手臂回转运动机构,实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的,常用的有叶片是回转缸,齿轮转动机构,链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构,一般采用活塞油(气)缸与连杆机构联用来实现手臂复合运动机构,多数用于动作程度固定不变的专用机器人。 7. 机器人机座有几种?试述每种机座结构。 答:机器人几座有固定式和行走时2种 1)固定式机器人的级左右直接接地地面基础上,也可以固定在机身上 2)移动式机器人有可分为轮车机器人,有3组轮子组成的轮系四轮机器人三角论系统,全方位移动机器人,2足步行式机器人,履带行走机器人 8. 试述机器人视觉的结构及工作原理 答:机器人视觉由视觉传感器摄像机和光源控制计算器和图像处理机组成原理:由视觉传感器讲景物的光信号转换成电信号经过A/D转换成数字信号传递给图像处理器,同时光源控制器和32 摄像机控制器把把光线,距离颜色光源方向等等参数传递给图像处理器,图像处理器对图像数据做一些简单的处理将数据传递给计算机最后由计算器存储和处理。 9. 工业机器人控制方式有几种?

物料搬运机器人手的系统设计

天津大学 毕业设计 中文题目:物料搬运机器人手部系统的设计 英文题目:Material handling system design robot Hand department 学生姓名 系别机电 专业班级 2 指导教 成绩评定 2010年6月

目录 1 引言 (1) 1.1 机器人概述 (1) 1.2 机器人的研究历史及现状 (1) 1.3 机器人的发展趋势 (2) 2 手部的设计与计算 (3) 2.1 手部的设计 (3) 2.2 驱动方式 (3) 2.3 手部夹紧力的计算 (5) 2.4 弹簧的计算[6] (5) 2.5 手部电机选择原则【7】........................... 错误!未定义书签。 2.5.1 一般执行电机的选择原则...................... 错误!未定义书签。 2.5.2 电机的选用.................................. 错误!未定义书签。 2.6 手部电机参数计算.............................. 错误!未定义书签。 2.7 电机转速与夹紧力速度几何关系的确定............ 错误!未定义书签。 3 手臂的设计与计算............................... 错误!未定义书签。 3.1 手臂结构设计.................................. 错误!未定义书签。 3.2 手部质量计算.................................. 错误!未定义书签。 3.2.1 爪子的质量计算.............................. 错误!未定义书签。 3.2.2 手部外壳质量计算............................ 错误!未定义书签。 3.2.3 手部主轴的质量计算.......................... 错误!未定义书签。 3.2.4 其它部件的质量估算.......................... 错误!未定义书签。 3.3 手臂计算及电机选择............................ 错误!未定义书签。 4 结论.......................................... 错误!未定义书签。【参考文献】................................... 错误!未定义书签。致谢............................................ 错误!未定义书签。附录1:英文文献 .................................. 错误!未定义书签。附录2:英文文献翻译 .............................. 错误!未定义书签。

人工智能原理及其应用(王万森)第3版 课后习题答案

第1章人工智能概述课后题答案 1.1什么是智能?智能包含哪几种能力? 解:智能主要是指人类的自然智能。一般认为,智能是是一种认识客观事物和运用知识解决问题的综合能力。 智能包含感知能力,记忆与思维能力,学习和自适应能力,行为能力 1.2人类有哪几种思维方式?各有什么特点? 解:人类思维方式有形象思维、抽象思维和灵感思维 形象思维也称直感思维,是一种基于形象概念,根据感性形象认识材料,对客观对象进行处理的一种思维方式。 抽象思维也称逻辑思维,是一种基于抽象概念,根据逻辑规则对信息或知识进行处理的理性思维形式。 灵感思维也称顿悟思维,是一种显意识与潜意识相互作用的思维方式。 1.3什么是人工智能?它的研究目标是什么? 解:从能力的角度讲,人工智能是指用人工的方法在机器(计算机)上实现智能;从学科的角度看,人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统,使它能模拟、延伸和扩展人类智能的学科。 研究目标: 对智能行为有效解释的理论分析; 解释人类智能; 构造具有智能的人工产品; 1.4什么是图灵实验?图灵实验说明了什么? 解:图灵实验可描述如下,该实验的参加者由一位测试主持人和两个被测试对象组成。其中,两个被测试对象中一个是人,另一个是机器。测试规则为:测试主持人和每个被测试对象分别位于彼此不能看见的房间中,相互之间只能通过计算机终端进行会话。测试开始后,由测试主持人向被测试对象提出各种具有智能性的问题,但不能询问测试者的物理特征。被测试对象在回答问题时,都应尽量使测试者相信自己是“人”,而另一位是”机器”。在这个前提下,要求测试主持人区分这两个被测试对象中哪个是人,哪个是机器。如果无论如何更换测试主持人和被测试对象的人,测试主持人总能分辨出人和机器的概率都小于50%,则认为该机器具有了智能。 1.5人工智能的发展经历了哪几个阶段? 解:孕育期,形成期,知识应用期,从学派分立走向综合,智能科学技术学科的兴起

关节型搬运机器人设计..

关节型搬运机器人设计 摘要 随着现代工业机器人技术的发展,工业机器人的使用迅速增长。本文通过对国内外工业机器人的分析,并结合搬运所需要的条件,设计出了工厂自动化生产和生产线使用的搬运机器人。 本文着重对搬运机器人的总体设计方案、机构及控制系统从理论上进行了详细的分析和设计。在搬运机器人总体设计中,采用了应用最为广泛的平面关节型;在机构设计中,主要设计了搬运机器人末端执行器、手腕、手臂和腰的机械结构;在末端执行器设计上采用了一种具有接近觉、接触觉及滑动觉的初级智能机械手;在控制系统的设计中,采用可编程控制器(PLC)进行控制,并对控制系统的硬件原理做了分析,对PLC 的程序也进行了编译;在驱动系统设计中,采用了气动和电机两种驱动方式,主要动作采用电机驱动。 关键词:搬运机器人,三感觉机械手,可编程序控制器 Design of the joint transporting robot Abstract Under the development of the modern industrial robot’s technology , the use of industrial robot increases rapidly. Through analyzing the domestic and foreign industrial robots, combing the conditions of the transportation, the transporting robot for the factory automation produce and the production line is designed in this article. The emphasis on this article is to analyze and design the transporting robot in theory. The analytical objects include the total scheme, the mechanism design, and the control system design. In the total scheme design, the most wildly applied plane joint type is chosen. In the mechanism, the transporting robot’s end-effector, the wrist, the arm and the waist are mainly designed. A kind of the approaching sense, the contact sense and the skidding sense primary intelligence manipulator is adopted in the end-effector; In the control system, the programmable controller (PLC) is used, the principle of hardware is analyzed and the programs in PLC are compiled. In the actuating system, two driving types are used which include the pneumatic operation and the motor. The main movement is driven by the motor. Key words: Transporting robot, three feelings manipulators, programmable controller (PLC)

4-DOF搬运机器人的结构设计

4-DOF搬运机器人的结构设计

摘要:在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,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。 本文研究了国内外机械手发展的现状,通过学习机械手的工作原理,熟悉了搬运机器人的运动机理。在此基础上,确定了四自由度搬运机器人的基本系统结构,对搬运机器人的结构进行了简单的强度计算,完成了搬运机器人机械方面的设计(包括传动部分、执行部分、驱动部分)和简单的三维实体造型工作。本设计为四自由度圆柱坐标型工业机器人,其工作方向为两个直线方向、一个旋转方向和一个气爪运动。机器人的机械结构主要包括由三个电磁阀控制的气缸来实现机器人的上升下降运动及夹紧工件的动作,一个步进电机控制机器人的正反转。 在控制器的作用下,搬运机器人执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作。设计的搬运机器人运用于自动化生产线,实现自动化生产,减轻产业工人大量的重复性劳动,同时又可以提高劳动生产率,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。 关键词:搬运机器人,强度计算,结构设计 指导老师签名: Structure designing of 4-DOF handling robot Student name: Class: Supervisor:

Abstract:In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work. This paper studies the current situation of the development of mechanical hand, by studying the working principle of the robot, familiar with handling robot locomotion mechanism .On this basis, identified 4-DOF of handling robot 's basic system architecture , simple strength calculation was made on handling robot structure ,finish handling robot mechanical design ( including transmission part, operative, driving part ) and simple 3D solid modeling work.This scheme introduced a cylindrical robot for four degree of freedom. It is composed of two linear axes ,one rotary axis and a pneumatic claw movement.The manipulator mechanical structure includes three solenoid valves controlled by air cylinder to achieve the increased decline in sports and workpiece clamping action,a stepper motor control manipulator positive inversion. Controller only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple taskes. Designed of the handling robot used in automatic production line, realizing the automatic production, reduce industrial workers much repetitive work, also can improve labor productivity.This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work. Keywords:Transfer robot, Strength calculation,Structure design Signature of Supervisor:

管道机器人结构设计

φ700mm-φ1000mm管道机器人结构设计 在工农业生产及日常生活中,管道作为一种重要的物料运输手段,其应用范围极为广泛。管道在使用过程中,由于各种因素的影响,会产生各种各样的管道堵塞与管道故障和损伤。如果不及时的管道进行检测、维修及清理就可能产生事故,造成不必要的损失。然而,管道所处的环境往往是不易直接达到或不允许人们直接进入的,检测及清洗难度很大。因此最有效的方法之一就是利用管道机器人来实现管道内的在线检测、维修和清洗。管道机器人在我国处于发展阶段,具有广阔的市场前景。管道机器人相对于人工操作来说,有无可比拟的优势。管道机器人在计算机控制下,可进行采样、检测等动作。而单片机技术的发展,为管道机器人的方便应用提供了一个良好的基础技术。利用单片机,可以实现管道机器人的控制,是管道机器人设计中较好的选择。 通过对国内外管道机器人研究现状分析,总体看来,国内外已经在管内作业机器人领域取得了大量的成果,主要应用在管道检测、维修及空调通风管道的清洗等方面。但对于金属冶炼厂烟气输送管道中烟灰堆积层的清理这种特殊管内作业的自动化装置研究目前少有报道。因此研制适应于金属冶炼厂烟气管道烟灰清理的管道清灰机器人将具有重大的现实意义。 此次设计的管道机器人主要应用在金属冶炼厂、化工企业等烟气输送管道烟灰堆积层的清理,作为载体,通过安装不同的设备可实现排水管道的监测、清理。 编辑:林冰宁波广强机器人科技有限公司管道检测机器人是由控制器、爬行器、高清摄像头、电缆等组成。在作业的时候主要是由控制器控制爬行器搭载检测设备进入管道进行检测。检测过程中,管道机器人可以实时传输管道内部情况视频图片以供专业维修人员分析管道内部故障问题。 使用管道检测机器人的优势: 1.安全性高。使用广强管道机器人进入管道查明管道内部情况或排除管道隐患,如果是人工作业的话,往往存在较大的安全隐患,而且劳动强度高,不利于工人的健康。广强管道机器人智能作业可有效提高作业的安全性能。 2.节省人工。管道检测机器人小巧轻便,一个人即可完成作业,控制器可装载在车上,节省人工,节省空间。 3.提高效率和品质。广强管道机器人智能作业定位准确,可实时显示出日期时间、爬行器倾角(管道坡度)、气压、爬行距离(放线米数)、激光测量结果、方位角度(选配)等信息,并可通过功能键设置这些信息的显示状态;镜头视角时钟显示(管道缺陷方位定位)。 4.防护等级高,摄像头防护等级IP68,可用于5米水深,爬行器防护等级IP68,可用于10米水深,均有气密保护,材质防水防锈防腐蚀,无需担心质量问题,因为广强只做国内 最好的管道机器人。 5.高精度电缆盘,收放线互不影响,可选配长度。

搬运机器人结构设计与分析_毕业设计

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 搬运机器人结构设计与分析 摘要 在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,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。 本课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论,对原有的机械结构提出了新的改进方法,并把现在的新技术应用到本课题中,从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状,提出了具体的搬运机器人设计要求,并根据搬运机器人各部分的设计原则,进行了系统总体方案设计以及包括:机器人的手部、腕部、臂部、腰部在内的机械结构设计。此搬运机器人的驱动源来自液压系统,执行元件包括:柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动,进而实现搬运机器人的实际作业。 关键词:搬运机器人;液压系统;机械结构设计;操作

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ Abstract In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work. The subject of the main part of the handling of their machinery discussions, and on the original mechanical structure proposed for the new improved method, which makes the handling robot is more applicable to the present industrial working environment.Through a detailed understanding of the robot in the industrial application,to propose specific handling robot design requirements,and according to the robot design principles of various parts,for the system as well as including:the robot's hand, wrist, arm, waist, the design of mechanical structures.The transfer robot driven by the source from the hydraulic system, and the implementation of components including:plunger hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, swing, telescopic hydraulic cylinders, etc.Through the hydraulic cylinder movements to implement the joint transport robot motion,And realize the operational handling robot. Keywords:Transfer robot;Hydraulic System;Mechanical Design;Operating

家庭服务机器人系统设计与研究

家庭服务机器人系统设计与研究 秦志强,喻品 (深圳中科鸥鹏智能科技有限公司, 深圳, 518067) 摘要 本文着眼于家庭服务机器人的路径规划,在铺满RFID地板的智能家居环境 中,机器人依靠RFID读卡器和电子罗盘,能够准确判断自身位置并在目标位置的 指引下调整前进方向。而依靠红外测距传感器,机器人可以探测周围障碍并在一 定范围内寻找合适路径。机器人实际工作结果表明,在我们的策略下,机器人能 够在智能家居环境中准确地完成各种任务,并体现出较强的自主决策能力。 关键词 服务机器人;路径规划;智能家居;自主决策 The Design and Research on Domestic Service Robot Zhiqiang Qin, Pin Yu (ShenZhen CAS Intelligent Technology Co., Ltd, ShenZhen, 518067) Abstract This article emphasis on path planning of domestic service robot. In a smart home environment that the floor is covered with RFID plate, a robot can determine its own position and adjust its direction with the help of RFID reader and electronic compass. And relying on infrared sensor, it can also detect the barrier within a certain range. As the result of the actual work of the robot shows that it can finish kinds of work in a smart home environment with our strategies, and it shows strong ability of making independent decisions. key words service robot; path planning; smart home environment; making independent decisions 引言 随着人工智能和传感器技术的发展,机器人技术取得了长足的进步。智能服务机器人已经开始影响人们的生活,同时人们也对机器人提出了更高的要求。服务机器人目前尚无严格统一的定义,国际机器人联合会(International Federation of Robotics, IFR)给出的初步定义是:服务机器人是一种半自动或全自动机器人,它能服务于人类或某些设备,但不包括制造业务。IFR的调研结果显示,服务机器人产业的市场在不断扩大,各种专用服务机器人的销售数量都在逐年提升。保守估计2012到2015年间,世界范围内具有专业用途的服务机器人的安装数量将会多达9.38万,而个人使用的机器人的交易数量将会接近1560万[1]。随着全球老龄化的来临,社会和家庭负担都在加重,家庭服务机器人将会扮演越来越重要的角色。当前,大部分的家庭服务机器人都不具备行走功能或只具有简单的避障能力,因此,机器人路径规划成为当前研究的重要课题。 1相关研究 机器人是人们为完成某种特定或一般性任务而设计的机器,所以为人类工作是机器人的使命。自从机器人的概念诞生开始,人们对服务机器人的研究就没有停歇过,并且服务机器人一直在朝着智能化方向发展。肖雄军和蔡自兴系统地归纳了服务机器人的发展现状和发展趋势,并提出了一些发展思路和要点[2]。Fei Lu等构建了一个面向家庭服务机器人的智能空间系统,提出了这一系统的一些关键技术,并详细介绍了家庭服务机器人能够提供的智能而灵活的服务[3]。徐海黎等构建了基于ZigBee技术的无线传感器网络系统,研究了基于RSSI 的无线传感器网络定位方法,家庭服务机器人作为无线定位系统中的盲节点,收集邻近参考节点的坐标和RSSI值,通过CC2431定位引擎计算出自身的坐标,从而实现了移动机器人

六自由度机械手重载搬运机器人本体结构设计(全套CAD图纸)

全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305 XX学院 毕业设计说明书(论文) 作者: 学号: 学院(系): 专业: 题目: 重载搬运机器人本体结构设计【六自由 度机械手】 2015 年5月

全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305 毕业设计说明书(论文)中文摘要 机械手是一种典型的机电一体化产品,搬运机械手是机械手研究领域的热点。研究搬运机械手需要结合机械、电子、信息论、人工智能、生物学以及计算机等诸多学科知识,同时其自身的发展也促进了这些学科的发展。 本文对一种使用在搬运机械手的结构进行设计,并完成总装配图和零件图的绘制。要求对机械手模型进行力学分析,估算各关节所需转矩和功率,完成电机和减速器的选型。其次从电机和减速器的连接和固定出发,设计关节结构,并对机构中的重要连接件进行强度校核。 关键词:结构设计,机器臂,关节型机械手,结构分析

毕业设计说明书(论文)外文摘要

目录 1 绪论 (1) 1.1 引言 (2) 1.2 搬运机械手研究概况 (3) 1.2.1 国外研究现状 (3) 1.2.2 国内研究现状 (4) 1.4 搬运机械手的总体结构 (5) 1.5 主要内容 (5) 2 总体方案设计 (6) 2.1 机械手工程概述 (6) 2.2 工业机械手总体设计方案论述 (7) 2.3 机械手机械传动原理 (8) 2.4 机械手总体方案设计 (8) 2.5 本章小结 (10) 3 机械手大臂结构设计 (1) 3.1 大臂部结构设计的基本要求 (1) 3.2 大臂部结构设计 (2) 3.3 大臂电机及减速器选型 (2) 3.4 减速器参数的计算 (3) 3.5承载能力的计算 (7) 3.5.1 柔轮齿面的接触强度的计算 (7) 3.5.2 柔轮疲劳强度的计算 (7) 3.6 轴的计算校核 (8) 3.7 大臂的平衡设计 (11) 3.7.1 弹簧的受力分析 (11) 3.7.2 弹簧的设计计算 (14) 4机械手小臂结构设计 (18) 4.1 腕部设计 (18) 4.2 小臂部结构设计 (31)

家用服务机器人的结构设计与开发

家用服务机器人的结构设计与开发 【摘要】介绍多功能家居服务机器人的组成、主要性能参数和机器人的运动分析,进行了结构设计和控制系统的设计。可通过程序或手柄遥控两种方法来控制机器人的所有运动,实现对室内物品的夹取和整理,并运送到指定位置,以更好的方便人们生活。 【关键词】服务型机器人;六自由度;程序控制 机器人学的进步与应用是二十世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义的自动化,尤其在当今的工业制造中,机器人学已取得了伟大的成就。进入二十一世纪,人们越来越感受到机器人已经深入到人们生产、生活和社会各个领域。当前社会家庭服务也迫切需要,一方面社会老龄化越来越严重,使很多老人需要被照顾,使社会保障和服务的需求也变的更大,老龄化的家庭结构会使很多的的年轻家庭压力增大,而且工作的压力和生活节奏的加快,也使得年轻人没有更多的时间陪伴自己的孩子,随之使家庭服务机器人市场变的更大。另一方面,服务型机器人将会广泛地代替人力从事各种工作,使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来。 1.家用服务机器人的主要功能 该家用服务机器人机械手爪有夹紧和松开物件的功能,由五个电机驱动五个自由度的运动,由一个电机控制手爪的夹紧和松开以及两个电机驱动四轮小车后轮。这样既可实现整体的旋转、水平、垂直运动及手爪的倾斜、旋转、夹紧、松开运动,也可实现机器人在地面上的空间全方位运动。该机器人可通过手柄遥控控制,也可通过程序自动控制。从手柄遥控或程序发出控制信号到各个相应的接收器,再从接收器传给各个电机,驱动小车以及机器人的运动方向或行程,从而机械手可以夹取或放置物件。多功能家居整理机器人大多是代替人上肢的部分功能,按给定的操作、轨迹和要求进行工作。具体功能模块如图1。 2.家用服务机器人的总体结构 总体结构主要由执行系统、驱动系统、控制系统及检测系统组成。执行系统是多功能家用机器人完成抓取工件,实现各种运动所必需的机械部件,它包括手部、腕部、机身和行走机构等.驱动系统为执行系统各部件提供动力,并驱动其动力的装置。常用的机械传动、液压传动、气压传动和电传动。控制系统是通过对驱动系统的控制,使执行系统按照规定的要求进行工作,当发生错误或故障时发出报警信号。检测系统的作用是通过各种检测装置、传感装置检测执行机构的运动情况,根据需要反馈给控制系统,与设定进行比较,以保证运动符合要求。另外本机还有配重系统,由于自重、承重较大,工作时运动惯性亦较大,为使小臂接近静平衡,将伺服电动机组件、齿形带轮等大质量零部件布置在与腕部相对的另一端。底部小车的主体结构包括底盘、车身、转向机构等,对于小车而言,转向机构与驱动系统的设计是很重要的,只有严格按照阿克曼原理设计出合理的

履带式机器人结构设计

摘要 在微小型履带机器人方面美国走在了世界的前列,代表机器人有Packbot机器人,Talon机器人,NUGV等。 我国微小型机器人的研究和开发晚于西方的一些发达国家,我国是从20世纪80年代开始机器人领域的研究的。其中具有代表性的有中国科学院研制的复合移动机器人“灵晰-B”型排爆机器人,“龙卫士Dragon Guard X3B 反恐机器人”,“JW-901 排爆机器人”等。 此设计的目的设计结构新颖,能实现过坑、越障等动作。通过在机器人机架上加装其他功能的模块来实现不同的使用功能,本研究的意义是为机器人提供一个动力输出平台,为开发各种功能的机器人提供基础平台。 此设计移动方案的选择是采用了履带式驱动结构。结构整体使用模块化设计,以便后续拆卸维修,可以适应于各种复杂的路面,并可主动控制前后两侧摇臂的转动来调节机器人的运动姿态,从而达到辅助过坑、越障等动作。经过合理的设计后机器人将具有很好的环境适应能力、机动能力并能承受一定的掉落冲击,此设计的移动机构主要由四部分组成:主动轮减速机构、翼板转动机构、自适应路面执行机构、履带及履带轮运动机构。 关键词:履带机器人;履带移动机构;模块化设计

Abstract In terms of micro small crawler robots walk in the forefront of the world in the United States, on behalf of the robot has disposal robot, Talon robot, NUGV, etc. Miniature robot research and development in our country later than some developed western countries, our country from the 1980 s began to research in the field of robot. One of the typical composite mobile robot developed by the Chinese academy of sciences \"norm of spirit - B\" type eod robots, \"Dragon Guard Dragon Guard X3B anti-terrorism robot\", \"JW - 901 eod robot\", etc. The design is novel, the purpose of this design can achieve pit, surmounting obstacles. Through in the robot arm with other function modules to realize different use function, the significance of this study is to provide a power output for robot platform, provides the basis for the development of all sorts of function of robot platform. This design is the choice of mobile solutions adopted crawler drive structure. Structure of the overall use of modular design, in order to follow-up maintenance, removal can be adapted to various complicated road, and can turn on either side of the rocker arm before and after active control to regulate the robot's motion, so as to achieve auxiliary pit, surmounting obstacles. After reasonable design robots will have good environmental adaptability, mobility and can absorb a certain amount of drop impact, this design of the mobile mechanism is mainly composed of four parts: the driving wheel deceleration institutions, wing rotating mechanism, adaptive pavement actuators, track and track wheel motion mechanism. Keywords: tracked robot; tracked mobile mechanism;the modular design

工业机器人内部结构及基本组成原理详解

工业机器人内部结构及基本组成原理详解 工业机器人详解 你对工业机器人有着什么样的了解?关于工业机器人,我们过去也反反复复推送了很多的文章,在这一次,我们将尝试解决有关---在工业环境中使用的最常见的机器人和作业时经常会遇到的问题。关于工业机器人定义什么可以被 认为是一个工业机器人?什么不能被称为工业机器人?工业机器人直到最近才能避开这种混乱。不是在工业环境中使 用的每个机电设备都可以被认为是机器人。根据国际标准组织的定义,工业机器人是一种可编程的三自由度或多轴自动控制的可编程多用途机械手。这几乎是在谈论工业机器人时被接受的定义。工业机器人自中年以来发生了什么变化?越来越多的工程师和企业家正在寻找越来越多的机器人技术,帮助在工业环境中优化工作流程的方式。随着时代的发展和机器人技术的进步,机器人手臂必须为诸如仓储中使用的群组AGV等新手铺路。我们经常说典型的工业机器人 由工具,工业机器人手臂,控制柜,控制面板,示教器以及其他外围设备组成。那么这些是什么?这些部分通常都在一起,控制柜类似于机器人的大脑。控制面板和示教器构成用户环境。工具(也称为末端执行器)是为特定任务设计的设备(例如焊接或喷涂)。机器人手臂基本上是移动工具的

东西。但并不是每个工业机器人都像一个手臂。不同机器人有不同类型的结构。控制面板--- 操作员使用控制面板来执行一些常规任务。(例如:改变程序或控制外围设备)。应用“机器人工人” --------- 什么时候应该使用工业机器人而不是人工?相信这个问题大家思考的次数并不少了。理想情况下,这应该是双赢的。想快速看到效果,你需要知道什么是别人最不喜欢的工作。想得最多的是那些重复的,乏味的工作,需要从工作人员那边进行大量单调的行动,这个思考是正确的,因为正是如此,例如从一个输送机到另一个输送机。如果总是相同的任务,您可以使用专门针对您的需求量身定制的自动化解决方案。工厂的工作处理需要越来越灵活,在这些情况下,正确的解决方案是:可以试用用于不同任务的可重新编程的机器人进行任务操作。此外,就是那些对人类工作有害的任务。(例如:用危险化学品进行表面处理,这是在有害环境中工作。在许多情况下,长期使用机器人比聘用工人更聪明和便宜。)当然,还有的是人类难以操作的工作。(例如:举或搬运重物或在不适合人类生活的条件下工作。)同样,在许多这些情况下,可以应用特定的自动化解决方案。然而,如果任务需要灵活性处理,还需要考虑要用到的机器人。以下是最常见的机器人应用程序列表:电弧焊、部件、涂层、去毛刺、压铸、造型、物料搬运、选择、码垛、打包、绘画、点焊、运输,仓储关于工业机器人的

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