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（定稿）PUMA型多关节机器人设计（全套下载）

当腰部电源被切断时，弹簧把活动压块紧压锥形块，而锥形块与轴是固定连接的。由于摩擦，轴被锁住。当手臂电源接通时，电磁铁通电产生磁力，把活动压块吸向电磁铁，即与锥形块脱开，于是轴就能自由转动。机体结构简单，重量轻。大小臂均采用薄臂与整体骨架构成的结构形式，有利于提高刚度，减轻重量。内部铝铸件形状复杂，既用作内部齿轮安装壳体与轴的支撑座，又兼作承力骨架，传递集中载荷。这样不仅节省材料，减少加工量，又使整体重量减轻。手臂与铸件骨架采用铰接，使连接件减少，工艺简单，减轻了重量。轴承外形环定位简单。般在无轴向载荷处，轴承外环采用端面打冲定位的方法。采用薄臂轴承与滑动称套，以减少结构尺寸，减轻重量。有些小尺寸齿轮与轴加工成体，减少连接件，这增加了传递刚度。大小臂结构密度大，很少有多余空隙。如电机与外臂仅有.间隙，手腕内部齿轮传动安排亦是紧密无间。这样使总的尺寸减少，重量减轻。由于是垂直多关节型的结构，机器人的工作范围大适应性广，因此它工作时位置的适应性很强。重复定位精度高。这是由于在结构上采用了刚性齿轮传动，调整齿轮间隙结构，弹性万向联轴器，并且加工精密，多用整体铸件的结果。.机械结构的计算大臂的设计与电动机的选择由于系统的整体性能主要取决于机座及大臂部分的驱动及传动能力，因此必须对其进行详细的设计计算。其中应包括机器人末端执行器的重量抓取工件或作业对象的重量和规定速度和加速度条件下，产生的惯性力等。由本次设计给的设计参数本次设计属于小负载。驱动方式由于伺服电机具有控制性能好，控制灵活性强，可实现速度位置的精确控制，对环境没有影响，体积小，效率高，适用于运动控制要求严格的中小型机器人等特点，故本次设计采用了伺服电机驱动传动系统设计机器人传动装置中应尽可能做到结构紧凑重量轻转动惯量和体积小，在传动链中要考虑采用消除间隙措施，以提高机器人的运动和位置控制精度。在机器人中常采用的机械传动机构有齿轮传动蜗杆传动滚珠丝杠传动同步齿形带传动链传动行星齿轮传动谐波齿轮传动和钢带传动等，由于齿轮传动具有效率高，传动比准确，结构紧凑工作可靠使用寿命长等优点，且学习掌握的比较扎实，故本次设计选用齿轮传动。工作范围工业机器人的工作范围是根据工业机器人作业过程中操作范围和运动轨迹来确定，用工作空间来表示的。工作空间的形状和尺寸则影响机器人的机械结构坐标形式自由度数和操作机各手臂关节轴线的长度和各关节轴转角的大小及变动范围的选择。运动速度机器人操作机手臂的各个动作的最大行程确定后，按照循环时间安排确定每个动作的时间，就能进步确定各动作的运动速度，用或表示，各动作的时间分配要考虑多方面的因素，例如总的循环时间的长短，各动作之间顺序是依序进行还是同时进行等。应试做各动作时间的分配方案表，进行比较，分配动作时间除考虑工艺动作的要求外，还应考虑惯性和行程的大小，驱动和控制方式定位方式和精度等要求。本设计中的三自由度多关节型机器人的有关技术参数见表.。表.技术参数机器人类型三自由度关节型自由度数最大速度.腕部最大负荷驱动方式直流伺服电动机图.机器人外形图第三章机器人的机械系统设计.机器人机械传动原理本课题设计的是种小型装配机器人。该机器人为平面多关节型，具有三个自由度。采用直流伺服电机驱动，因此控制简单，编程操作方便。机身采用薄壁整体铸件，这样可以使结构轻巧，使用灵活。内部铸件在制造业领域，机器人的开发集中在执行制造过程的工程机器人手臂上。在航天工业中，机器人技术集中在高度专业的种行星漫步者上。不同于台高度自动化的制造业设备，行星漫步者在月亮黑暗的那面工作没有无线电通讯科恩能够碰到以外的情况。至少，个行星漫步者必须具备种传感输入源种解释该输入的方法和修改它的行动以响应改变着的世界的方法。此外，对感知和适应个部分未知的环境的需求需要智能换句话说就是人工智能。工业机器人市场前景从世纪下半叶起，世界机器人工业直保持着稳步增长的良好势头，进入年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在左右。据联合国颁布的最新调查显示，年世界机器人工业增长率达到左右，年增加了近万台机器人，使世界机器人总拥有量达到万台以上，世界机器人市场呈现出日益兴旺的大好态势，目前为止，工作在世界各领域的工业机器人将突破百万台。发展机器人产业的意义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。机器人的产业化及其广泛应用，必将为社会带来巨大的经济效益，把人类从繁重的体力劳动和有害环境中解放出来。应用机器人可对提高社会生产如下的积极影响可以极大地提高劳动生产率可以实现劳动作业省力化可以提高企业的市场竞争力可以扩大就业机会，提高技术创新能力第二章机器人的总体设计.机器人的组成及各部分关系概述工业机器人主要由机械系统执行系统驱动系统控制检测系统及智能系统组成。具体组成部分见图.。图.工业机器人的组成图执行系统执行系统是工业机器人完成抓取工件，实现各种运动所必需的机械部件，它包括手部腕部臂部机身等。手部又称手爪或抓取机构，它直接抓取工件或夹具。腕部又称手腕，是服役的机器人总数约万台。机器人大都工作于结构性环境中，即工作任务完成工作的步骤工件存放的位置工作对象等都是事先已知的，而且定位精度也是完全确定的，所以机器人完全可以按事先示教编好的程序重复不断地工作。当自动化进步向建筑采掘运输等行业扩展时，其环境则是非结构化的，不能事先确定，或至少不能完全确定，总任务虽可事先确定，但如何去完成，要根据当时的实际情况来确定与制订。因此，研究具有感知思维，能在非结构环境中自主式工作的机器人就成了机器人学研究的长远目标。实践证明，要达到这目标，还需经过长时期的努力，等待此重要技术有所突破，特别是机器视觉环境建模问题求解规划等智能问题上。因此，世纪年代末，各国把发展的目标调整到更现实的基础上来，即把以多传感器为基础的计算机辅助遥控加上局部自治作为发展非结构环境机器人的主要方向，而把智能自治式机器人作为个更长远的科学问题去探索。另外个值得注意的方向是传统机械的机器人化。日前，数控机床工程机械采掘机械等已开始向这方向发展，进步的发展将会带来这些机械本身的革命。综上所述，机器人的发展已不局限于机器人本身，而将作为新代整个机器的发展方向。.中国研制机器人的情况我国研究机器人的起步时间，其实并不比国外晚很多，大概在世纪年代前，当时，北京自动化研究所和沈阳自动化研究所相继开展了机器人技术的研究工作，但是由于种种原因，机器人技术研究及应用推广在我国十分缓慢。直到年代初，也就研制了台左右，而且大部分是作为演示用的，不能在生产实践中发挥作。这些机器人也是以第代机器人为主，这与当时世界万台的机器人总量相比，差距很大。造成这种现象的原因很多，其中与我国在机器人领域的研究队伍较小，机器人技术教学工作薄弱不无关系。从年代开始，情况已经有所好转。早期的计划已经把机器人技术作为重要的攻关内容，国家科委和国家自然科学基金委员会也都相继资助了批有关机器人的研究项目。,关节,机器人,设计,毕业设计,全套,图纸目录摘要第章引言.机器人的发展概况.中国研制机器人的情况.机器人产业工业机器人市场前景发展机器人产业的意义.机器人的组成及各部分关系概述.机器人的设计分析设计要求总体方案拟定机器人主要技术性能参数.机器人机械传动原理.机械结构设计的特点.机械结构的计算大臂的设计与电动机的选择计算传动装置的总传动比和分配各级传动比计算传动装置的运动和动力参数传动零件的设计与计算选取齿轮齿数.机器人运动学研究的主要问题运动学的正解反解机器人的工作空间机器人解的存在性机器人多重解.平面三构件关节型机器人操作器正向运动学反向运动学.本论文所取得的结果．技术展望参考文献致谢第章引言.机器人的发展概况第代遥控机械手年诞生于美国的阿贡实验室，当时用来对放射性材料进行远距离操作，以保护原子能工作者免受放射线照射。第台工业机器人诞生于年，是英格尔博格将控制技术与机械臂相结合的产物。当时，主要是为了克服串联机构累积的系统误差，以便达到较高的空间定位精度，提出了示教再现的编程方式，从而使重复定位精度差不多比绝对定位精度提高了个数量级。至今绝大部分使用中的工业机器人仍采用这种编程方式。第台工业机器人的商用产品诞生于年，当时，其作业仅限于上下料。尔后的发展比预想中的要慢。世纪年代，美英等国很多学者，把机器人作为人智能的载体，来研究如何使机器人具有环境识别问题求解以及规划能力，祈望使机器人具有类似人的高度自治功能，结果是始终停留在实验室阶段。其中美国著名的斯坦福研究所的眼车计划，虽然形式上实现了心理学中典型的猴子和香蕉问题的求解，然而由于距离解决实际中的复杂问题太远，因而得不到进步的支持，只好于年中止。世纪年代末至年代中，世界上很多著名的实验室大学和研究所，如英国的爱丁堡大学人工智能实验室，英国的斯坦福大学斯坦福研究所麻省理工学院，以及日本的日立中央研究所等，都在致力了机器人装配作业的研究，单纯从技术出发模仿人进行的作业，或实现看图装配，或自动装配顺序生成等。由于当时的工业水平还没有发