【JX17-39】线性模组机械手设计（二维+三维+论文）
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JX17-39
【JX17-39】线性模组机械手设计二维+三维+论文
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PaperYY检测报告说明PaperYY论文检测系统，做最接近标准的检测系统。PaperYY与知网报告页面保持一致，包含4个报告页面。报告解读将下载的报告解压到桌面，确保您的电脑安装有解压软件。用浏览器打开第四个报告文件，没有括号后缀的。（建议使用IE8以上版本浏览器，或者chrome，火狐，360等最新版本浏览器，以保证最好浏览效果）1. 该综合报告上面是论文的一些常用属性和您的论文参与对比的数据库。2. 下面分别是四个结果报告，对应学校知网的四个报告。3. 简介报告。主要列出文章所引用的和抄袭的文章列表4. 去除本人已发表文献。是排除您自己的已经发表过文献后的结果。这个报告需要您提交检测的时候填写您的真实姓名。5. 全文标明引文。是对整篇文章的中重复句子和引用句子进行标识。重复的标识为红色，引用标识为黄色。标识引文需要文章的参考文献按照标准格式编写。6. 全文对照。这个是主要报告，同学应该重点查看，分析。这个报告将重复的句子与对比库中相似的句子分开对比，清楚展示疑似句子。主要参照 文本复制检测报告单（全文对照） 修改1 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告（详细版）论文相似性检测报告（详细版） 报告编号：报告编号：fa447f26-65bb-4310-92c4-a74e0141e72b 原文字数：原文字数：14,190 检测日期：检测日期：2017年04月07日 检测范围：检测范围：中国学术期刊数据库（CSPD）、中国学位论文全文数据库（CDDB）、中国学术会议论文数据库（CCPD）、中国学术网页数据库（CSWD） 检测结果：检测结果： 一、总体结论一、总体结论 总相似比：32.52%32.52% (参考文献相似比：0.00%0.00%，排除参考文献相似比：32.52%32.52%) 二、相似片段分布二、相似片段分布 注：绿色区域绿色区域为参考文献相似部分，红色区域红色区域为其它论文相似部分。 三、相似论文作者（举例8个）三、相似论文作者（举例8个） 点击查看全部举例相似论文作者 四、典型相似论文（举例65篇）四、典型相似论文（举例65篇） 头部中前部中部中后部尾部 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 115.45%SCARA平面关节式装配机器人的设计与研究学位论文郑国穗陕西科技大学2014 27.32%四自由度教学机器人的研制学位论文熊青春合肥工业大学2006 34.07%成卷电线搬运机器人夹持器设计及搬运作业运动规划学位论文刘焱鑫东南大学2015 43.25%擂台机器人的设计与制作期刊论文龙威林产业与科技论坛2014 2 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 点击查看全部举例相似论文 五、相似论文片段（共11个）五、相似论文片段（共11个） 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 52.44%家电检测用执行机构的设计及应用期刊论文刘勇 等家电科技2015 61.63%五自由度机器人的结构设计及其控制期刊论文侯国柱 等机械制造与自动化2007 71.63%工业机器人发展现状浅谈期刊论文自动化博览2007 81.63%气动机械手的结构设计、分析及控制的研究期刊论文韩云楼城市建设理论研究（电子版）2012 91.63%PLC控制的关节型机械手的结构设计期刊论文于涛 等热带农业工程2010 101.63%机器人中的多传感器信息融合技术期刊论文何祥林科技信息（学术版）2006 111.63%车门包边液压机模块与模具耦合刚度分析技术期刊论文李凤岚 等天津科技2008 121.63%基于atmega128清扫机器人的控制系统设计与研究学位论文凌双明湖南大学2014 131.63%噪声测量用机械臂的结构及控制学位论文崔博文合肥工业大学2006 141.63%电极切换机器手的研制学位论文赵紫静甘肃农业大学2008 151.63%基于PLC软件的教学用自动物料分检系统的设计与实现学位论文张志鹏电子科技大学2011 1 1送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【2.44%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：家电检测用执行机构的设计及应用 期刊论文家电科技，2015年 刘勇 等 机械手设计 摘要：工业机械手由机械本体、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 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。机器人应用情况，是 3 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 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。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、实现安全生产机械手的结构形式比较简单，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 一个国家工业自动化水平的重要家电科技标志。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 2 2送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.63%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：四自由度教学机器人的研制 学位论文熊青春，2006年 合肥工业大学 动力部分：包括电源，电机及其驱动电路。 3）检测传感装置：包括传感器及相应的信号检测电路。 4）控制及信息处理装置：由机器人控制系统的硬件，软件。 1.2 国内外机器人领域研究现状及发展趋势 （1）工业机器人性能不断提高（高速度，高精度，高可靠性，操作和维修方便），和制造的 成本不断下降，从91年的103000美元到2005年的50000美元的平均制造价格 结构。2)动力部分:包括电源、电动机等执行元件及其驱动电路。3)检测传感装置:包括传感 器及其相应的信号检测电路。4)控制及信息处理装置: 由硬件、软件构成的机器人控制系统 。1.2国内外机器人领域研究现状及发展趋势国内外机器人领域发展近几年有如下几个趋势” 。:(1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修),而单机价格 3 3送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【4.07%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：成卷电线搬运机器人夹持器设计及搬运作业运动规划 学位论文刘焱鑫，2015年 东南大学 机器人发展趋势 随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与 柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生 产效率。 就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势： a)提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模 块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； b)开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节 万方数据 第一章绪论搬运机器人的发展趋势随着现代化生产技术的提高，机器人 设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结 合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。就目前来看，总的来说现代 工业机器人有以下几个发展趋势：（）提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间， 加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组 成结构不同的机器人；（）开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以 保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合 ；（）研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等， 4 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合； c)研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感 器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并 采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统 用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检 测。并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行 4 4送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.63%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：大跨度现浇钢筋混凝土空心楼盖新技术的应用 期刊论文中小企业管理与科技，2009年 李建江 采用微机进行控制。 第二章 机械手总体设计方案 2.1机械手基本形式选择 常见的工业机械手根据手臂的动作形态，按坐标形式大致可以分为以下4种，如图2所示 ：（1）直角坐标型机械手；（2）圆柱坐标型机械手；（3）极坐标型机械手；(4)多关节型 机械手。 2.1.1直角坐标系机器人 直角坐标型机器人，它在x，y，z轴上的运动是独立的，3个关节都是移动关节，关节轴线相 互垂直，它主要 驱动机构是本次设计的主要任务。2.1机械手基本形式的选择常见的工业机械手根据手臂的动 作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种:直角坐标型机械手；圆柱坐标型机械手；球 坐标(极坐标)型机械手；多关节型机机械手。其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑,定位精 度较高,占地面积小,因此本设计采用圆柱坐标型。22机械手的主要部件及运动坐标型式采 用 5 5送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.63%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：SCARA机器人的研究与设计 学位论文杨词慧，2006年 五邑大学 定位。常见的线性驱动方式主要有液压驱动，气压驱动，直线电机驱动，旋转电机和丝杠螺 母副联合驱动等。滚动丝杠螺母具有小的摩擦力矩传动的特点，传动效率高，结构紧凑，刚 性好，传动精度高，使用寿命长等特点，已广泛应用于机电一体化系统，与滚动导轨副精度 高，摩擦系数小，润滑方便，使用寿命长。因此，我们使用滚动丝杆螺母机构和滚动导轨 实现末端执行器在垂直方向的定位 常用的直线驱动方式主要有液压驱动 气压驱动 直线电机 驱动 旋转电机与丝杠螺母副联合驱动等 滚动丝杠螺母具有传动摩擦力矩小传动效率高 结构 紧凑 刚性好 传动精度高 工作寿命长等特点 在机电一体化系统中取得了广泛应用 而滚动导 轨副精度高 摩擦系数小 润滑方便 使用寿命长395152因此 我们采用滚动 6 6送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【7.32%】 5 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：SCARA平面关节式装配机器人的设计与研究 学位论文郑国穗，2014年 陕西科技大学 滚珠丝杠的工作条件为：连接装置（四关节）质量m1为4kg，工件（末端执行部分）质量m2为 2kg，行程长度Ls为360mm，最大速度V为20m/min，加速时间t为0.5s，步进电机转速 1250r/min，导向面摩擦系数为0.003，步进电机转动惯量Jm为0.8N.M，丝杠传动精度 0.03mm，额定工作寿命时间Lh为10000h。 （2）丝杠导程精度的选择 针对实验室环境和经济的要求，对滚珠丝杠的选择+ 0.3mm C7的定位精度，。 （3）滚珠丝杠的导程及长度选择 由表2-3可知，电机转速为1250r/min，升降关节的直线运动速度为20m/min时，滚珠丝杠的导 程为 ，查现代机床设计手册，因此必须选择5mm。另外，行程长度（有效）为360mm，加 上两端末端长度100mm，螺母假定长度为40mm，所以可得丝杠长度为500mm。 （4）丝杠直径的选择 可知，由丝杠的长度及导程P=5mm，可选得丝杠直径为20mm。 （5）最大轴向负荷的计算 加速度： （2-20） 各状态下的受力情况如表 2-7 所示 表2-7 各个状态的受力情况表 作用在滚珠丝杆上的最大轴向负载为： 。 计算 载荷求解： 根据表2-8所示：选取 ， ， 。 所以满足本设计的要求。首先滚珠丝杠的工作条件为：连接装置（四关节）质量为埏 ，工件（末端执行部分）质量为蚝，行程长度为，最大速度为 ，加速时间为，步进电机转速 ，导向面摩擦系数 为，步进电机转动惯量为，丝杠传动精度， 额定工作寿命时间为。（）丝杠导程精度的选择定位精度为 ，选用精度等级为的滚珠丝杠，鉴于实验室本身环境及经济性的要求，选 用轧制滚珠丝杠。（）滚珠丝杠的导程及长度选择由表可知，电机转速为 ，关节三的直线运动速度为，即时，滚珠 丝杠的导程为善兰笔罢肌埘，查现代机床设计手册，因此必须选择。 另外。行程长度（有效）为，加上两端末端长度，螺母假定长度为 ，所以可得丝杠长度为。 陕西科技大学硕士学位论文（）丝杠直 径的选择可知，由丝杠的长度及导程，可选得丝杠直径为。（）最大 轴向负荷的计算加速度：口：鳖：一：厶： （）。 各状态下的受力情况如表所示：表各个状态的受力情况袁 作用在滚珠丝杠上的最大轴向负载为：只一 。计算载荷求解砟巧巴 根据表所示；选取 ，。表求解载荷的参数表 （） 平面关节式装配机器人的研发（）支撑方式的选择由于丝杠行程， 最高速度，所以丝杠轴的支撑方式选择固定支撑方式。（）额定动载荷计 算计算寿命： （）（）滚珠丝杠 副选择按滚珠丝杠副的额定动载荷。等于或稍大于的原则，选轧制无预压型滚珠 丝杠，。的参数主要为 6 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 表2-8 求解载荷 的参数表 （6）支撑方式的选择 由于丝杠行程360mm，最高速度20m/min，所以丝杠轴的支撑方式选择固定-支撑方式。 （7）额定动载荷计算 计算 寿命： （2-22） （8）滚珠丝杠副选择 按滚珠丝杠副的额定动载荷 等于或稍大于 的原则，选THK轧制无预压型滚珠丝杠BTK2005- 2.6，Ca=6KN。 BTK2005-2.6的参数主要为：丝杠轴外径d=20mm，导程P=5mm，钢球中心直径dp=20.5mm，沟槽 谷径d1=17.2mm，基本额定载荷Ca =6KN，C0a=16.5KN， 刚性K=150N/m；螺旋升角为3.64。 （9）滚珠丝杠的刚度验算 导程的变形量 ，取决于工作载荷F和转矩T，因为两者的共同作用，使得导程发生一定程度上 的偏移，因而在实际过程中，取 ，这样能保证在最不利的情况下预测最大的导程变形量。所 以有： （2-23） 式（2-23）中，A为丝杠截面积， ； 为丝杠的极惯性矩， ； G为丝杠切变模量，对钢G=83.3GPa； ：丝杠轴外径，导程，钢球中心直径，沟槽谷 径，基本额定载荷，。， 刚性 ；螺旋升角为。（）滚珠丝杠的刚度验算导程的变形量 必，取决于工作载荷和转矩丁，因为两者的共同作用，使得导程发生一定程度上的偏移， 因而在实际过程中，取，这样能保证在最不利的情况下预测最大的导程变形量。所 以有：卧告盎筹面一 。 （）式 （）中，为丝杠截面积，彳 。；以为丝杠的极惯性矩，以妾矸； 为丝杠切变模量，对钢；丁譬蚀以夕） （）在式 （）中，为平均工作负载，表示摩擦系数，丁表示转矩，取摩擦系数 为，则”； 陕西科技大学硕士学位论文丁 ：垫伽（。，一）小 ，则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为址：， 笪：型蟛删：朋口 。通常要求丝杠的导程误差缸应小于其 传动精度的，即蚓吾盯三，址阻】 ，该丝杠满足刚度要求。（）效率验算滚珠丝杠副的传动效率为五 ，一一（）（。 ”）（）（）（）（）刁 要求在之间，所以所选的丝杠副合格。（ ）滚珠丝杠副的使用及注意事 项本课题中，将丝杠螺母 7 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 （2-24） 在式（2-24）中， 为平均工作负载， 表示摩擦系数，T表示转矩，取摩擦系数为 0.0025， 则 =840“； （2-25） 则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为 （2-26） 通常要求丝杠的导程误差 应小于其传动精度的1/2，即： （2-27） ，该丝杠满足刚度要求。 （10）效率验算 滚珠丝杠副的传动效率 为: （2-28） 要求在 90%95%之间，所以所选的丝杠副合格。 （11）滚珠丝杠副的使用及注意事项 在本文中，总体上垂直放置在小臂螺母 7 7送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【2.44%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：SCARA平面关节式装配机器人的设计与研究 学位论文郑国穗，2014年 陕西科技大学 支点单向固定支架的选择，基本结构相似，如图3-1所示。 图3-1 采用深沟球轴承的双支点各单向固定 轴承的选型： 根据载荷的方向选择轴承类型时，要注意轴向载荷和径向载荷承受的主次关系，结合设计的 轴承，主要承受径向载荷，轴向载荷和较小，深沟球轴承可以满足设计要求。当只承受径向 载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可以 单向固定的支承，基本结构类似图所示【】。图采用深沟球轴承的双支点 各单向固定啦? 印 轴承的选型：根据载荷 的方向选择轴承类型时，应注意轴向载荷和径向载荷的承受主次关系，结合本次设计，轴承 主要承受径向载荷，有较小的轴向载荷，因而采用深沟球轴承就可以满足设计要求。当其仅 承受径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性 能，可承受较大的轴向载荷，深沟球轴承的摩擦系数很小，极限转速也很高。由机械设计 8 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 承受轴向负荷，深沟球轴承摩擦系数小，极限转速也很高。从机械设计手册，根据螺旋 轴的直径确定轴承的基本尺寸，由前表明，丝杠 手册可知，根据丝杠轴的外径来确定轴承的基本尺寸，由前可知，丝杠轴的外径为 ，可选择轴承代号为型（新代号）的深沟球轴承，其基本 8 8送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【2.44%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：SCARA平面关节式装配机器人的设计与研究 学位论文郑国穗，2014年 陕西科技大学 动载荷，首先确定当量动载荷。 载荷系数 的选择，可由表3-2得到。 表3-2 当量动载荷P的载荷系数 查机械手册得X=1，Y=1.65；查表 2-9 得 =1.1。 所以当量动载荷为： （3-1） 由基本额定动载荷与当量动载荷可确定滚动轴承的寿命，由前可知，轴承转速n=500r/min， 寿命系数取 =3。 则根据寿命公式： （3-2） 可见，选用的轴承能满足丝杠轴的高精度运动要求。 滚珠丝杠的选型： 选择丝杠轴直径：20mm；导程：5mm的公称型号为BTK2005-2.6的轧制滚珠丝杠。 3.2线性滑轨部分 结合本设计的结构特征，选用上银HIWIN公司的HGH-CA型线性滑轨，根据规格表选择滑轨宽度 基本额定动载荷与当量动载荷可确定滚动轴承的寿命，由前可知，轴承转速 ，寿命系数取占一。则根据寿命公式： 陕西科技大学硕士学位论 文厶堡斛 ）而（器卜枷 （。）可见，选用的轴承能满 足丝杠轴的高精度运动要求。滚珠丝杠的选型：选择丝杠轴直径：；导程： 的公称型号为 的轧制滚珠丝杠。（）线型导轨部分 结合本设 计的结构特征，选用上银公司的型线性滑轨，根据规格表选择滑轨 宽度 9 9送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.63%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：SCARA平面关节式装配机器人的设计与研究 学位论文郑国穗，2014年 陕西科技大学 9 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 实验室现有的设备，同时考虑经济性和实用性，最终采用“PC+运动控制卡”的方案。 4.3.2电机驱动器的选型 作为一个经理，步进电机驱动器中承担着重要的作用，当终端板发送电脉冲，驱动任务转换 为角位移信号，从而控制步进电机正反转。步进电机的控制，需要回零操作，所以在脉冲驱 动，每一个脉冲信号对应于一个固定的角度，也需要注意，脉冲 实验室现有的设备，也考虑到经济性和实用性，最终采用“运动控制卡的方案。 电机驱动器的选型作为一个执行件，步进电机驱动器承担着重要的作用，当端子 板发出电脉冲信号时，驱动器承接的任务就是将其转换为角位移信号，从而控制步进电机正 反转。步进电机的控制，需要回零操作，所以在驱动器的脉冲供应时，每一个脉冲信号对应 一个固定的角度，另外还需注意 1010送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.63%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：SCARA平面关节式装配机器人的设计与研究 学位论文郑国穗，2014年 陕西科技大学 发生在开机时，精度是有保证的，所以通过各种调查取证，细分驱动器的选择。 表4-2 步进电机的固有步距角和真正步距角比较 基于以上对驱动器细分的分析，结合步进电机的选型，在课题控制上选用的是深圳雷赛公司 出品的步进电机驱动器 启动时不发生振动，精度也有所保证，所以通过多方面的调研和取证，选用细分驱动器。 平面关节式装配机器人的研发袁步进电机的固有步距角和真正步距角比较 基于以上对驱动器细分的分析，结合步进电机的选型，在课 题控制上选用的是深彭雷赛公司出品的步进电机驱动器。实物如图所示 。图 驱动器实物图 是一款基于先进的控制芯片和独特的控制电路结合 1111送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【5.69%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：四自由度教学机器人的研制 学位论文熊青春，2006年 合肥工业大学 参考文献 【1】熊有伦.机器人技术基础【M】.武汉:华中科技大学出版社，1996 【2】王坤兴.机器人技术的发展趋势III【J】.机器人技术与应用，2005.6 【3】吴宗泽.机械设计【M】，北京:人民交通出版社，2003 【4】李蕾，崔建国.精密机械设计【M】.北京:化学工业出版社，2005.2 【5】赵松年，张奇鹏.机电一体化机械系统设计【M】.北京:机械工业出版社，1996 根据末端执行器(或专用工具)参考点位置和姿态的实测结果,标定出机器人运动参数的误差值 ,建立误差模型,从而进行误差补偿。 参考文献1熊有伦.机器人技术基础M. 武汉:华中科 技大学出版社,19962王坤兴.机器人技术的发展趋势IIIJ.机器人技术与应用, 2005.63 吴宗泽.机械设计M.北京:人民交通出版社,20034李蕾,崔建国.精密机械设计M.北京:化 学工业出版社,2005.25赵松年,张奇鹏.机电一体化机械系统设计M.北京:机械工业出版社 ,19966唐颖莉,郑时雄,刘桂雄.基于熵概念的机器人动态误差理论的研究-一误差源的研究 10 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 六、全部举例相似论文作者（共8个）六、全部举例相似论文作者（共8个） 【6】唐颖莉，郑时雄，刘桂雄.基于墒概念的机器人动态误差理论的研究误差源的研究及 其对位姿方程的影响.机械科学与技术.2001(5) 【7】陈志翔，黄勇，殷树一言，卢振洋.弧焊机器人离线编程系统分析与设计【J】. 机械工 程学报，2001、01.37No.10P.104-106 【8】杜浩藩，丛爽等.一种用于搬运和装配作业的4自由度机器人系统【J】.制造业自动化 ，2003.7 【9】 贾庆贤，杨磊等.机器人模块化关节的设计与实现【J】机电产品开发与创新 ，Vol.18No.6，(2005)，14 【10】明谈世哲，杨汝清，开放式机器人运动学分析与动力学建模【J】组合机床与自动化加 工技术，2002 【11】王仲民，蔡霞，崔世钢一种四自由度机器人的运动学建模【J】.天津职业技术师范学 院学报.v。2.13No.4，(2003)，1-5 【12】焦国太，余跃庆，梁浩.机器人位姿误差的结构矩阵分析方法【J】.应用基础与工程科 学学报.2001.9，259-265 【13】黄家贤.机构精确度【M】.第2版.西安:西安电子科技大学出版社，1994 【14】肖郑进.SCARA平面关节式装配机器人精度分析.南京理工大学学报.2002 【15】阎华，刘桂雄，郑时雄.机器人位姿误差建模方法综述.机床与液压(2001) 【16】基于PC-BASED的新一代数控系统，步进机电有限公司 【17】高钟敏.机电控制工程(第2版) 【M】.清华大学出版社，2002:176-177 【18】张爱红，张秋菊.机器人 及其对位姿方程的影响.机械科学与技术.2001(5)7陈志翔,黄勇,殷树占,卢振洋.弧焊机器 人离线编程系统分析与设计J.机械工程学报,2001 V01.37 No.10 P.1041068杜浩藩,丛 爽等.一种用于搬运和装配作业的4自由度机器人系统J.制造业自动化,2003.79贾庆贤,杨 磊等.机器人模块化关节的设计与实现J.机电产品开发与创新,V01.18 No.6,(2005),1- 410谈世哲,杨汝清,开放式机器人运动学分析与动力学建模J.组合机床与自动化加工技术 ,200211王仲民,蔡霞,崔世钢.一种四自由度机器人的运动学建模J.天津职业技术师范学 院学报.V01.13 No.4,(2003),l-512焦国太,余跃庆,梁浩.机器人位姿误差的结构矩阵分析 方法J.应用基础与工程科学学报.2001.9,259-26513黄家贤.机构精确度M.第2版.西安: 西安电子科技大学出版社,199414肖郑进.SCARA平面关节式装配机器人精度分析.南京理工 大学学报.20021 5阎华,刘桂雄,郑时雄.机器人位姿误差建模方法综述.机床与液压 (2001)16基于PC-BASED的新一代数控系统,步进机电有限公司17高钟敏.机电控制工程( 第2版)M. 清华大学出版社,2002:176一17718王玉松,孙毅刚.基于工控机的关节 序号序号作者作者典型片段总相似比典型片段总相似比剩余相似比剩余相似比 1郑国穗15.45%17.07% 2熊青春7.32%25.20% 11 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 七、相似论文（举例65篇）七、相似论文（举例65篇） 序号序号作者作者典型片段总相似比典型片段总相似比剩余相似比剩余相似比 3刘焱鑫4.07%28.46% 4刘勇2.44%30.08% 5黄世龙2.44%30.08% 6郭小花2.44%30.08% 7李建江1.63%30.89% 8杨词慧1.63%30.89% 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 115.45%SCARA平面关节式装配机器人的设计与研究学位论文郑国穗陕西科技大学2014 27.32%四自由度教学机器人的研制学位论文熊青春合肥工业大学2006 34.07%成卷电线搬运机器人夹持器设计及搬运作业运动规划学位论文刘焱鑫东南大学2015 43.25%擂台机器人的设计与制作期刊论文龙威林产业与科技论坛2014 52.44%家电检测用执行机构的设计及应用期刊论文刘勇 等家电科技2015 61.63%五自由度机器人的结构设计及其控制期刊论文侯国柱 等机械制造与自动化2007 71.63%工业机器人发展现状浅谈期刊论文自动化博览2007 81.63%气动机械手的结构设计、分析及控制的研究期刊论文韩云楼城市建设理论研究（电子版）2012 91.63%PLC控制的关节型机械手的结构设计期刊论文于涛 等热带农业工程2010 101.63%机器人中的多传感器信息融合技术期刊论文何祥林科技信息（学术版）2006 12 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 111.63%车门包边液压机模块与模具耦合刚度分析技术期刊论文李凤岚 等天津科技2008 121.63%基于atmega128清扫机器人的控制系统设计与研究学位论文凌双明湖南大学2014 131.63%噪声测量用机械臂的结构及控制学位论文崔博文合肥工业大学2006 141.63%电极切换机器手的研制学位论文赵紫静甘肃农业大学2008 151.63%基于PLC软件的教学用自动物料分检系统的设计与实现学位论文张志鹏电子科技大学2011 161.63%轻型轨道机器人手臂功能设计原理研究期刊论文吴娇 等科技经济导刊2015 171.63%焊接机器人的现状及发展趋势(一)期刊论文唐新华电焊机2006 181.63%机器人技术的发展趋势与最新发展期刊论文陈博西安教育学院学报2004 191.63%静电喷涂机器人的反求设计学位论文王义天津大学2005 201.63%面向焊接作业的工业机器人控制软件二次开发学位论文王海俊东南大学2012 211.63%关节型机械手的结构创新设计会议论文黄晔 等海南省机械工程学会、海南省机 械工业质量管理协会2010年会暨 机械工程科技学术报告会 2010 221.63%大跨度现浇钢筋混凝土空心楼盖新技术的应用期刊论文李建江中小企业管理与科技2009 231.63%陶瓷零件快速成型机及控制系统的设计与研究学位论文马金锋陕西科技大学2014 241.63%SCARA机器人的研究与设计学位论文杨词慧五邑大学2006 251.63%工业机械手的设计期刊论文康立新 等中小企业管理与科技2009 261.63%基于ATP-EMTP的500kV断路器三相合闸过电压分析期刊论文李恢祥 等中国科技博览2012 13 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 271.63%机器人产业的发展前景期刊论文何翔消费导刊2012 281.63%小型工业机器人的设计状况与前景期刊论文王楠广西轻工业2008 291.63%浅谈对机器人的发展和应用的认识期刊论文李桂杰 等中国科技博览2012 301.63%对机械制造业一些概念的理解期刊论文司宗战中国化工贸易2013 311.63%机器人现状与前景分析期刊论文顾水恒 等现代商贸工业2010 321.63%MOTOMAN机器人在MPS系统中的应用期刊论文李洪群 等自动化技术与应用2009 331.63%移动机器人局部路径规划方法的研究学位论文张琳济南大学2008 341.63%基于Agent的多机器人路径规划的研究学位论文王凡武汉理工大学2006 351.63%物流机器人方案设计及运动学、动力学研究学位论文杨文栋西安理工大学2008 361.63%教学工业机器人计算机控制系统研究学位论文安海霞华北电力大学(保定)2003 371.63%六足仿生机器人的运动步态研究与控制系统设计学位论文储忠合肥工业大学2007 381.63%自动机器人激光打标工作站的研究与开发学位论文叶晖华南理工大学2008 391.63%基于遗传和蚁群算法的机器人路径规划研究学位论文戴青武汉理工大学2009 401.63%SCARA型机器人鲁棒控制及仿真的研究学位论文郭其龙大连交通大学2008 411.63%钱江一号焊接机器人运动学研究及仿真分析学位论文程永伦浙江大学机械与能源工程学院2008 421.63%机器人仿真监控系统与碰撞检测算法的研究学位论文李超上海大学2002 431.63%制约机器人向先进制造系统集成若干问题的研究学位论文刘振宇中国科学院沈阳自动化研究所2002 441.63%动态环境中移动机器人路径规划的研究学位论文谢宏斌江南大学2003 14 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 451.63%水轮机专用修复机器人运动仿真学位论文洪宇哈尔滨理工大学2004 461.63%基于G代码的工业机器人自动编程学位论文刘为志上海交通大学2003 471.63%涂胶机数控系统的研究与开发学位论文崔丽娟哈尔滨理工大学2002 481.63%可调式机械手结构设计与分析学位论文周正强江苏大学2011 491.63%网络移动机器人远程监控系统的研究与设计学位论文戴鑫贵州大学2009 501.63%网络机器人基于Internet视频传输学位论文刘树平南京理工大学2003 511.63%基于力信息的机器人主动柔顺装配研究学位论文朱阳光南京理工大学2002 521.63%基于专用控制卡的SCARA机器人控制系统研究学位论文徐晓宇东南大学2008 531.63%变速箱智能涂胶机系统设计及实现学位论文闫志刚中国科学院沈阳自动化研究所2008 541.63%大型复杂曲面弯板机器人控制器学位论文郝悍勇厦门大学2001 551.63%TZG216-110型铁钻工的机构研究学位论文于昊兰州理工大学2008 561.63%机器人无碰撞路径规划学位论文姚杰兰州理工大学2006 571.63%BY-6机器人腕部结构设计与分析学位论文干秦湘南京理工大学2006 581.63%焊接机器人控制器研究与开发学位论文彭颖江苏大学2009 591.63%基于直角坐标运动平台的自动点胶工艺的研究与应用学位论文刘斌哈尔滨工业大学2006 601.63%基于计算机视觉技术和机器人技术的智能化入出库系统设计研究学位论文段志涛山东大学2001 611.63%移动机械手动力学分析及其控制器的设计学位论文叶多芳天津理工大学2009 621.63%基于OpenGL的工业机器人运动仿真软件的设计与实现学位论文凌家良中南大学2009 15 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 查看全文报告请点击 说明： 1.总相似比送检论文与检测范围全部数据相似部分的字数/送检论文总字数 2.参考文献相似比送检论文与其参考文献相似部分的字数/送检论文总字数 3.排除参考文献相似比=总相似比-参考文献相似比 4.剩余相似比总相似比-典型片段总相似比 5.本报告为检测系统算法自动生成，仅供参考 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 631.63%混联式搬运机器人方案创成及其并联机构运动分析学位论文苏军辉西安理工大学2003 641.63%基于微粒群算法的移动机器人路径规划研究学位论文王坤坤北京科技大学2007 651.63%基于虚拟平台的多臂机器人的干涉区分析与仿真学位论文程晓峰西华大学2009 线性模组机械手设计摘要：工业机械手由机体、控制器、伺服驱动系统和检测传感器装置组成，是一个仿人操作、自动控制、重新编程、全机电一体化的三维空间各种操作自动化生产设备。特别适用于多品种、批量生产的柔性化生产。它对提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件，产品的快速升级起着非常重要的作用。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、实现安全生产的机械手的结构比较简单，通用机械手能很快的改变工作程序，适应性强，被广泛引用的小批量生产，因此在更换品种生产。本课题将设计一个四自由度机械手，其中，三个移动自由度，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，另外一个手部夹持工作，完成手部搬运。它能实现平面运动，具有柔顺性，全臂在垂直方向的刚度大，在水平方向的柔性大，广泛用于装配作业中。关键字： 机械手；机电一体化；自由度27The design of four degrees freedom mechanical handAbstract: Industrial manipulator is composed of machine body, controller, servo drive system and detection sensor device, a humanoid operation, automatic control, can repeat programming, to complete the electromechanical integration automatic production equipment of various operations in three-dimensional space. Especially suitable for the production of a variety of flexible, variable volume. Its stability, improve product quality, improve production efficiency, plays a very important role in improve working conditions and the rapid upgrading of products. Production of mechanical hand can improve the automation level of production, can reduce labor intensity, to ensure product quality, realize the structure safety of the manipulator is relatively simple, general machinery hand can quickly change the working procedure, strong adaptability, widely cited small batch production so it is in changing varieties in production.This paper will design a four DOF Manipulator, wherein, three degrees of freedom of movement, to complete the X，Y，mobile Z in the three-dimensional space, another rotational degree of freedom, rotational movement of the hand requirements. It can achieve planar motion, with the flexibility, the arm in the vertical stiffness, flexibility in the horizontal direction of the large, widely used in assembly operations.Keywords：Manipulator; mechatronics; degree of freedom目录目录III第一章绪论41.1引言41.2 国内外机器人领域研究现状及发展趋势41.3机器人发展趋势5第二章 机械手总体设计方案62.1机械手基本形式选择62.1.1直角坐标系机器人62.1.2圆柱坐标系机器人62.1.3极坐标系机器人72.1.4多关节机器人72.2驱动装置选择82.2.1液压驱动82.2.2气压驱动92.2.3电机驱动92.3 移动自由度设计102.4 滚珠丝杠选型设计与计算13第三章 升降关节总体结构分析183.1滚珠丝杠部分183.2线性滑轨部分21第四章 机械手控制系统简述224.1机器人控制系统的特点和要求224.2机器人控制的分类234.3运动控制系统的硬件部分244.3.1步进电机控制方案244.3.2电机驱动器的选型24总结26参考文献27致谢29第一章绪论1.1引言机器人技术是一门集计算机、控制理论、机制、技术、人工智能信息与传感器、若干学科和仿生学学科。其本质是一种综合感知、决策、行动和交互四项技术，被广泛应用于当代研究。机器人应用水平是衡量一个国家工业自动化水平的重要指标。工业机器人不仅具有机械本体、控制器、伺服驱动系统和传感器检测装置，还可以实现三维空间的仿人操作、自动控制、重复编程，可实现生产设备的自动化操作。机器人的应用领域主要集中在汽车行业，占机器人总数的2.89%。二是家电制造业，约占16.4%，而化学工业占11.7%。此外，工业机器人在食品、医药、家用电器等领域的应用较多，航空航天、金属加工等。随着工业机器人的迅速发展，它的应用领域已经从制造业扩展到非制造业，在原有的制造业中，它也在不断深化。一般来说，机器人系统可分为以下四个部分：l机械本体、执行机构：包括机身、动力机构、操作机构、构架、机械连接的内部支撑结构。2）电源部分：包括电源、电机及其驱动电路。3）传感装置：包括传感器和相应的信号检测电路。4）控制与信息处理装置：机器人控制系统的硬件和软件。1.2 国内外机器人领域研究现状及发展趋势（1）工业机器人的性能改善（高速、高精度、高可靠性、方便操作和维护），以及制造成本持续下降，从91年到103000美元的平均制造价格为50000美元。（2）模块化和可重构机械结构的发展。例如，伺服电机、减速器、三关节模块联合检测系统模块中的集成连接模块；采用国外工程机器人的重组形式；机器人组装模块化产品要求城市。（3）工业机器人控制系统基于CP机，开放式控制系统，易于标准化，提高网络设备的集成度，控制柜结构更加紧凑和模块化，提高系统的可靠性、可操作性和可维护性。（4）传感器的机器人成为越来越重要的作用，除了使用位置，速度，加速度传感器的传统，装配、焊接机器人还用于视觉，触觉传感器，同时视觉、遥控机器人听觉、融合力、环境建模和决策控制等多传感器的多点触摸；传感器融合技术已在生产系统是一个成熟的应用配置。（5）虚拟现实技术在机器人中的作用也由仿真发展而来，并对过程控制进行了预览，如遥控机器人在远程操作机器人的工作环境中的感觉。（6）机器人的远程控制系统的特点是现代人机交互的发展不是追求完全自主的控制系统，而是致力于操作者和机器人，远程监控，远程操作系统和地方自治制度形成一个完整的，使机器人走出实验室进入实用阶段。最著名的例子是美国对Mars寄居的机器人是发射系统的成功应用。（7）机器人机械的兴起。自1994以来，美国研制出“虚拟轴机床”这一新装置已成为国际研究的热点课题，研究探讨其应用领域。1.3机器人发展趋势随着生产技术的现代化，机器人的设计和生产能力得到进一步加强，尤其当生产机器人与柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械的手工操作，提高生产效率。现在，一般来说，现代工业机器人有以下趋势：为提高运动速度和精度，减轻机器人的重量和占用空间，加快机器人功能的标准化和模块化，对机器人的机械模块、控制模块、检测模块结构进行了不同的机器人设计；B）针对不同型号的场合开发的，如开发微型机构，保证多关节的精确发展；多自由度手臂和手指；行走机器人的开发，适应不同场合；开发出各种传感器和检测元件，如触摸、视觉、听觉、味觉、测距传感器，获取环境信息、位置信息和状态信息，围绕对象完成模式识别和状态检测传感器。同时，越来越多的系统由微机控制。第二章 机械手总体设计方案2.1机械手基本形式选择按照工业机械臂运动的一般形式，按坐标可分为4种类型，如图2所示：（1）直角坐标机械手；（2）圆柱坐标机械手；（3）极坐标机械手；（4）多关节机械手。2.1.1直角坐标系机器人直角坐标机器人，它在X、Y、Z轴运动中是独立的3个关节，是移动关节，关节轴是相互垂直的，它主要用于生产设备上的材料，而且还可以用于高精度的检测和处理和操作。这种形式的主要特点是：（1）沿三条直线运动，很容易想象。（2）更方便的计算。（3）由于两端的支撑，对于给定长度的结构，最大刚度。（4）要求保留较大的移动空间，较大空间。（5）需要较大面积的平面安装。（6）滑动件表面密封困难，容易污染。2.1.2圆柱坐标系机器人圆柱坐标机器人，R，和x坐标的三个坐标，其中R是手臂的径向长度，是手臂的角度位置，X是手臂在垂直方向上的位置。这种形式的主要特点是（1）易于想像和计算。（2）可插入空腔机。（3）空间定位更直观。（4）直线传动部分难以密封、防尘、防腐蚀。（5）手臂末端的空间可以被限制，不能到达柱或地板附近的空间。2.1.3极坐标系机器人极坐标机器人也被称为球坐标机器人，R，和坐标系。臂的旋转角度是支撑底座的臂的垂直轴线。由机器人形成的轨迹表面是半球形的。其特点是（1）工作区靠近中央支援处。（2）两个旋转驱动装置易于密封。（3）占地面积较大。（4）坐标系更复杂，更难以想象和控制。（5）直线传动仍存在问题。（6）有死区。2.1.4多关节机器人多关节机器人，它是基于相邻运动部件之间的相对角位移。坐标、和是坐标系，它是绕轴垂直角的基础，是水平线与第一臂之间的夹角，第二臂角相对于第一臂。机器人手臂可以达到大部分的球形体积的位置，和形状的面积，可以达到由两个臂的长度比。其特点（1）行动更灵活，工作空间更大。2关节传动易封尘。（3）工作条件较低，可在水环境中工作。（4）适用于电机驱动。（5）难以想象和控制，计算量大。（6）不适用于液压传动。直角坐标型 圆柱坐标型 极坐标型 多关节型 图2 工业机械手基本结构形式本课题要求机械手为直角坐标型。2.2驱动装置选择机器人关节的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.2.1液压驱动机器人的驱动系统采用液压驱动，有几个优点：（1）容易实现高水压（水压一般为2.56.3MPa的），体积小，可能会更好推力或扭矩；（2）介质的液压系统的压缩性小，平滑和可靠，并能获得更高的位置精度；（3）液压传动，动力、速度和方向都比较容易实现自动控制；（4）液压系统采用油为介质，具有防锈和自润滑特性，可提高机械效率，延长使用寿命。液压系统不足：（1）油粘度随温度的变化而变化，影响高温燃烧的工作性能和高温爆炸的危险性；（2）液体难以克服，液压元件泄漏需要更高的精度和质量，更高的成本；（3）需要相应的供应体系，特别是电液伺服系统需要严格过滤的设备，否则故障。液压驱动模式下的输出功率和更大的权力，可以构成一个伺服机构，大型机器人关节驱动器常用。2.2.2气压驱动与液压传动相比，气压传动的特点是：（1）压缩空气粘度小，容易实现高速；（2）利用压缩空气工厂集中的加油站没有加电设备；（3）空气介质对环境的污染，使用安全，可直接应用到高温作业；（4）气动元件的工作压力低，它也比液压元件的制造要求低。它的缺点是：（1）空气压力用0.40.6MPa的，以获得一个较大的力，就必须相对地增加的结构；（2）压缩空气大，表面光滑，可怜的速度控制很难实现精确的位置控制难度大；（3）压缩空气是一个非常重要的问题，处理不当级钢铁机件会生锈，造成机是人类的失败。此外，排气也能引起噪声污染。用于位置控制，采集，开关控制和顺序控制机器人气动驱动器。2.2.3电机驱动电机驱动，可分为普通交流和直流马达驱动，交流和直流伺服电机驱动器和步进电机驱动器。 通用的交，直流马达驱动器需要减速装置，输出扭矩大，但控制性能较差，惯性大，适合中重型机器人。伺服和步进电机输出转矩相对较小，控制性能好，可以实现精确的速度和位置控制，适合中小型机器人。在闭环控制系统中通常采用交流伺服电机，步进电机主要用于开环控制系统中。2.3 移动自由度设计机械手的升降运动是上下直线运动，实现末端执行器在水平方向和水平方向上的定位。普通直线传动主要由液压驱动、气动驱动、直线电机驱动、旋转电机和丝杠螺母传动组成。滚动丝杠螺母的特点有小摩擦力矩传动，传动效率高，结构紧凑，刚性好，精度高，寿命长等特点，已广泛应用于机电一体化系统和高精密滚动导轨，摩擦系数小，便于润滑，使用寿命长。因此，我们采用滚动丝杠螺母机构和滚动导轨副设计机械手。图2.3是一个直线运动单元。结构采用滚珠丝杠的安装，电机通过联轴器与滚珠丝杠轴连接，滚珠丝杠轴承的两端通过螺母固定在底座上。当电机转动时，滚珠丝杠轴由联轴器驱动，驱动滚珠丝杠副沿直线滑轨方向作直线运动，实现一个直线自由度。1.直线滑轨 2.滚珠丝杠副 3.工作台 4.联轴器 5.步进电机图2.3 直线运动单元结构图本次设计的机械手大致示意图 :初选丝杠的基本技术参数，如表2-1所示。表2-1 丝杠轴的基本技术参数名称公称直径螺距数值25mm5则以上参数可得：螺旋升角当量摩擦角滚珠阻力矩上式中，表示摩擦系数，Q表示可承载丝杠轴面的平均直径，因而取丝杠螺母内外径的平均值，取为，所以：丝杠所受力矩安全系数2，则电机所输出的最小转矩为由上可知，此升降自由度的驱动电机选择86HS35型两相混合式步进电机。2.4 滚珠丝杠选型设计与计算（1）滚珠丝杠副具有传动效率高、运动平稳、精度高、经久耐用、同步性好等特点。首先滚珠丝杠的工作条件：连接装置（四关节）质量m1为4kg，工件（末端执行部分）质量m2为2kg，行程长度Ls为360mm，最大速度V为20m/min，加速时间t为0.5s，步进电机转速1250r/min，导向面摩擦系数为0.003，步进电机转动惯量Jm为0.8N.M，丝杠传动精度0.03mm，额定工作寿命时间Lh为10000h。（2）丝杠导程精度的选择针对实验室环境和经济的要求，对滚珠丝杠的选择+ 0.3mm C7的定位精度，。（3）滚珠丝杠的导程及长度选择由表2-3可知，电机转速为1250r/min，升降关节的直线运动速度为20m/min时，滚珠丝杠的导程为，查现代机床设计手册，因此必须选择5mm。另外，行程长度（有效）为360mm，加上两端末端长度100mm，螺母假定长度为40mm，所以可得丝杠长度为500mm。（4）丝杠直径的选择可知，由丝杠的长度及导程P=5mm，可选得丝杠直径为20mm。（5）最大轴向负荷的计算加速度： （2-20）各状态下的受力情况如表 2-7 所示表2-7 各个状态的受力情况表作用在滚珠丝杆上的最大轴向负载为：。计算载荷求解：根据表2-8所示：选取，。表2-8 求解载荷的参数表（6）支撑方式的选择由于丝杠行程360mm，最高速度20m/min，所以丝杠轴的支撑方式选择固定-支撑方式。（7）额定动载荷计算计算寿命： =（2-22）（8）滚珠丝杠副选择按滚珠丝杠副的额定动载荷等于或稍大于的原则，选THK轧制无预压型滚珠丝杠BTK2005-2.6，Ca=6KN。BTK2005-2.6的参数主要为：丝杠轴外径d=20mm，导程P=5mm，钢球中心直径dp=20.5mm，沟槽谷径d1=17.2mm，基本额定载荷Ca =6KN，C0a=16.5KN， 刚性K=150N/m；螺旋升角为3.64。（9）滚珠丝杠的刚度验算导程的变形取决于工作负荷和扭矩，因为两者之间的相互作用，导致一定程度的偏差，所以在实际过程中，取，这样能保证在最不利的情况下预测最大的导程变形量。所以有：pp（2-23）式（2-23）中，A为丝杠截面积，；为丝杠的极惯性矩，；G为丝杠切变模量，对钢G=83.3GPa； （2-24）在式（2-24）中，为平均工作负载，表示摩擦系数，T表示转矩，取摩擦系数为0.0025，则=840； （2-25）则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为 （2-26）通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的1/2，即： （2-27） ，该丝杠满足刚度要求。（10）效率验算滚珠丝杠副的传动效率为: （2-28）要求在 90%95%之间，所以所选的丝杠副合格。（11）滚珠丝杠副的使用及注意事项在本文中，整体垂直放置在小臂螺栓载荷的径向载荷，还要承受轴向负荷的一小部分（轴承深沟球轴承的选择），但径向力瞬间会产生在螺纹接触面应力集中使用的永久性伤害，所以在选择避免重量和惯性大的部分。滚珠丝杠应注意以下几点：限位开关：在300mm的有效行程滚珠丝杠设计垂直方向上，可以基本满足要求，但也对限位开关两端的螺丝，防止螺丝螺母。垂直运动的平衡点：在系统的设计中，虽然传动效率达到了基本要求，但滚珠丝杠不能被锁紧，所以必须将执行中的部分执行关系用到平衡，以防出现逆运动学。第三章 升降关节总体结构分析通常用手机构实现的升降机构主要有以下几种：气缸升降、齿条齿轮机构、滚珠丝杠。气缸是将压缩气体的压力能转化为机械能的气动执行机构。气缸具有往复直线运动的作用，但油缸可提供较小的力，且不能达到稳定转速的效果，行程有限，不宜长距离吊装。齿轮齿条机构是将齿轮的圆周运动转化为直线运动。然而，由于齿轮的制造和安装精度高，精度高，齿轮的振动和噪声过大，精度低。滚珠丝杠与旋转运动一样为直线运动，它是最常用的精密机械传动部件。本实用新型具有精度高、可逆性强、效率高、摩擦阻力小、运转平稳、无噪音的优点。由于滚珠丝杠是利用滚珠运动，使起动力矩很小，不会出现爬行等滑动运动现象，保证精确的微量进给。通过对上述3种传动方案的比较，最终选择滚珠丝杠作为关键传动方式。3.1滚珠丝杠部分支持螺杆轴固定支架，结合设计要求进行设计，在两端的螺杆上支持深沟球轴承，深沟球轴承主要承受径向载荷，本设计主要集中在径向载荷满足设计要求。在实际生产中，成对安装的深沟球轴承，轴承在使用抗加载模式的过程，具有承载优势可以达到所需要的间隙和预紧水平；轴承的刚度；有足够的间隙螺杆轴的热膨胀可以调整以防止轴向运动；动态。考虑设计的螺杆是垂直放置的，长度越大，工作负荷越大，对刚度的要求也比较大，所以选用防荷方式。在轴承预紧力的分别处理两端极限轴向运动的自由度，首先应考虑工作温度，当温度过高时，由于轴承与端盖之间的轴向间隙很小，所以除了热变形，轴的条件下，还必须考虑预留间隙的大小，如果太大，线会影响下轴的轴向力。因此，对双支点单向固定支架的选择，基本结构相似，如图3-1所示。图3-1 采用深沟球轴承的双支点各单向固定轴承的选型：根据轴承方向选择轴承类型，应注意轴向载荷与径向载荷的主要关系，结合轴承的设计，主要承担径向载荷、轴向载荷和小深沟球轴承可满足设计要求。假设径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承径向游隙较大时，具有角接触轴承的性能，能承受轴向载荷，深沟球轴承摩擦系数小，极限转速也很高。从机械设计手册中，根据螺杆轴的直径确定轴承的基本尺寸，由前表明，丝杠轴直径为20mm，可以选择6003型轴承的代码（新代码）的深沟球轴承，基本尺寸见表3-1。滚动轴承的检查：由于滚动轴承引起的应力失效，应进行相应的修复和保护。润滑可以减少摩擦、热、振动和防止生锈，最大的作用是降低轴承的接触应力寿命，这也是一个很大的安全。对于轴承寿命，定义为轴承的寿命相对于其他轴承的革命。现在检查深沟球轴承的设计。首先确定径向载荷和径向载荷轴承。表3-1 6003深沟球轴承参数表由表3-1可知，6003型的深沟球轴承的基本额定动载荷为；基本额定静载荷为；所以，轴承所承受的径向载荷为=49.8=39.2N；轴承所承受的轴向负载为=16.2N。考虑到轴承在实际应用中，往往承受径向载荷和轴向载荷，因此在寿命计算中，必须具有实际荷载，并确定一致的基本额定动载条件下的等效动载，首先确定等效动荷载。载荷系数的选择，可由表3-2得到。表3-2 当量动载荷P的载荷系数查机械手册得X=1，Y=1.65；查表 2-9 得=1.1。所以当量动载荷为： （3-1）滚动轴承的寿命可由基本额定动载荷和等效动载荷确定，轴承转速n=500r/min，寿命系数取=3。则根据寿命公式： （3-2）可见，选用的轴承能满足丝杠轴的高精度运动要求。滚珠丝杠的选型：选择丝杠轴直径：20mm；导程：5mm的公称型号为BTK2005-2.6的轧制滚珠丝杠。3.2线性滑轨部分结合的HGH-CA型线性滑轨选择银HIWIN公司设计的结构特点，根据选定的导轨宽20mm的规格，导轨长度为360mm，引导好、操作方便、运行稳定、良好的耐磨性，足够的刚度，对温度变化影响小的特点，结构工艺性好等的模型的指导，满足设计要求。第四章 机械手控制系统简述对于机械手的控制系统，通过分层概念来予以阐述，具体见图4-1。图4-1 机器人的分层控制图如图4-1所示，机器人可以通过指令界面获得操作员，以教学的形式：自然语言、人的语言教学、教学机器人、命令语言和计算机程序指令通过键盘。在“理解”的第一个机器人指挥；其次，作出适当的行动，相应的“任务”，即，任务规划；最后，根据任务分解的移动机器人是行动计划。机器人路径规划，主要针对各关节轨迹的规划与设计，内容的实现；伺服控制。4.1机器人控制系统的特点和要求机器人是一种特殊的自动化设备，不同于一般的自动化设备，有自己的控制系统，介绍了机器人的控制要求和特点：（1）根据控制对象，不同于一般的自动化设备，控制，控制机器人的控制对象更为集中，因为机器人是一个非线性系统，是一个系统，将与结构、改变传动部件，传动的动力学参数和位置会改变，关节运动和变化。（2）多轴协调运动轨迹控制是机器人控制的能量，主要特征的力，力矩自动运动，智能设备，机器人完成工作是一项综合性的工作，与预期的路径一致的工作，我们必须使各关节的终端控制，他们协调的工作，如动作轨迹的协调，等等。（3）位置检测装置，通常安装在驱动轴上，所以有很高的转速范围在半闭环系统，大多数机器人开链传动机构间隙，导致总是在机器人定位精度下降，所以必须保证位置精度高，速度控制范围大。（4）操作，需要有良好的人机界面，而不是运行一个完整的底层控制器的设计和编程算法可以设计成一个简单的语言的用户，此外，它应被视为硬件、软件的成本，可以用更完整的伺服控制系统的性能。因此，机器人控制系统的设计是一个复杂、灵活的过程，不同的机器人控制系统是不同的，设计一个实用、可靠的控制系统，稳定型是最基本的要求。4.2机器人控制的分类根据不同的分类方法，机器人控制方式可以有不同的分类，如表4-1所示。表4-1 机器人控制的分类方式4.3运动控制系统的硬件部分4.3.1步进电机控制方案用于步进电机控制选项的存在，考虑到实验室现有设备的基础条件，利用运动控制卡控制步进电机，与上位机的控制模式，结合运动控制卡，具有人机交互界面，实现控制过程的可视化。此外，大量的运动控制卡的运动控制功能，可根据实际要求，为实现电机的运动。运动控制卡一般采用PCI总线的PC机的模式，没有任何跳线操作，可自动生成的资源配置功能，输入和输出信号，均采用光电隔离，大大提高了可靠性和抗干扰性。此外，运动控制卡的存储库的功能，例如：大量的初始化函数，脉冲输入/输出设置功能，移动速度设定功能，单轴运动控制函数，线性插值函数和两周的圆弧插补功能；运动控制卡还可以设置梯形速度曲线，S形速度曲线，因为运动控制卡是如此丰富实用的功能，和两个时间的发展具有重要意义，不仅可以通过不同的途径和方法了，而且缩短了开发周期，提高效率。开放式的结构使运动控制卡的使用，不同的应用为例，对于不同的数控设备，其高性能，模块化的灵活性优势得到充分利用。考虑到实验室现有的设备，同时考虑经济性和
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