Puma机器人结构设计
23页 10687字数+说明书+开题报告+6张CAD图纸
Puma机器人结构设计开题报告.doc
Puma机器人结构设计说明书.doc
大臂.dwg
大臂装配图.dwg
总装图.dwg
腰部总装图.dwg
腰部装配图.dwg
装配图.dwg
目 录
1. 课题分析1
1.1简介1
1.2课题意义2
1.2.1机器人技术研究的发展状况2
1.2.2搬运机器人经历的三个进程2
1.2.3三代物料搬运机器人共同特点2
1.3课题的设计工作任务要求2
2. 机械方案设计分析3
2.1 具体设计要求分析3
2.1.1总体方案拟定设计方案3
2.1.2工作载荷3
2.1．3运动参数3
2.2 工作原理分析3
2.2.1 运动原理分析3
2.2.2 力传递分析（主动件到执行件）4
3. 设计组成要素分析选择4
3.1 基本组成结构4
3.2 动力分析5
3.3 传动部件分析6
3.3.1 轴的强度计算6
3.3.2 电机的选择7
3.4 执行部件分析8
4. 机械零件设计计算11
4.1机械零件设计计算11
4.1.1机器人的组成及各部分关系概述11
4.1.2 机器人系统组成11
4.1.3 机器人结构简图和机器人的外形图12
4.1．4 机器人主要技术性能参数13
4.2 机器人运动时执行件的载荷计算，动力参数计算14
结 论18
谢 辞19
参考文献20
摘 要
在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。而机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。自问世以来，倍受世界各国的关注，并广泛应用于各行各业。机器人作为机器人学的一个重要分支，其研究工作始于20世纪60年代。机器人的最成功应用是动化生产系统中的物料搬运，用于完成机床之间、机床与自动仓库之间的工件工具传送等点位作业。本论文研究的是根据设计内容和需求确定机器人，利用电机驱动和三轮全向轴来实现机器人的运动；利用另一台电机驱动皮带，从而使与方块滑行轴套连在一起的手臂实现上下运动。与具有同样功能的固定基座搬运机器人相比，具有更大的工作空间和和负载车重比。
本文对机器人的结构设计进行重点研究。通过结构选型分析，并对该载体进行了运动分析，进而确定了机器人系统的控制方案。在这一控制方案中完成了所要求的任务与要求。
关键字： 机器人 搬运 结构设计
ABSTRACT
In industry, automatic control system has a wide range of applications such as industrial automation, machine control, computer systems, robotics. The robot is a relatively new electronic equipment, it is beginning to change the face of modern industry. Since its inception, and has never concerned about the world and is widely used in industries. Mobile robot as an important branch of robotics, the research began in the 20th century 60s. The most successful application of mobile robot is moving production of material handling systems for the complete machine, between machines and automatic warehouse transfer between the workpiece tool such as point and work.
Of this thesis is based on the content and design of robot needs to determine, using motor-driven three-axis to achieve omnidirectional robot; use another motor drive belt, so that together with the box, slide the sleeve arm up and down movement to achieve. And has the same functions than the fixed base handling robot, with more work space and weight and the load ratio.
In this paper, the structural design of the robot carry out focused research. Through the selection of structural analysis and dynamic analysis of the vector, and then determine the robot's control program. In the control program completed the required tasks and requirements
Keywords: robot transportaion structural design
机器人，机器人一词来自于1920年捷克的一个科幻内容的话剧。剧中的一个人物名字叫“Robota”,是一家公司发明的形状像人的机器，可以听从人的命令做各种工作。该剧轰动一时，从此以后，人形机器的科幻小说层出不穷，所以受影视宣传和科幻小说的影响，人们往往把机器人想象成外貌与人相似的机器和电子装置。但现实并非如此，特别是工业机器人，与人的外貌毫无相似之处，所以在工业应用场合，经常被称为“机械手”。有关机器人的定义随着时代发展不断发生着变化，但工业机器人的定义已经被基本确定，根据国家标准，工业机器人被定义为“其操作机是自动控制的，可重复编程、多用途，并可对3个以上轴进行编程。它可以是固定式或移动式。在工业自动化应用中使用”，其中操作机被定义为“是一种机器，其机构通常由一系列互相铰接或相对滑动的构件所组成，它通常有几个自由度，用以抓取或移动物体（工具或工件）”。所以工业机器人可以认为是一种拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置，它可把任一物件或工具按空间位置姿态的要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求，机器人最早应用于汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。机器人自20世纪60年代问世以来，经过了40多年的发展，已广泛应用于各个领域，成为航天航空、深海探密，及制造业生产自动化的主要机电一体化设备。 操作臂的基座被固定在地板上。这就决定了它们只能在有限的工作空间内完成操作任务。另外，由于采用串联机构作为操作臂，使得负载与机器人机体重量的比值很小，而且运动误差会通过各个关节被不断累加，导致操作臂精度下降，这些情况极大的限制了物料搬运机器人的应用。
2. 机械方案设计分析
2.1 具体设计要求分析：工作载荷、运动参数要求
2.1.1总体方案拟定设计方案
在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能实现的技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。本次设计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需求确定机器人，利用电机驱动和三轮全向轴来实现机器人的运动；利用另一台电机驱动皮带，从而使与方块滑行轴套连在一起的手臂实现上下运动
2.1.2工作载荷
（1）车的载荷20kg
（2）升降载荷 手臂4kg+载物1kg=5kg
（3）车身重15kg
2.1.3运动参数
（1）运行速度 1米/秒
（2）手臂上下速度0.5米/秒
2.2 工作原理分析
2.2.1 运动原理分析
1．工作原理
移动机器人具有全向运动能力的关键在于其全向轮系结构(全向轮系的基本构造是大轮边缘套有侧向小轮!这样机器人在横向移动时始终保持与地面为滚动摩擦!大大减少移动阻力(目前!全向轮结构主要有2种’(一种为互补结构!这种结构运行稳定!始终有一个小轮的边缘可以着地!轮子的宽度较宽!承载能力强!但会给空间布局带来一定影响!另外着地点会内外交错!这样对机器人的旋转会造成非线性影响!使机器人在运动方向上有所偏移(另外一种是非互补结构!大轮外缘使用较多的小轮!这种结构轮子的宽度可以比较小!并且着地点始终在一个圆上!不会对机器人带来非线性影响!但是!由于2个小轮之间有间隙!所以轮子的直径在运动中会有变化!机器人的上下振动会比较大!并且其承载能力不如前一种结构大(其直径的变化幅度为) (1)
公式中!n 小轮个数这2种轮系相比较!从控制精确性和结构紧凑角度分析!第2种较好(但考虑到中型组机器人体积大!重量重的特点"对结构紧凑要求不像小型组机器人要求那么高"而对承载能力却有一定的要求"虽然第1种轮系在机器人旋转时存在非线性影响"但这一点可以通过视觉反馈进行修正。因此我们采用了互补结构的第1种轮系。设计时"在强度许可的情况下"使相邻两小轮的互补重叠区尽量宽"这样机器人在运动中更加平稳。
2．升降工作原理
电机通过减速箱增大扭矩输出带动同步带转动将重物提升到高处。
3．手臂工作原理
插入重物中心孔来达到目的
川公网安备: 51019002004831号