文档包括:
说明书一份。40页。17300字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
计划周记进度检查表一份。
图纸共11张，如下所示
A0-装配图.dwg
A2-夹持器驱动缸.dwg
A2-底座.dwg
A3-夹持器.dwg
A3-步进电机.dwg
A3-活塞杆.dwg
A3-活塞杆连接块.dwg
A4-定位块.dwg
A4-导向杆1.dwg
A4-导向杆2.dwg
A4-转动装置.dwg
毕 业 设 计论 文 任 务 书
一、题目及专题：
1、题目 工业机器人设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
工业机器人对于人类来说是当今世界最为突出的发明之一，人类对机器人深入的进行研究。在上个世纪的70年代以后，计算机技术、控制技术、传感技术和人工智能技术的迅速发展，工业机器人的研究也进入了高速发展的阶段，成为综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的一项技术。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。
本课程通过对工业机器人设计，帮助自身加深对的理解和提高对其专业知识机械原理、机械设计、材料力学机器人、传动、实体建模、有限元分析等方面的相关内容的运用能力。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
①了解工业机器人设计原理，国内外的研究发展现状；
② 完成工业机器人设计的总体方案设计；
③完成有关零部件的选型计算、结构强度校核及气动系统设计；
④熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸，折合A0不少于2.5张；
⑤完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料1篇 。
摘 要
在生产过程工业机械手是模拟人手动作的机械设备，它可以替代人工搬运重物或单调，在高粉尘，高温，有毒，易燃，放射性和其他相对较差的工作环境。机器人可用于在生产过程中的自动化抓住并移动工件自动化设备，它是在生产过程的机械化和自动化，开发出一种新的类型的设备。近年来，随着电子技术，特别是计算机的广泛使用机器人的开发和生产的高科技领域已成为迅速发展起来的一项新兴技术，它更促进机器人的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能够代替人类完成危险、减轻人类劳动强度、重复枯燥的工作，提高劳动生产力。
本设计是关于三自由度的圆柱形机械手。利用Auto CAD软件对制件进行设计绘图。其包括夹持器、小臂、大臂和底座。明确合理的设计思路，确定了机械手工作原理并对然夹持器、气缸、步进电机、轴承进行了校核计算并附带了简图并对零件的质量、重心、惯性主轴和惯性力矩进行辅助设计计算，可以大大减轻在设计过程中繁琐计算及校核步骤。
关键字：机械手，气缸，校核。
Abstract
Industrial manipulator is the mechanical equipment which is used in the production process and simulate to the behave of hands with electrical integration. It can carry heavy objects and work in the harsh environment which is high temperature, poisonous ,full of dust, flammable and combustible monotonous and full of radioactive substance instead of people. Manipulator is a automatic device which is used in the automatic production process and it can carry and move things. It is a new device which is developed in the mechanization and automatic production process. In recent years , with the widely used of electronic technique especially the electronic computer. The research and production of robot has became a new technology which is developing rapidly in the high-tech industry . It promotes the development of manipulator. It makes the combination of the manipulator with mechanization and automation become easier . Manipulator can complete the dangerous and boring work instead of people. It can reduce labour intensity of people and raise the labour productivity .
This design is a cylindrical manipulator which is related to delta degrees of freedom. It designs and draws the picture with Auto cad software ,it includes holder, a small arm, the big arm and the base. The clear and reasonable thinking determines the working principle of the manipulator . This also checks and calculates the holder, cylinder, stepper motor and bearing. Apart from this , it contains some pictures and design and measure the quality , barycentre principal axis of inertia and force of parts. It can greatly reduce the complicated calculation and check in the design process.
Keywords: robot, cylinder, checking
目录
摘 要 III
ABSTRACT IV
目录 V
1 绪论 1
1.1 本课题研究的内容和意义 1
1.2 国内外发展概况 1
1.3 工业机械手设计内容 2
1.4 机械手设计的作用 2
1.5 工业机械手的分类和组成 2
2 手部的设计 5
2.1 机械手设计参数和运动方案 5
2.1.1 运动方案 5
2.1.2 驱动系统和位置检测装置的选择： 5
2.2 手部设计的结构和计算 6
2.2.1 机械手的基本要求 6
2.3 手部力的计算 7
2.3.1 夹紧力的计算 7
2.3.2 手爪驱动气缸的设计 8
2.3.3 手部误差的分析 10
3 机械手臂的设计 12
3.1 机械小臂设计 12
3.1.1 小臂驱动力的计算 12
3.1.2 小臂驱动气缸的设计 13
3.1.3 气缸筒壁厚 的计算 14
3.1.4 气缸的选用 14
3.1.5 校核活塞的稳定性 14
3.1.6 小臂刚度校核 15
3.1.7 端盖的连接方式及强度计算 15
3.2 大臂的结构设计 17
3.2.1 大臂的结构和要求 17
3.2.2 驱动力的计算 17
3.2.3 大臂驱动气缸的设计 17
3.2.4 气缸的选择 18
3.2.5 校核活塞的稳定性 18
3.2.6 大臂刚度校核 19
4 驱动系统设计 20
4.1 轴承的设计 20
4.1.1 轴承的选择 20
4.1.2 轴承的计算： 20
4.1.3 轴承的寿命校核： 21
4.2 电机的基本情况和选择 22
4.2.1 电机的选则与计算 22
4.2.2 注意事项 23
4.2.3 工作原理 24
4.2.4 步进电机的特点 24
4.3 谐波减速器 24
4.3.1 谐波减速器的简介 24
4.3.2 谐波减速器的设计 25
4.4 腰座的结构 26
5 总 结 28
致 谢 29
参考文献 30
附 录 31
课题来源
自拟
科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）
机器人是二十世纪人类最伟大的发明之一，人类对于机器人的研究由来已久。上世纪70年代之后，计算机技术、控制技术、传感技术和人工智能技术迅速发展，机器人技术也随之进入高速发展阶段，成为综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机器人技术的研究在经历了第一代示教再现型机器人和第二代感知型机器人两个阶段之后进入第三代智能机器人的发展阶段。
机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产率。机械手越来越广泛地得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。
此外，医疗机器人是目前国外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一,其发展前景非常看好。近年来,医疗机器人技术引起美、法、德、意、日等国家学术界的极大关注, 研究工作蓬勃兴起。二十世纪九十年代起，国际先进机器人计划已召开过的多届医疗外科机器人研讨会己经立项,开展基于遥控操作的外科研究,用于战伤模拟手术、手术培训、解剖教学。欧盟、法国国家科学研究中心也将机器人辅助外科手术及虚拟外科手术仿真系统作为重点研究发展的项目之一在发达国家已经出现医疗，外科手术机器人市场化产品，并在临床上开展了大量病例研究。韩国和新加坡的机器人密度(即制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量)居世界第1-3位，包揽了前三名。西欧的意大利、法国、英国和东面的匈牙利、波兰等，机器人制造业及应用机器人的情况都有很大发展
研究内容
（1） 了解工业机械人的工作原理，国内外的研究发展现状。
（2） 完成工业机器人的总体方案设计（包括行走机构，回转机构、夹持结构）等。
（3） 完成有关零部件的选型计算、结构强度校核计算；
（4） 熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸，折合A0不少于2.5张。
（5） 完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料1篇。
拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
工业机器人目前已成为大规模制造业中作自动化生产线上的重要成员。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。
本课题属工程设计类课题，要求完成工业机器人的总体和零部件结构设计。通过本设计，可以帮助学生加深对本专业的相关知识理解和提高综合运用专业知识能力。
研究计划及预期成果
研究计划：
2012年11月12日-2012年12月25日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料。填写毕业设计开题报告书。
2013年1月11日-2013年3月5日：填写毕业实习报告。
2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改毕业设计开题报告。
2013年3月15日-2013年3月21日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。
2013年3月22日-2013年4月11日：分析全自动机械手中“臂”机构的基本原理，基本理论及方法；全自动机械手中“臂”机构的传动设计及基本设计计算。
2013年4月12日-2013年4月25日：全自动机械手中“臂”机构的设计、结构图、装配图设计；全自动机械手中“臂”机构传动分析研究。
2013年4月26日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。
特色或创新之处
（1）结构紧凑，工作范围大而安装占地小。
（2）具有很高的可达性。可以使其手部进入像汽车车身这样一个封闭的空间内
进行作业，而直角坐标型的机器人就不行。
（3）因为没有移动关节，所以不需要导轨。转动关节容易密封，由于轴承件是
大量生产的标准件，则摩擦小，惯量小，可靠性好。
（4）所需关节驱动力矩小，能量消耗少
已具备的条件和尚需解决的问题
（1）通过参考大量的文献，掌握课题研究的背景，调研国内外有关课题研究方面的现状、发展和应用情况，发现全自动机械手中“臂”机构设计中的问题，明确课题研究的目的、意义、任务及内容。
（2）学习和掌握全自动机械手实现手术的相关方法和技术，并结合课题实际分析各种相关方法和技术的优缺点，以便确定方案和设计内容
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