压铸产品取件机器人结构设计及强度分析（全套CAD图纸+设计说明书+翻译）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：660799
类型：共享资源
大小：11.44MB
格式：RAR
上传时间：2016-06-12
上传人：hon****an
认证信息
个人认证
丁**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
30
积分
- 关 键 词：
-
压铸
产品
机器人
结构设计
强度
分析
- 资源描述：
-
摘 要
由于压铸车间环境恶劣，对工人身体健康危害极大，因此压铸生产中取件动作通常是由取件机器人完成的。但是传统取件机器人多为三自由度机械手，功能单一，对不同零件的适应能力较差，无法满足多种零件生产的需求。基于此本文借助三维设计软件及有限元分析软件，设计并分析了一台用于压铸车间自动取件的关节式六轴工业机器人。
本文所做主要工作为六轴机器人的结构设计及关键部件的强度校核。通过查阅资料以及根据实际工作需要，确定了该机器人的性能参数和初步设计方案。通过设计计算，选定合适的伺服电机和减速器。通过仿真和强度计算，设计出各个零部件模型，并与伺服电机和减速器模型进行整体装配，实现了运动仿真。
将机器人腰部关节与大臂模型导入ANSYS软件，对这两个关键部件进行静力校核以分析其强度及变形情况，并根据分析结果对杆件进行优化。在此基础上，运用D-H参数法建立了六轴工业机器人的数学模型，推导了运动学正、反解的方程，并在Matlab中对方程进行了求解，为将来进行轨迹规划奠定理论基础。通过对压铸产品取件机器人进行仿真建模及分析，结果表明机械性能基本满足设计要求。
关键字：工业机器人、结构设计、ANSYS分析、运动学仿真
- 内容简介：
-
1 中国机器人技术发展 报告 摘要 ：近些年来，机器人技术取得了长足的进步。这篇文章摘取了一些关于中国机器人学研究及发展的图片，尤其是在工业机器人、专用服务机器人及家用服务机器人领域。此外，针对新型机器人产品发展过程中的低效率难题，提出对模块结构，中间件和关键功能模块构建统一的平台和标准，从而提高中国机器人企业的全球竞争力。 关键字 ：工业机器人，专业机器人，家用机器人， 功能模块 1 前言 众所周知，制造业及技术正面临经济全球化的挑战，尤其是在绿色制造技术、高集成制造技术、信息制造技术及极端环境下的制造技术。为了保持在全球舞台上的竞争力，未来的工业制造必须把最高的生产力和灵活性与最小的生产设备生命周期成本及熟练的劳动力结合在一起。 自 1970 年以来，机器人已经被引入以协助工人完成某些任务，比如汽车装配，电子设备，金属及塑料件加工以及处理各种半成品。信息技术、通讯技术和机器人自动化技术的使用已经成为了提高生产率，创造就业资格，从而提高制造业竞争力的关键技术。此外，机器人常常代替人 去做繁琐甚至危险的工作。通过机器人的应用，产品质量和人们的健康也得到了提升。因此，机器人在全球范围内的需求一直在增加。截至到 2010年底，大约有 1200台工业机器人在全球范围内的工厂工作 1。 伴随着在汽车行业和其他行业，如电气 /电子工业，化学工业，金属工业，食品 、 饮料行业的投资加大， 计部门估计 2007 年全球工业机器人投资将会增加 10%左右。 如图 1所示。 进入 21 世纪，对很多国家尤其是日本，欧洲 等 国家来说，人口老龄化是一个非常急迫的问题 2。 人口出生率的下降，在日常生活中照顾老年人口的需要以及 劳动力短缺的问题扩大了机器人的工作区域。与此同时，随着工业 术，控制技术，组件性 2 能的发展，机器人的机械性能得到了大幅改善。因此，它已经具备足够的智慧和力量来为人们日常生活服务 3。 图 1全球工业机器人统计报告（从 鉴于机器人在未来生活中扮演的重要角色， 它一直是 政府和企业资助研究的主要课题 4。 在美国，有数个由美国国防部资助的发展军事机器人的计划，包括自主机器人计划，联合机器人程序，无人机地图，无人水下航行器等 5。 此外，微软提出了一个新的概念 。 那就是机器人与早期的 提供一个共同的平台，即微软机器人工作室，以支持不同的客户，硬件和应用 6。 在未来，每个家庭拥有自己的机器人不再是梦想。 欧洲于 2007年 1月开始第 7研究框架计划。全部预算达到了 760亿欧元，执行时间为从 2007年到 2013年 7。此外，在机器人技术和应用领域有一大批有代表性的综合性项目，如 和 为亚洲最大的机器人市场，日本政府和企业开始极端条件下的机器人计划，微机器人计划，人形机 器人计划，原子项目以开发不同类型的机器人和技术 8。 韩国也开始了先进的机器人技术计划和个人机器人技术方案，以此来开发工业机器人，家用机器 3 人和特种机器人 9。 2 中国机器人发展趋势 中国制造正向持续创新型转型，并将工艺、生产设备和服务视作提高其全球竞争力与人民生活水平的关键因素。在机器人领域的研究和开发力度将强有力的为中国经济增长和就业创造新的机遇。 与此同时，中国的机器人技术在近些年里取得了巨大进步。国家中长期科学和技术发展规划纲要“（ 2006确表示中国服务机器人的发展战略，中国应研究通用的基础技术，如设计方法，制造过程，智能控制，系统集成等。在政府支持下，一些机器人企业，新松集团，博时集团，智通机器人公司，正在快速发展。此外，一些合资企业，首钢安川机器人公司， 机器人制造公司，也都成长于中国。此外，一些来自大学的高科技公司也专注于机器人高科技新产品。 从使用范围的考虑，中国机器人研究领域主要有三个方向，包括工业机器人，专业服务机器人和家庭使用机器人。 业机器人 作为亚洲第三大机器人市场，中国机器人投资一直在快速增加。在 2006年，约安装 5800台工业机器人，较前一年增长 29%。工业机器人已主要用在汽车行业和电气 /电子行业，包括他们的供应链，占机器人总销售的 60%以上。为了提高产品的竞争力，许多机器人企业加大投入来着重开发核心技术和具有自主知识产权的部分，如图 2 所示。海尔集团已经取得了每年出售超过 1000 台的工业塑料成型机器人的产品和销售额。近年来，企业投入更多的技术力量和资金来启动关于汽车及零部件生产线集成制造软件项目的研究，并取得了一些进展 。 作为一个发展中国家，中国开始了多项国家重大项目，以改善基础设施，这需要一些可以在特殊环境 下工作的特殊的工业机器人着眼于国家重大工程需求，一系列特殊工业的机器人的被开发以取代国外产品，如燃料管道检测机器人和电力维修和操作的机器人等。在西气东输工程中，燃料管道检测机器人沿轨道探测 4 海底油气管道，以确保安全和保持石油天然气输送过程中的低环境污染。 图 2点焊机器人和装配机器人 业使用机器人 机器人可以为士兵在战场上提供保护，并且在一些极端环境比如灾区、有毒泄漏区域、核泄漏区域代替人们进行处置。它扩大了人们的工作条件和改善了人们居住条件。因此，更多的多专业用途的机器人出现在我们的日常生活中。截至2006年底，全球已安装约 40000台用于专业使用的机器人。其中，超过 9000台应用在防御，救援和安全方面，在专业使用机器人总数中占据最高的比例。此外，在 2010年它还将在防御、救援和安全方面继续保持高增长。如图 3所示 。 图 006年底之间专业使用机器人的销 售的的比较和（从 2007的预计销售 5 对于中国来说，以人为本是制定政策和研究方向的核心思想。人们生活条件改善和安全是机器人研究的首要问题。因此，专业使用机器人的研究可以分为两种类型：一种是用于人们安全，另一种是用于改善人们生活条件。 为了提高人们的安全标准，一系列用于石油化工，矿山和灾难救援，反恐和反暴力的专业使用机器人被开发。通过这些机器人的帮助，人们可以拥有一个生活和工作得安全环境。由中国开发的反恐和反暴力的机器人已被用于人民代表大会的安全检测，并协助警方来保证 2008年 北京奥运会和 2010年上海世界博览会的安全，如图 4所示。此外，中国已经把更多的注意力放在发展专业用途的机器人上，以帮助人们在极端环境下做出科学研究，包括用于在水下，冰层，油气田工作的机器人。着眼于极地极端的环境中，提出了一种制造小型无人飞行器的建议。在 2007年 10月，在南极它成功地实现了科学研究，制作了一份详细的关于南极中山站周围冰盖温度的调查表，如图 5所示。 健康是人们生活条 件的重要指数，因此外科手术机器人是专业使用机器人的一个重要分支 。 图 6外科手术机器人和骨科机器人 图 4 反恐 机器人 图 5 极地 用小型无人机 6 在中国越来越多的外科手术机器人被使用以期提高高精密先进医学技术设备的水平。通过手术机器人，手术的精确度得到了稳定提高，且手术成本作出相应递减。 脑外科手术机器人可以为医生精确的提供所需要的位置，并且成功进行了 2000多例临床应用。通过坐标变换，骨科机器人已经成功应用于为 50个临床病例进行远端钉孔锁定，减少 X 射线辐射剂量并且缩短了手术时间，如图 6 所示 用机器人 中国是一个制造业大国，拥有坚实的产品制造基础。广东， 江苏和浙江省如此多的生产玩具，医疗保健和家用设备的工厂以至于为家用 机器人的推广打下了坚实的基础。 通过基础技术的提高，中国在家用机器人市场占据了较好的市场份额。 与传统的工业机器人相比，家用的机器人需要工作在常见的生活条件，其中充满了突发障碍。 由于很难对真实环境做一个精准的预测，因此家用机器人需要有足够的智慧和移动性来为人们服务。 图 7 人形 机器人和教学机器人 国家中长期科学和技术发展规划纲要“（ 2006确表示中国服务机器人的发展战略，中国应研究通用的基础技术，如设计方法，制造过程，智能控制，系统集成等。 因此，家用机器人的发展可以分为两个层次：高层是先进技术的发展，包括仿人机器人样机，智能控制系统，和组件。此外，开发老年人用系列产品残疾 7 人用辅助机器人，包括智能轮椅，智能行走援助机，康复运动机器人，多功能护理床等低层是低成本家用机器人的发展，其中包括先进的教育机器人和竞赛机器人，智能玩具，娱乐机器人，网络娱乐机器人，等等这两个层次有不同的侧重点。高层侧重新技术和组件的积累， 低层侧重于产品应用。高层发展起来的技术可以用于提高低层产品的智能性。 3 机器人模块结构 伴随着老年社会的到来，为人们日常生活服务的机器人将会有巨大市场，比如说医院、福利设施、家庭等地方都需要大量这类机器人。然而，对于服务机器人的要求因用户的不同而不同。机器人企业必须改变按订单生产的业务模式，以满足市场需求。 因为当前的机器人有它自己的结构和控制软件所以制造机器人是非常复杂的。机器人企业需要耗费大量的工作，选择组件，设计功能，为组件编写不同的驱动软件，并测试每个组件来开发新产品。也正因为机器人产品研发时间如此之长，阻碍了机器人产业的发展。 为了解决这个问题，企业对拥有一个统一的标准和平台具有强烈需求，因此，企业可以选择标准的功能模块来开发新的机器人产品，只是更加注重用户需求，而不是某些硬件 结构，如图 8所示。因此，新产品开发时间将会缩短并且效率将会大幅提高。 对于未来机器人产业而言，机器人中间件和功能模块将是构建统一的平台和标准的关键技术 10。 中间件是被定义为介于操作系统与应用程序之间的一类软件技术。它可以提供一个共同在分布式系统编程抽象。功能模块是支持机器人组件功能的软件模块，如传感器，控制器和电动机。 基于统一的设计标准，孤立部件由中间件包装来构造功能模块。那么新产品的设计只是一些功能模块的组合，比如说传感器功能模块，执行机构功能模块，控制功能模块等。因此机器人企业可以快速的开发新产品。 比如说，一个机器人臂由传感器模块输出关节角度，控制模块对执行机构输 8 送控制命令组成，而这些控制命令又是基于传感模块信息和执行机构模块来产生的。此外，机器人臂也被用作设计人形机器人和工业机器人的手臂功能模块。 图 8机器人模块结构 4 挑战和解决措施 尽管近些年来中国机器人产业得到了长足发展，但仍然存在很多急需解决的问题。首先，机器人的研究已接近国外，但工业机器人在序列化和质量方面是不够的，因此，很难提高企业在全球市场上的竞争力。第二，小企业积极配合学校，但大企业几乎没有与大学的合作。 因此，技术对话的结果并不好。第三，大量原型被开发，在一些关键部件和技术方面仍存在性能差距，以及一些传感器和执行器都是依靠进口。 9 为了保持中国机器人的长期健康发展，一些解决方案应该使用： 括焊接，装配汽车，纳米制造用于人工心脏， 人形机器人打乒乓球等，培育了一些大机器人企业关键技术和产品 。 间件，关键的功能结构和技术，并在家庭，敬老院，和工厂做应用示范。 ，研联盟，并加强国际学习和合作，来形成一些在世界上有影响力的方向。 5 总结 结合世界上机器人的发展趋势和研究课题，文中介绍了中国机器人发展状况和特点。根据 国家政策和资金的支持，工业机器人，
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号