机器人模块化关节及手臂的设计【12张CAD图纸+文档全套】
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12张CAD图纸+文档全套
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毕业设计（论文）报告纸摘要机器人既有人对环境的快速反应和分析判断能力，又有可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说它是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。本设计在参考了大量文献资料的基础上，设计了一种模块化小型机器人。其中模块化大臂有两个自由度。首先针对设计要求，选择了最优方案进行了机器人的本体结构设计。然后对大臂进行模块化设计；最后对整个机器人大臂驱动控制电路进行设计。关键词：机器人，模块化，结构设计，控制电路AbstractThe robot has on the environment of rapid response and the analysis judgment ability, but also a long time continuous working, high precision, anti adverse circumstance ability. In a sense it is the product of the evolution of the machine, it is the industrial and non industrial production and service equipment, automation equipment, advanced manufacturing technology is indispensable.The design on the basis of a lot of literature, the design of a modular robot. The modular arm has two degrees of freedom. Firstly, according to the design requirements, select the optimal scheme design of the robots body structure. Then the module design of the arm; the end of the robot arm drive control circuit design.Keywords: robot, modular, structure design, control circuit目录摘要iAbstractii第一章 引言11.1 机器人的发展概况11.2 中国研制机器人的情况21.3 机器人产业31.3.1 工业机器人市场前景41.3.2 发展机器人产业的意义41.4 机器人模块化关节研究的意义4第二章 机器人的总体设计62.1机器人的组成及各部分关系概述6驱动7图2.2 部分关系图72.2 机器人的设计分析72.2.1 设计要求72.2.2 总体方案拟定72.2.3 模块化大臂技术性能参数8第三章 机器人模块化关节整体设计计算93.1 机器人机械传动原理93.2 机械结构设计的特点113.3 机械结构的计算133.3.1 模块化大臂的设计与电动机的选择133.3.2 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比143.3.3 计算传动装置的运动和动力参数143.3.4 传动零件的设计与计算15（二）直齿圆柱齿轮强度设计（II轴）182、选取齿轮齿数224.1机器人驱动组成264.2 步进电机控制264.2.1步进电机驱动芯片的选择264.2.2步进电机驱动电路设计274.2.3程序控制流程及代码294.3 直流电机控制314.3.1 直流电机驱动芯片的选择314.3.2 直流电机驱动电路设计334.3.3 直流电机PWM调速334.3.4 闭环反馈控制模块343.3.5 程序控制流程及代码365.1 本论文所取得的结果405.2 技术展望40参考文献41致谢421 第一章 引言1.1 机器人的发展概况第一代遥控机械手1948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。第一台工业机器人诞生于1956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一个数量级。至今绝大部分使用中的工业机器人仍采用这种编程方式。第一台工业机器人的商用产品诞生于1962年，当时，其作业仅限于上、下料。尔后的发展比预想中的要慢。20世纪60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，因而得不到进一步的支持，只好于1972年中止。20世纪60年代末至70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展到相应的阶段，无法解决所遇到的技术难题，另一方面因耗费巨大而无法得到应用部门的支持。至20世纪70年代中，由于所订目标过高，除了局部单元技术方面取得不少有意义的成果外，整体上说大部分研究没有取得有意义的实际结果。1968年，日本川崎重工引进美国Unimation公司的Unimate机器人制造技术，开始了日本机器人的时代，经过近十年的努力，开发了点焊、弧焊及各种上、下料作业的简易经济型机器人。成功地把机器人应用到汽车工业、铸塑工业、机械制造业，从而大大地提高了制成品的一致性及质量，形成了一定规模的机器人产业。20世纪70年代，出现了更多的机器人商品，并在工业发达国家的工业生产中逐步推广应用。1979年公司Unimation推出了PUMA系列工业机器人，它的关节由电动机驱动，可配置视觉、触觉、力觉传感器，是技术较为先进的机器人。到1980年，全世界有2万余台机器人在工业中应用。20世纪80年代工业机器人产业得到了巨大的发展，但是所开发的四大类型机器人（点焊、弧焊、喷涂、上下料）主要用于汽车工业。工业化国家的机器人产值，以年均2040的增长率上升。1984年全世界机器人使用总台数为8万台，到1985年底，己达14万台，到1990年已有30万台左右，其中高性能的机器人所占比例不断增加，特别是各种装配机器人的产量增加较快，和机器人配套使用的机器视觉技术和装备也得到迅速发展。1985年前后，FANUC和GWF公司又先后推出了交流伺服驱动的工业机器人产品。随着以提高质量为目的的装配机器人及柔性装配线的开发成功，1989年机器人产业首先在日本，之后在各主要工业国呈发展趋势
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