【《三自由度的工件箱码垛机器人结构计算设计》10000字】

PAGEPAGE6三自由度的工件箱码垛机器人结构计算设计摘要21世纪高科技发展和庞大的市场需求下，企业为提高生产力，减少劳动力和生产成本。，高度重视自动化生产的过程，然而作为自动化生产过程重要组成部分的机器人走进了企业生产线。换句话来说机器人的发展质量决定着一个国家工业发展的高度，机器人的应用和它们所覆盖的区域决定了该国的自动化水平高低。目前，机器人主要用于搬运货盘，物流等动作重复并且劳动程度比较大的场合。本文主要介绍研究是工件箱码垛机器人属于搬运机器人的一类，搬运机器人主要分为两大类：固定式和移动式，换句话来说就是只有一个机械臂，通过在大学期间所学专业知识结合查阅国内外各种文献最终确定坐标系和码垛机器人组成结构，由一个三个自由度的机械手和机械臂等主体组成。用电动马达驱动机器人手臂动力，气缸的活塞往返运动实现机械手的张合。在进行简单的运动学分析后，对机器人手臂的3D画图，首先进行简单尺寸预定，强度分析来确定最后正确尺寸。然后进行电机的选择，选择和计算主减速器。零部件计算完之后，再有设计初衷规定的要求选择适当的装配尺寸、精度定位等。最后画出二维的图纸关键词：机器人；结构；码垛；二维图目录第一章绪论 71.1研究背景 81.1.1国外研究现状 81.1.2国内研究现状 81.1.3本文主要研究内容 81.1.4本章小结 8第二章码垛机器人结构设计 72.1自由度和坐标系的选择 82.2码垛机器人的结构和组成 82.2.1机械部分 82.1.3驱动系统 82.1.4控制系统 82.3总体结构设计要求 82.4总体参数 8第三章零部件的结构和设计 73.1机械臂手部结构的设计 83.1.1机械臂手部的特点 83.1.2手部结构的确定 83.1.3手部气缸的选择 83.2臂部的设计 83.2.1机器人臂部特点 83.2.2机械人臂部确定 83.2.3电动机上滚动轴承的选择 83.3腰部的设计 83.3.1腰部的特点 83.4联轴器的种类 83.4.1联轴器的选取 83.5减速机选取 8第四章三维建模 74.1底座实体建模 84.2腰部建模 84.3手部建模 84.4臂部建模 84.5连杆 8第五章有限元分析 7总结 7参考文献 7PAGE6第一章绪论工业革命之后使各种高科技科技产物出现。到现在为止，蒸汽机，计算机，航天飞船等的诞生，其中机器人是工业革命之后发展不可忽视的重要一项。机器人的问世和进步是一种人们智慧积累和其他技术综合的产物。经过大量时间研究和各个领域的的大力投入，机器人技术的发展也取得空前的的进步。知识文明的发展日益提高和先进技术的进步和成果的转化，迫使机器人被广泛应用、例如各类工业加工生产，经济的效益取得了明显的增长。那些从事点焊、码垛、喷漆、包装、装配等基础工作岗位的人员在生产线上住进被取代直至消失;高级工作岗位（超人力范围岗位）深海开采、其他星球的探索等有着不可替代的重要地位。工业生产中领域的机器人就有码垛机器人的身影。并且起着我们无法想象重要地位。所谓托盘化是基于综合单元化的理念，将分散的工件按照预定的模式放置在托盘上，让物流活动方便管理，如储存物资、运输途中的搬运和装卸。工作能力强大、应用领域宽广、占地面积小并且灵活性强、投入低廉、维护简单易上手等是码垛机器人多种种优势，在码垛领域得到广泛的应用。受高新技术的发展和现代化稳步地推进叠加新冠疫情人员不能复工复产的影响，越来越高要求对码垛机器人提出了新挑战，手工码垛是最传统的并且只限重复无头脑的工作，工作量大，工人累，效率低，容易发生工伤等危害。所以传统的人工已经远远不能满足智能产业的需求，码垛机器人的到来是对工作人员手脚和大脑功能的拓展，在危险、辐射、高低温等恶劣环境下从事基础工作的人员将被取代最终会消失，在提高工作效率的同时保证产品质量前提下取代这种工作人员。最近几年开看机器人码垛技术发展非常迅速。在我国庞大市场需求和中国人口进入老龄化的大背景下，开始追求从劳动力密集型到技术型的转变注重高效率高质量，而机器人的发展也让中国看到了不一样前景和发展的空间。因为研究起步晚、理论落后无法成果转换造成机器人还需进口来维持满足各行各业需求；中国那时候科技落后、劳动力廉价不计成本，人工生产满足所需但是现在生活水平提高，劳动力不在廉价。相比于人工智能机器人来说可以有效的较低各方面的成本，并且能够代替人的部分功能进行加工和生产不仅仅是码垛机器人最直接带来的利益，还能够有效的较少工伤等事故出现概率，将那些基础工作岗位环境下连续工作，像高危，多尘，狭窄空间，高噪音等环境劳动力解放。在中国大市场驱动下机器人的需求是世界上最大的。车间无人化也是未来发展的趋势1.1研究背景工件箱码垛机器人是在工业生产中对大批量工件箱码垛机器人，解决劳动力不足，降低成本，降低工人劳动强度，提高劳动工作效率，并且研究这个课题有助于我的学习和以后的工作1.1.1国外研究现状工业革命的浪潮是他们技术起步比较早发展时间长并且成果转化率高，，迫使工业机器人在国外各个领域都很常见、很普遍。而码垛就是工业机器人发展变形的新产物，日本和瑞典的工业生产中最早引用码垛机器人和最先使用。各个领域科学理论的提出为码垛机器人成果的转化提出里理论依据和发展的根据，工业机器人领域的研究取得了快速发展发达国家例如美国、德国，在码垛机器人技术相关领域也得到了相应的成果转化，象（ABB）瑞典的和德国的（KUKA）和日本的（FANUC）等系列。在20世纪70年代初，瑞典的ABB公司研究并发布了世界上第一个工业机器人，它可以对物体进行码垛并插入和取出加工过的部件。而在20世纪70年代末，日本在机器人物体处理领域处于领先地位。随着科学技术的快速发展和进步，自动化控制技术的应用日趋成熟，美国、德国和韩国等发达国家在工业机器人的研发上取得了良好的效果并投入市场，在借鉴工业机器人发展经验的基础上，码垛机器人成果转化也有了最快的发展和进步也取得了成功，将其成果进行售卖取得了很好很高的经济效益。日本FUJI系列码垛机器人是由日本FUJI公司将最新理论进行研发投放使用的的。每小时处理2000次是他们最新研发的。20世纪70年代，德国库卡公司设计了世界上第一个六周驱动的码垛机器人，。2000年左右，结构质量较低，承重能力强，能够承受大的变形，机械性能先进是他们公司发展的理念并且取得了成功1.1.2国内研究现状20世纪70年代，中国逐渐开始开发研究工业机器人，但由于当时的国情，国民经济相对落后，自动化发展水平低，对工业机器人的研究并不系统和深入。20世纪80年代末，由于经济高速发展和市场需求的刺激，机器人的研究上升到一个新的高度，同时，码垛机器人开始在许多企业得到应用，在21世纪的市场上，国内码垛机器人的形式主要有矩形坐标和关节型结构。矩形坐标型机器人的运动分析相对简单，可控精度高，操作简单，易于加工，但机器人的占地面积大，运动范围相对较小，行走速度低且慢。与矩形坐标机器人相比，关节臂机器人具有紧凑的机械结构和更大的空间，可以更灵活地移动进行操作，符合现代码垛作业的要求。哈尔滨工业大学于2004年开发了一套码垛系统，以实现高精度的码垛作业。该码垛生产机器人采用了新的结构形状，更好的应用高质量更高自动化水平的生产车间的各种流水线，码垛性能性能很强很高达到领域的领先地位。铝合金这种高科技材料被上海交通大学进行成果转化运用回到来生产所开发的机器人，其质量和强度都比较轻，可以达到每小时1600包以上码垛能力，敢追先进国家水平。总体而言近些年我国在各个领域积极赶超其领域最新成果，但是由于码垛机器人在我国起步较晚并且没有先进的理论支撑、成果转化质量并不尽人意，相关产业的发展及成果转换也不足以支撑我国码垛机器人发展的根本要求，所以与起步较早的发达国家相比仍是望尘莫及1.1.3本文主要研究内容工件箱码垛机器人机械结构设计是本文主要研究内容，主要针对码垛机器人腰部、大臂和小臂以及机械手臂结构的设计和研究，通过大学期间所学习的机械工作原理、机械设计、三维画图和相关有限元分析质量分析针对各个结构进行力学校验，完成本次毕业设计的基本要求。1.1.4本章小结本章通过了解对国内外研究现状，来确定自己研究和设计的第二章码垛机器人结构设计2.1自由度和坐标系的选择自由度定义是在xyz空间直角坐标系中x方向转动和移动、y方向转动移动、z方向转动移动6个自由度，其中对机器人设计来说手部的自由度不包括在总体自由度里。机器热的灵活成度起决于自由度的多少、自由度越多越灵活反着自由度越少实现的功能越少。3个到6自由度是机械臂的最基本要求。3自由度是本次论文设计的最基本要求，做到回转运动的腰部、绕轴旋转运动的大臂小臂定位是机器人另一个要求，要想定位就需要建立空间坐标系、坐标系系主要分为（1）直角坐标系，有点多的同时也伴随致命的缺点，运动分析简单好计算运算并且运动稳定的同时还可以满足精确是最主要的，比较明显不足是笨重和不灵活。（2）圆柱坐标系，最主要好处有机器人设计简单的同时价格低廉，有很直观运动效果，因此被广泛的、普遍的应用。（3）球坐标系，其好处主要有用地面积小，灵活的运动，但其不足也很明显结构设计不会太简单容易的可操作和设计，故因此会有昂贵的价格。（4）关节型坐标系；其好处是灵活运动、因为这一优点关节形坐标系是最普遍最常见类型之一，致命的不足时定位难、造成定位难的原因是机器人灵活度太高（5）SCARA型坐标系；好处是动作快并且灵活、最主要的是定位还简单，其不足就是设计难而且不好计算，导致的价格比较偏贵。结合本次论文设计要求和坐标系优缺点综合考虑，本次设计采用圆柱坐标型机器人。

2.2码垛机器人的结构和组成2.2.1机械部分（1）机身机身就对应机械臂的基座，它用来起平衡作用对各个零件的支撑，与臂部直接相连在一起。这次设计要求操纵者的身体有1个自由度和腰部旋转。（2）臂部臂部一般有大小臂之分，和人类臂部有相同之处，也有不同之处，不同之处在于可以根据需求选取多个手臂。相同之处在于都起到连接和过度的主要作用，把腰部和手部总体紧密连接在一起进行做功提高效率，臂部的工作特点是辅助手部完成动作。一般臂部有腰部的回转大臂和小臂伸缩俯仰3个自由度，完成伸缩的机构有很多例如液压缸驱动，活塞缸驱动（气动），蜗轮蜗杆机构等等；大臂小臂回转和俯仰的驱动一般可以液压泵驱动，马达驱动，连杆等实现。图2.1伸缩运动的臂部结构（3）腕部本文设计将臂部和腕部放在一起都有三个自由度，实现腕部多自由度就要把腕部分为多个部分，例如实现两个自由度就要把腕部分为两个部分来实现预期效果，下面是腕部实现不同效果。图2.2单自由度腕部腕关节的实现多自由度的效果，其对应的腕关节的结构也越来越复杂，下面列出几种常见且普遍的手腕。图2.3双自由度手腕结构图图2.4三自由度手腕结构示意图图2.5三自由度手腕典型结构图（4）手部手部是工业机器人直接安装到手腕上用来直接抓取工作件，类似人手一样的类人爪，其最大的特点是手部与腕部可拆卸，面对不同的工作对象方便拆卸更换手部，由于手部通用性比较不好，作业种类比较复杂，类型多样化按其用途可分为手抓和工具两大类，手抓主要用于捉住、把持、释放工件，吸附式和机械式是按照工作形式分为两种，磁力吸附和真空吸附又是吸盘式下面按照吸力的方式分的，内支撑和外夹持两种类型是按照加持方式分的，内撑式和外夹式两种统称机械式。 图2.6内撑式图2.7外夹式图2.8三爪机械手2.9常见几种磁盘式结构本次设计采用外抓式两爪形式的机械手2.1.3驱动系统驱动系统的种类控制方式有很多，例如电机驱动、气缸动、液压缸或综合系统的组合用于直接驱动，有些机械驱动是属于间接驱动，如蜗轮蜗杆、齿轮等。（1）电动驱动其好处很明显，速度变化可调，效率好，速度控制和位置精度好，但用于直接驱动比较难。电动驱动可分为直流伺服电动机、交流伺服电机、步进电机驱动。其中直流电动机台刷易损害、易出火花，步进电机多为开环控制、操作简单但只能用在小功率精度要求不高的机械手上。步进电动机其优点其控制结构简单、成本低、误差不积累、具有自锁和保持转矩能力、方便控制系统定位。但不能过载其空间比较大直流电动机其调速好、启动力巨大、功率大和响应快技术成熟等优点，但是成本高体积大交流伺服电机结构小，运行可靠、维修方便、精度高、响应快等优点（2）液压驱动是通过液压缸和活塞杆直线相对运动来完成的，其优点结构紧凑可直接连接、刚度好响应好，缺点是要设有液压源易泄露、环境要求高（不试用高、低温度环境），多用大功率系统里。（3）气缸驱动装置其好处有结构简单并且能有缓冲减压作用，刚度不好、噪音很大、速度不好控制并且难度高等相对液压驱动，因为有这些不足主要应用于精度要求不是很严格的机器人控制系统里。结合本次总体要求和设计需要采用气缸驱动装置和电机驱动装置2.1.4控制系统本次设计所采用的控制系统是plc控制系统，其明显好处有可靠、抗干扰力强、多样性选择性强、实现效果多、可用性强、简单易操作维修方便成本低下易好维修、程序设计周期短易学、节能。2.3总体结构设计要求本文对码垛机器人最基本的要求，夹取一定载荷负重的工件箱进行移动，到另一个地方进行码垛堆放。完成这最基本要求就要让机器人具有一定的负载承载能力和定位精度准确的码垛。工件箱箱体要求的尺寸是长40cm,宽30cm,高25cm的长方体，40cm是手部张合的最基础的要求。气动驱动是本次设计所选用的驱动方式，重量在20kg左右工件箱，精度上要求并不是很高，将精准箱体抓取送到1.2米地方进行码垛堆放。3个自由度是本次设计对臂部的要求，绕轴的回转大臂小臂，起回转运动的腰部。开环三相异步电动机是本次设计对臂部驱动动力源。其好处是结构和使用比较简单、操作可靠、速动控制比较良好。不足也很明显是精度不是很高，功率低下，本文总体的要求精度不是很严格可以用plc程序进行弥补、总体质量负载也不是很高，故因此手部的结构本文选用气动装置。2.4总体参数（1）功能：实现工件箱的抓取还有释放（2）抓重：20KG（3）自由度：3自由度包括大臂小臂绕的回转，腰部回转，（4）最大工作半径：（5）坐标形式：圆柱坐标系（6）小臂收缩行程：0-300mm（7）腕部回转角度：0度-360度（8）小臂回转角度：-90度到46.7度（9）大臂回转角度：-90度到90度第三章零部件的结构和设计3.1机械臂手部结构的设计3.1.1机械臂手部的特点执行性机构的机械手在上文提到、主要抓取关键部位，同时也是机器人中一个重要得不可缺少组成部分。设计什么样的手就可以夹什么样东西，完成所需要的任务做什么样的工。在进行手臂设计时作为设计者我们一定要注意手臂的做功特点，和所需形式。（1）总体简单易拆卸。（2）手部是一个完整结构，独立于其他机构，要有独一无二的特性，一种工作环境只能用一种手抓（3）不同的环境所需爪子是不同的，换句话开说不可通用，没有通用性能。（4）手部是模仿人的手部设计的，要代替人的手进行做功完成任务3.1.2手部结构的确定手爪做功所需的动力源是来自气缸的，通过气缸周期性动作来让手部完成进行作业所需运动，本文选取气缸两个气缸以个控制爪子张口大小，另一个控制底部小爪让做功抓到的箱体不会掉落而造成经济损失，对于本次设计的要求进行最大可能满足，故因此在材料选择上AL2014这种铝合金是我首选的手部的材料。。AL2014的参数如下：AL2014密度：2.79355e-06泊松比：0.33许用应力：30Mpa3.1.3手部气缸的选择通过对零部件进行质量分析，知道手部零件的质量，如下体积：2.3431285106mm3质量：2.35kg手部的加速度为5m/s2,根据公式 Fma (3-1)算得F=11.75N,选用气压Pa=0.6MPa设活塞缸的直径为（0.16-0.4）D，根据公式 D=4FLπβP设活塞缸的直径为（0.16-0.4）D，根据公式 D=1.01−1.094FL得到D=(4.62-4.97)mm，圆整后取D=8mm。本文选取的气缸材料为铝合金，=30MPa d>4Fπ[σ]取活塞缸的直径为3mm.壁厚的计算根据公式 δ=DPp2[σ]Pp取1.5P，得到=1.975mm，对照壁厚的标准尺寸，取=3mm气缸的整体参数气缸的内径D D=8mm活塞缸的直径d d=2mm气缸的壁厚 =2.5mm活塞杆的长度 L=25mm3.2臂部的设计3.2.1机器人臂部特点机器人的一般手臂由一个大臂和一个小臂组成，通常有两个自由度（旋转和伸缩）。。臂部的质量一般比较大，它直接承受连接的手部还有腕部的受力。机器人手臂区域是一个重要的部分，会受到很多并且很复杂的力，所以对其设计有几个要求（1）要有足够的强度还有刚度（2）导向性要好（3）转动惯量要小3.2.2机械人臂部确定本次设计需要臂部有回转运动来满足要求，如图所示臂部，电动机带动大臂的连杆形成所需要的运动形式带动大臂小臂运动。电路有直流电路和交流电路之分，故点击也有这样区分，直流电动机不足和好处非常明显，不完美的是结构复杂，其好处也非常的直接启动快并且简单，调节转动速度简单容易达到所需条件；对比而言交流电机的好处和不足也很明显，结构简单，好维护，运行效果更好是交流点击所带来的好处。各有好坏优劣之分的两种电机。但是综合而看完美满足本次设计要求和所需功能性能而看三相异步电动机是我的首选。3.2.3电动机上滚动轴承的选择滚动轴承是大家都在经常使用的一种零件，它能够承受轴上的力。向心轴承，推力轴承，还有向心力轴承三类是根据承受力的方向和大小的不同。综上所述结合自己设计机器人受力分析可得，深沟球轴承使用在电机的底座上，调心滚子轴承使用在腰部可以满足做功要求。3.3腰部的设计承载是腰部最主要的最直接的功能，要承受大臂小臂还有手部和所要做工的工件箱的总体重量的同时，还要平衡重量避免大马拉小车现象出现，合金钢作为本次设计腰部的材料可满足需求同时节约了不必要的成本。3.3.1腰部的特点一个自由度就是自身的转动来带动臂部转动是本次设计对臂部另一个要求。动力要来源于腰部电机来实现，通过电机转动的输出轴来带动啮合的齿轮的机械传动带动了整个腰身的转动。结合受力分析对腰部电动机上的轴承的选择和臂部选择一样可满足的同时还可以承受力要求，3.4联轴器的种类刚性和挠性是两种联轴器也是本质区别，有没有弹性元件的是是否为弹性联轴器的根本区别，弹性联轴器的弹性元件具有减震缓冲作用，因此有弹性元件的相对比较好，弹性元件的联轴器也是很多企业和设计公司所选择的。弹性元件的质量直接影响使用的寿命长短和整体的性能，下面是具有弹性元件联轴器的介绍（1）弹性套柱联轴器容易拆装，出厂成本比较低并且结构简单是他的好处；容易磨损，所以要经常更换是它不可避免地不足。（2）弹性柱销联轴器结构简单并且成本低，传递的力矩大，耐磨性更好是它的好处；对于温度过于的敏感是享受好处带来本身的不足。（3）膜片联轴器结构简单，对环境无要求不严格，易维护，维修方便是他本身性能所带来的好处；缓冲性能差是因为所用材料带来不可避免地不足。3.4.1联轴器的选取本次设计要求对温度没有过多的要求，温度并不高这样就可以避免弹性柱销联轴器本身材质所带的不完美的地方，综合所有联轴器好处和本身材质所带来的不足比较合理的选择弹性连轴柱销联轴器3.5减速机选取码垛机器人末端执行器的运动是各个关节的运动路径形成的，驱动系统与传动系统的选取决定末端执行器的定位精度。机器人可用的减速机要达到以下几方面要求:输出力巨大、间际短、承受力矩大并且刚度大和润滑性良好等。RV减速机、谐波减速机以及行星减速是按照目前市场上不同结构所区分的。（1）行星减速机主要元素组成为行星轮太阳轮和机架，结构不复杂简单，高刚度、高精度，工作传动效率高、范围大减速大、同轴输入输出、是行星减速机的本身结构所带来的好处，步进电机和伺服电机上运用是大家的共识也非常的常见。但制造精度要求严格价格太贵也是自身结构所带来的不足，应为这一不足多应用于要求结构紧凑的传动系统来避免这一不足（2）谐波传动是最新理论成果转化而来的快速发展的一项新型传动技术。谐波减速机在各个领域都有所体现，传动速比大，传动范围广是本身结构所带开的好处。传动精度高、可以实现零回差传动也是谐波减速器优点。（3）RV齿轮箱，机器人关节自身结构设计原因关节处需要承受大量的力来满足要求，关节越多，抓取工件箱质量等对机器人底座腰部支撑力有着越来越严格的要求要求。如行星齿轮箱或谐波齿轮箱不容易实现这一点，紧凑结构、高倾覆力矩能力、可靠和稳定以及易于安装和施工是其本身设计结构所带来的好处。重量第、结构紧凑不分散体积不大、刚度高、传动功率高、等自身结构所带来的好处，这种变速箱的是码垛机器人的最佳选择第四章三维建模4.1底座实体建模底部建模是经过多次拉伸切除，进行倒角得到去图所示图4.1底座4.2腰部建模画直径250圆进行拉伸凸台，如图4.2所示，建立基准面1和2，以中心线为基准90mm进行拉伸切除，画出腰部右挡板进行拉伸凸台得到如图4.3所示，镜像左挡板，在以基准面1为基准进行建立矩形拉伸凸台得到腰部挡板距离圆边线15mm处，在挡板上画直径140mm的圆，切除得到轴孔后镜像得到另一侧，在左右挡板进行画圆，打孔得到螺栓孔。最后进行倒角得到腰部示意图如图所示图4.2腰部4.3手部建模手部建模是本次设计最先开始的地方，画图过程是手部主要是拉伸完成的，设计师尽量用切除功能来减轻重量，节约不必要的开支。因此减轻重量也是本次手部设计最基本要求。第一步；选择草图进行抓手挡板1草图绘制，长宽为420mm正方形进行拉伸高度为10mm，在此基础上右端画一个长为160mm，宽为90mm的长方形进行切除，画两个高为40mm三角形进行切除。得到图4.3.图4.3手部挡板第二步；选择草图进行绘制抓手挡板2绘制，重新画一个草图1，在其的基础上进行抓手挡板2的绘制，在左端中心线150mm出画一个中心矩形长为80mm，宽为52mm,进行拉伸切除和倒角之后进行打孔如图4.4所示图4.4首部右挡板第三步；草图绘制抓手固定板；首先画一个长为450mm,宽为380mm的中心矩形进行拉伸切除40mm，在此基础上画一个长为370mm,宽为80mm的中心矩形，进行完全切除后再画一个长为370mm,宽为30mm的中心矩形也进行无安全切除。以前视基准面镜像。之后在上面所花的图形上中心上进行长为260mm宽为90mm的中心矩形进行拉伸10mm。如图4.5。图4.5抓手固定板第四步；草图绘制小爪连接板；画一个长为420mm宽为60mm的中心矩形进行拉伸凸台，之后再基础上进行绘制三角形，如图所示进行拉伸切除，后进行打孔，在距离中线110mm位置绘制中心矩形，拉伸凸台打孔得到图4.6。图4.6小爪连接板第五步；草图绘制小爪；，先进行长方形绘制进行拉伸凸台后进行倒角，得到图4.7小爪第六步；销子绘制，画直径为8的圆，进行拉伸凸台85mm,绘制12直径圆进行拉伸凸台。如图4.8所示图4.8销子第七步；气缸控制板绘制；画长为80mm宽为65mm长方形1进行拉伸，在此基础上左端绘制长80mm宽为10mm长方形2进行拉伸，在长方形2上进行长方形绘制后拉伸切除打孔，在长方形1上进行筋的绘制和槽孔的绘制如图4.9所示图4.9气缸控制板手部总装图4.10所式图4.10手部总体图4.4臂部建模第一步：以前视基准面为平面画出一个体形，用凸台拉伸命令生成臂部的基体。第二步：选择基体的一个表面，以基体边长为一边，画底边为4mm的三角形，另一边也是同样的三角形，用拉伸切除命令得到如图4.12所示。图4.11臂部建模过程第三步：选择上下两个表面，用抽壳命令，抽壳厚度为4mm，选择左视基准面上画一个直径为210mm的圆，用拉伸切除命令切除所画的圆形区域，得到一个凹槽，选择刚才的草图，拉伸凸台生成厚度为24mm的圆台，使用镜像将圆形凸台复制到另一边，选择圆形凸台的表面，画一个135mm的圆，得到一个孔用拉伸切除命令来实现，再画65mm的一个圆，将孔进行拉伸切除得到，画190mm的圆和直径为150mm的圆各一个，拉伸切除两个圆之间的圆环区域，深度为20mm。还以凸台面为绘制区域，画8mm的圆，切除形成孔，用圆形阵列生成8个孔。第四步：在基体左面画两个宽10mm，长400mm的矩形，用拉伸凸台得到两个小肋板，并倒角，以前基准面为基准生成一个基准面作为对称面，将肋板镜像到基体的另一侧。第五步：选择在两个圆台中间，画一个门形的区域，用拉伸切除将门形区域切除，选择圆台的下方，画一个半径为105的小半圆，用拉伸凸台，选择成形到另一个圆台面上，得到臂部护板，倒圆角。第六步：在手臂顶端，选择右视基准面，在其基础上画一个95mm的圆，用拉伸切除生成凹槽，用刚才的草图拉伸一个24mm厚的圆形凸台，在圆形凸台表面画一个62mm圆，拉伸切除形成孔，再画一个72mm的圆，切除深度19mm,用镜像将刚才的特征镜像到另一边，在手臂边缘倒角，在圆形凸台下方画一个62mm的半圆，拉伸凸台选择另一个面，生成手臂小护板。第七步：在上一步的圆形凸台之间画一个门形草图，切除这个区域，在臂部顶部画一个宽50mm,长80mm的矩形，拉伸一个8mm厚的凸台并倒角。臂部整体图如图4.13所示图4.12臂部示意图4.5连杆第一步；以前视基准面为准画一个体形，用拉伸凸台命令生成连杆基体第二步；在两边画一个直径41mm圆，进行切除命令，完全贯穿，画一个如图所示体梯形进行切除，另一面画一个一样的图形进行拉伸，在画槽孔进行拉伸凸台命令，进行镜像命令得到另一面，倒角之后得到如图4.14所示图4.13连杆机器人总体装配图4.15图4.14机器人总体第五章有限元分析有限元分析软件是对设计的工件箱码垛机器人进行检验的方法。本文选用的是solidworks软件进行有限元分析来进行完成的检验。对大臂、小臂、底座、连杆尽行必要的分析，结合上面的设计要求结合总体质量和考虑到工作时有负载等相关的数据得到质量为240kg，所以在应力分析中中对零件的添加预设力力设置为700N，结果分析如图5.1所示图5.1底座有限元分析看到上面的图我们可知，对基座施加力的时候产生一些微小的形变，零件发生变化的地方有颜色变化，从图中我们可以看出形变量也很微小所以底座的材料选合金钢是符合要求图5.2大臂有限元分析由图中各种数据可以得到大臂分析满足要求，选用合金钢。图5.3小臂有限元分析由图中可以看出