三自由度平面(直角)坐标机器人设计本科毕业论文(编辑修改稿)

三自由度平面(直角)坐标机器人设计本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

1．从国际市场来看，机器人工业是一种高投入低赢利的产业，市场竞争极为激烈，机器人工业必须上一定规模才有利润可言，才有必需的开发投入，才能走上良性循环的发展道路。 世界上机器人产量最大的三家公司年产机器人数均超千台以上，其中 ABB 公司达到 9000 台，安川电机公司近 2500 台， KUKA 公司近 20xx 台，从国内现状来看，大公司、大企业通过与外国机器人公司合资合作，引进技术和资金，逐步规模化生产机器人，把国内机器人产业推向一个新的阶段，其中有代表性的，如首钢集团公司与安川电机公司合资的首钢莫托曼公司、唐山电子设备厂与松下电器公司合资的唐山松下产业机器有限公司、东风汽车公司与德国 KUKA 公司合作、济南二机床公司与美国 ISI 机器人公司合作等等。 这些合资合作的开展，将会有效地推动中国机器人工业的进步，全面促进中国机器人工业水平的提高，但是它也会和其他外国机 器人公司一样，冲击中国机器人市场，影响具有自主开发能力的中国机器人产业的形成，也会使国内其他的机器人生产厂家面临一种严峻的挑战。 2．由注重机器人单机开发过渡到成套开发机器人应用系统 生产机器人多的大型公司，可以凭借规模优势，占据较大的市场份额，形成规模效益，而一些中小公司要想在激烈的市场竞争中求得生存，必须具有自己的特色。 国外许多中小公司把自己的市场定位在机器人系统集成或某些有特长领成都工业学院毕业设计 7 域，从而形成自己的局部优势，在市场中求得生存和发展，如奥地利 IGM 公司以向用户提供大型机器人焊接系统著称，机器人在系统中只占 售价的 1/3 左右，卖单台机器人赢利甚微，而卖机器人系统却赢利可观。 意大利 COMAU 公司以承接压机生产线见长，在这里，机器人系统是促销售的关键。 我国国内机器人生产厂家规模大都较小，甚至谈不上规模，而国内一般企业又没有能力将机器人有效地集成到生产系统中去，因此，那些进行系统集成并向用户提供一条龙服务的公司，在机器人市场中将有较强的竞争力。 国内机器人生产厂家中北京机械工业自动化研究所，以承接涂装自动化生产线见长，累计产值近 20xx 万元，中国科学院沈阳自动化研究所承接焊接生产线，累计产值近 5000 万元，哈尔滨工业大学机器人研究所的机器人码垛生产线正在产业化，累计产值超千万元。 3．机器人开发走开放型科研之路 国内通过 “ 七五 ” 机器人技术攻关，已具备了生产国产机器人的基础，但国产机器人无论在技术上，还是可靠性上，都与国外机器人差相当一段距离，要尽快缩短这种距离，必须走一条开放型的自主科研道路。 1）多方筹措开发资金，通过政府部门投资、用户单位投资、自我积累、外商投资、银行贷款等形式，筹措国产机器人的开发资金。 2）消化和利用国外机器人技术、资料、样机和关键元器件，为我所用。 3）选择引进国外质量可靠的机器人零部件和元器件。 4）大力开展国内合作，利用国内技术优势，开发具有中国技术特色的国产机器人产品。 5）注意机器人产品的高可靠性，使国产机器人的可靠性与国外机器人具有可比性，同时要做到低成本、易操作。 成都工业学院毕业设计 8 第 2 章 总体设计 机器人的组成及各部分关系概述 机器人的组成图 它主要由机械系统 (执行系统和驱动系统 )、控制检测系统及智能系统组成。 A、 执行系统：执行系统是工业机器人完成抓取工件，实现各种运动所必需的机械部件，它包括手部、腕部、机身等。 （ 1） 手部 ：又称手爪或抓取机构，它直接抓取工件或夹具。 （ 2） 腕部：又称手腕，是连接手部和臂部的部件，其作用是调整或改变手部的工作方位。 （ 3） 臂部：是支承腕部的部件，作用是承受工件的负荷，并把它传递到预定的位置。 （ 4） 机身：是支承手臂的部件，其作用是带动臂部升降或俯仰运动。 B、 驱动系统：为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。 常用的机械传动、液压传动、气压传动和电传动。 本设计使用的是电传动。 成都工业学院毕业设计 9 C、 控制系统：通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作，当发生错误或故障时发出报 警信号。 D、 检测系统：作用是通过各种检测装置、传感装置检测执行机构的运动情况，根据需要反馈给控制系统，与设定进行比较，以保证运动符合要求。 各部分关系图 总体方案拟定 本设计喂三自由度机器人，其工作方向为 X,Y,Z 三个直线方向。 在控制器的作用下，它执行将工件从一个位置放到另一个位置，以实现自动化，减少人力劳动。 本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。 成都工业学院毕业设计 10 工件搬运图 除去机械手的总体框架 成都工业学院毕业设计 11 驱动方式的选择 机器人常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动和电机驱动三种类型。 这三种方法各有所长，各种驱动方式的特点见表 21 表 21 三种驱动方式的特点对照 内容 驱动方式 液压驱动 气动驱动 电 机 驱动 输出功率 很大，压力范围为50～ 140Pa 大，压力范围为48～ 60 较大 控制性能 利用液体的不可压缩性，控制精度较高，输出功率大，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制 气体压缩性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，难以实现高速、高精度的连续轨迹控制 控制精度高，功率较大，能精确定位，反应灵敏，可实现高 速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好，控制系统复杂 响应速度 很高 较高 很高 结构性能及体积 结构适当，执行机构可标准化、模拟化，易实现直接驱动。 功率 /质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较大 结构适当，执行机构可标准化、模拟化，易实现直接驱动。 功率 /质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较小 伺服电动机易于标准化，结构性能好，噪声低，电动机一般需配置减速装置，除 DD电动机外，难以直接驱动，结构紧凑 ，无密封问题 成都工业学院毕业设计 12 安全性 防爆性能较好，用液压油作传动介质，在一定条件下有火灾危险 防爆性能好，高于1000kPa(10 个大气压 )时应注意设备的抗压性 设备自身无爆炸和火灾危险，直流有刷电动机换向时有火花，对环境的防爆性能较差 对环境的影响 液压系统易漏油，对环境有污染 排气时有噪声 无 续表 21 三种驱动方式的特点对照 在工业机器人中应用范围 适用于重载、低速驱动，电液伺服系统适用于喷涂机器人、点焊机器人和托运机器人 适用于中小负载驱动、精度要求较低的有限点位程序控制机器人，如冲压机器人本体的气动平衡及装配机器人气动夹具 适用于中小负载、要求具有较高的位置控制精度和轨迹控制精度、速度较高的机器人，如 AC 伺 服喷涂机器人、点焊机器人、弧焊机器人、装配机器人等 成本 液压元件成本较高 成本低 成本高 维修及使用 方便，但油液对环境温度有一定要求 方便 较复杂 机器人驱动系统各有其优缺点，通常对机器人的驱动系统的要求有： 1）．驱动系统的质量尽可能要轻，单位质量的输出功率要高，效率也要高； 2）．反应速度要快，即要求力矩质量比和力矩转动惯量比要大，能够进行频繁地起、制动，正、反转切换； 3）．驱动尽可能灵活，位移偏差和速度偏差要小； 成都工业学院毕业设计 13 4）．安全可靠； 5）．操作和维护方便； 6）．对环境无污染，噪声要小； 7）．经济上合理，尤其要尽量减少占地面积。 经上述分析此三自由度机器人 X,Y,Z 方向驱动及机械手的驱动采。