《讨论课完整》word版

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1、《机器人技术》讨论——典型机器人系统机械臂的整体设计思路姓名：讨论组的分工或贡献：每人完成的百分比及每人负责的内容指导教师：2013年9月典型机器人系统机械臂的整体设计思路白慧东、李红昊、李军、张荣旺（燕山大学机械工程学院）摘要：机器人操作机是由机座、手臂、手腕、末端执行器和移动装置组成的机械装置。主要以回转副和移动副联结而成的操作机要完成空间随意位姿需要6个自由度。对于为回避障碍进行作业的多关节机器人手臂（操作机）其自由度数目则可以超过6个。由于机械臂结构复杂，所以对机械臂的四个组成部分分别进行设计分析。前言机器人的设计涉及机械设计，传感技术

2、，计算机应用和自动控制，是跨学科的综合设计。工业机器人应作为一个系统进行研究，从总体出发研究其系统内部各组成部分之间和外部环境与系统之间的相互关系。作为一个系统，工业机器人应具有：①整体性。由几个不同性能的子系统构成的工业机器人应作为一个整体有其特定功能；②相关性。各子系统之间相互依存，有机联系；③目的性。每个子系统都有明确的功能，各子系统的组合方式由整个系统的功能决定；④环境适应性。工业机器人作为一个系统要适应外部环境的变化。本篇文章旨在对机械臂的机械结构做整体思路的设计，包括末端执行器、手腕、机座与手臂的结构设计要求与典型机构的介绍。通过查

3、阅相关资料，达到理解机械臂宏观结构概念，认识一些典型的机械臂结构的目的。目录1.机器人的总体设计11.1.确定总体设计方案11.2.详细设计11.3.制造、安装和调试12.末端执行器的结构和设计12.1.分类和设计要求12.2.机械式夹持器的结构和设计22.3.吸附式末端执行器的结构和设计32.3.1.气吸式吸盘32.3.2.磁吸式吸盘42.4.机械接口的结构53.手腕的结构和设计53.1.分类和设计要求53.2.手腕的典型结构64.手臂和机座的结构和设计74.1.分类和设计要求74.2.手臂和机座的典型结构85.结论96.主要参考文献....

4、........................................................................91.机器人的总体设计1.1.确定总体设计方案1.工业机器人的应用和可行性研究现有同类机器人的产品性能和特点，进行可行性调查：技术上是否先进，是否可行，经济上的成本和效益，市场开发的前景。2.确定工业机器人的设计要求确定工艺过程，动作要求，有关参数和机器人工作环境分析。3.方案比较初步提出若干总体设计方案，通过对工艺生产、技术和价值分析选择最佳方案。1.2.详细设计1.机器人机械结构设计机械结构设计包括

5、机器人的末端执行器、臂部、腕部、机座和行走机构的设计。2.机器人的控制装置设计按工作要求选择机器人的控制方式，确定控制系统类型，设计计算机控制硬件并编制相应控制软件，选择合适的传感元件。3.选择驱动方式，设计传动系统选择液压、气动或电动作为工业机器人的动力源。工业机器人的传动系统除采用齿轮、链轮、蜗杆和行星齿轮传动外，还广泛采用滚珠丝杠、谐波减速装置和绳轮钢带等传动装置。1.3.制造、安装和调试1.筛选标准元器件，对自制的零部件要检查，对外购设备要进行验收。2.各子系统经调试后进行总体安装。3.征集要进行连续工作运转并调整。2.末端执行器的结构

6、和设计2.1.分类和设计要求9机器人是一种通用性较强的自动化作业设备，末端执行器则是直接执行作业任务的装置，大多数末端执行器的结构和尺寸都是根据其不同作业任务要求来设计的，从而形成了多种多样的结构形式。根据其用途和结构的不同可以分为机械式夹持器，吸附式末端执行器和专用工具（如焊枪、电磨头等）三类。它安装在操作机手腕（如果配置有手腕的话）或手臂的机械接口上。大多情况下末端执行器时为特定的用途而专门设计的，但也可以设计成一种适应性较大的多用途末端执行器，为了方便地更换末端执行器，可以设计一种末端执行器的接换器来形成操作机上的机械接口。较简单的可用法

7、兰盘作为继续接口的接换器，为实现快速和自动更换末端执行器，可以采用电磁吸盘或气动锁紧的换接器。设计末端执行器时，要求：①不论是夹持或吸附，末端执行器需具有满足作业需要的足够的夹持（吸附）力和所需的夹持位置精度。②应尽可能时末端执行器结构简单、紧凑，重量轻，以减轻手臂的负荷。专用的末端执行器结构简单，工作效率高，而能完成多种作业的“万能”末端执行器可能带来结构复杂，费用昂贵的缺点，因此提倡设计可快速更换的系列化、通用化专用末端执行器。1.1.机械式夹持器的结构和设计工业机器人中应用的机械式夹持器多为双指手爪式，按其手爪的运动方式可分为平移型和回转

8、型。回转型手爪又可分为单支点回转型和双支点回转型。按夹持方式可分为外夹式和内撑式。按驱动方式可分为电动（或电磁）、液压和气压三种。图2-1机械式夹持器