机械手结构的总体方案设计

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1、摘要随着机器人在各个领域应用的日益广泛，许多场合要求机器人具有力控制的能力。此次设计是针对回转壳体内自动粘贴胶片的任务，设计一个3—DOF平面关节型机械手（包括1个移动关节，2个转动关节和末端执行机构），配合壳体驱动系统来实现此任务。在机械手工作过程中，通过伺服电机带动丝杠转动，从而来完成机械手水平方向的移动，旋转关节1通过链传动来完成平面内的旋转动作，旋转关节2直接在伺服电机的驱动下完成平面内的旋转动作，这样机械手可以伸入口径较小的回转壳体内完成粘贴胶片的任务。本次设计工作首先对机械手进行了运动学分析（包括运动学方程的建立，运动学方程的正问题、逆问题及其解）。设计内容包括机械手的移

2、动关节、旋转关节的结构设计，传动部分的设计等。其中，重点是对伺服进给系统的设计（包括工作台的设计，丝杠的设计，直线导轨、伺服电机和减速器的选取等）。最后对系统中主要部件的刚度、强度等性能参数进行了计算与校核。关键词：机械手；自由度；运动学分析；伺服电机；直角减速器AbstractWiththeincreasingapplicationofrobotinvariousindustrialfields,itisrequestedthatrobothastheabilitytocontrolpower.Accordingtothecontacttaskofrotaryhull,a3-DOF

3、robotmanipulatorisdesignedinordertoaccomplishstickingofthecolloid.Therobotmanipulatorconsistsofatransferjointandtworevolutejointsandrobotend-effector.Therobotmanipulatorcouldrealizethecontactingtaskcombiningwiththedrivingsystemofrotaryhull.Theconcreteprocessingcomprisingofdrivingscrewtransmissi

4、onwiththeservomotor.Inthisway,robotmanipulatorcouldcompletemovementinhorizontaldirection,therevolutejointcouldbeabletoaccomplishrevolutemotionoftwodimension-spacethroughachaindriving,therevolutejointofend-effectorcompletesdirectlyrevolutemotionwiththeservomotor.Firstly,thisdesignhasbeencarriedo

5、nthekinematics’analysisinordertothemanipulator,whichconsistsofincludingtheestablishmentofkinematicsequation,thepositivesolutionsofthekinematicsequation,thecorrespondinginversesolutions.Secondly,thetransferjoint,revolutejointandthetransmissionpartaredesigned.Theimportantpartisthedesignofservofee

6、dingsystem,whichconsistsofthedesignoftheplatformandthescrew,theselectionoflinearguideway,servomotorandreducer,etc.Finally,thecorrespondingcalculationsaredoneconsideringthesystem'smainguidelinesuchascomponentsstiffness,strengthandotherperformanceparameters.Keywords:Robotmanipulator；Freedom；Kinem

7、aticsanalysis；Servomotor；Right-anglereducer目录1引言11.1课题背景和意义11.2国内外研究现状11.3工业机械手的用途32机械手结构的总体方案设计42.1课题的主要内容42.2课题的研究方案42.3机械手结构的总体设计42.3.1主要技术指标设计42.3.2机械手的结构设计43机械手运动学分析63.1机械手运动学方程的建立63.2运动学方程的正解73.3运动学方程的逆解84传动装置的设计104.1伺服电机及减速