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1、機電一體化課程設(shè)計碼垛機器人課程名稱：機電一體化課題名稱：五自由度小型碼垛機器人設(shè)計專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級：小組成員：指導(dǎo)教師：課設(shè)時間：2016年1月目錄摘要………………………………………………………………………………………………………1第一章背景介紹2第二章機械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計42.1總體設(shè)計要求42.2機械部分總體結(jié)構(gòu)42.3電機的選擇62.4底座的設(shè)計72.5腰部的設(shè)計102.6臂部的設(shè)計122.6.1大臂的設(shè)計與校核122.6.2小臂的設(shè)計與校核142.7腕部的設(shè)計162.8其他零件的設(shè)計與選擇18第三章控制系統(tǒng)設(shè)計23第四章運動分析284.1運動軌跡分析……
2、……………………………………………284.2運動函數(shù)分析…………………………………………………29參考文獻31摘要近年來,機器人技術(shù)發(fā)展非常迅速,各種用途的機器人在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。于此同時,碼垛技術(shù)也獲得了飛速發(fā)展,尤其是機器人碼垛發(fā)展更為迅猛,這種發(fā)展趨勢是與當今制造領(lǐng)域出現(xiàn)的多品種小批量的發(fā)展趨勢相適應(yīng)的。本文圍繞一個小型碼垛機器人進行設(shè)計和分析。首先根據(jù)設(shè)定的工作要求確定機器人的各項基本技術(shù)指標,為機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。在參考多種相關(guān)機器人的基礎(chǔ)上,設(shè)計了機器人的整體方案和機械結(jié)構(gòu),碼垛機器人是四自由度機器人,所有關(guān)節(jié)均采用轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié),確定了采用舵機傳動的方案
3、。通過計算對機器人進行受力分析,目的是為了檢驗設(shè)計的機器人結(jié)構(gòu)在強度和剛度上是否能夠滿足工作的要求。本課程設(shè)計將設(shè)計四自由度的抓取聽裝可樂小型簡單碼垛機器人。關(guān)鍵詞：碼垛機器人機器人技術(shù)動態(tài)性能31第一章背景介紹自20世紀80年代，我國碼垛機器人在國家支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國在機器人領(lǐng)域取得了很大成就。按機器人的發(fā)展過程，分為三代機器人。第一代機器人，具有視角再現(xiàn)功能或具有可編程的NC裝置，但對外部信息不具備反饋能力;第二代機器人，不僅具有內(nèi)部傳感器，能獲取外部環(huán)境信息。雖然沒有應(yīng)用人工智能技術(shù)，但是能進行機器人環(huán)境交互，具有在線適應(yīng)能力
4、；第三代機器人，具有多種智能傳感器，能感知和領(lǐng)會外部環(huán)境信息。目前碼垛機器人的應(yīng)用主要在以下兩個方面。惡劣工作環(huán)境，危險工作場合，這個領(lǐng)域的作業(yè)是一種有害于健康，并危及生命或不安全因素很大而不宜與人去干的作業(yè)。例如在沖床上下料、采礦、鍛造等。31在自動化生產(chǎn)領(lǐng)域，碼垛機器人可用來上下料、碼垛、卸貨以及抓取零件重新定向等作業(yè)。一個簡單抓放作業(yè)機器人只需要較少的自由度，一個給零件定向作業(yè)的機器人要求具有更多的自由度，增加其靈巧性。工業(yè)機器人具有減少勞動力費用、提高生產(chǎn)效率、改進產(chǎn)品質(zhì)量、增加制造過程的柔性、減少材料浪費、控制和加快庫存的周轉(zhuǎn)、降低成本、消除危險和劣勢的勞動崗位。目
5、前工業(yè)機器人的開發(fā)正處在一個蓬勃發(fā)展的階段，在先進的工業(yè)發(fā)達國家里，工業(yè)機器人的開發(fā)與制造正在形成一個龐大的產(chǎn)業(yè)，全世界每年的工業(yè)機器人銷售額可達42億美元。盡管如此，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)仍在不斷拓展，不斷向新的領(lǐng)域進軍。我國工業(yè)機器人的應(yīng)用前景十分寬廣。但是，由于我國工業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，勞動力比較豐富、低廉，給工業(yè)機器人的發(fā)展和應(yīng)用。工業(yè)機器人功能部件的標準化與模塊化是提高機器人的運動精度，運動速度，降低成本和提高可靠性的重要途徑。近幾年各國注重發(fā)展組合式工業(yè)機器人。它是采用標準化的模塊件或組合件拼裝而成。除了工業(yè)機器人用的各種伺服電機，傳感器外，手臂、手腕和機身也已標準化。隨著機
6、器人作業(yè)精度的提高和作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜變化，急需開發(fā)新型的微動機構(gòu)來保證機器人的動作精準度，開發(fā)多關(guān)節(jié)，多自由度的手臂和手指及星星的行走機構(gòu)，以適應(yīng)日益復(fù)雜的作業(yè)需求。31第一章機械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計2.1總體設(shè)計要求本文研究的機器人為小型碼垛機器人，旨在讓其在桌面進行工作。其工作過程簡單描述為：無論工作前處于什么狀態(tài)，工作開始后回到原位，對桌面上的聽裝可樂等物體進行抓取，通過腰部旋轉(zhuǎn)放到指定位置。工作范圍半徑350mm圓內(nèi)，垂直方向的極限位置300mm。2.2機械部分總體結(jié)構(gòu)本文設(shè)計的機器人的機械結(jié)構(gòu)主要部分由底座、大臂、小臂、腕部和手爪裝置組成（如圖2-2-1所示）。底座是機器人的
7、基礎(chǔ)部分，執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動裝置都安裝在底座上。大臂和小臂是執(zhí)行機構(gòu)中的主要運動部件，用來支撐腕關(guān)節(jié)和手部，并使它們在工作空間內(nèi)運動。腕部是聯(lián)結(jié)手臂與手爪的部件，用于調(diào)整手爪的方向和姿態(tài)。手爪裝置一般指夾持裝置，主要用來傳遞工作。圖2-2-1碼垛機器人整體結(jié)構(gòu)圖31圖2-2-2碼垛機器人線形圖圖2-2-3碼垛機器人結(jié)構(gòu)簡圖312.3電機的選擇機器人的驅(qū)動可分為氣壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動及電機驅(qū)動等多種方式,它們各自的優(yōu)缺點不同,適用范圍也不同。氣壓驅(qū)動能源成本較低,機械結(jié)構(gòu)簡單,但是定位精度比較差。液壓驅(qū)動輸出力可
