五自由度教学机器人结 完整版

毕业设计（论文）题目:五自由度教学机器人结滚珠丝杠副支承方式及其对加工精度的影响专业:班级:成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)II学号:姓名:×××指导老师:×××成都电子机械高等专科学校二〇〇七年六月成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)I论文摘要随着机器人技术的飞速发展，工业机器人的应用领域正在不断的扩大，对教育培训部门提出了新的要求，为提高机器人教学的水平，我们研制了一套以实验教学为目的的机器人教学演示系统。本文阐述了机器人的发展历程，国内外的应用现状，及其巨大的优越性，提出具体的机器人设计要求，并根据机器人各部分的设计原则，进行了本教学演示系统的总体方案设计以及包括机器人的手部、腕部、小臂、大臂、腰部在内的每个自由度的结构设计。此教学机器人可以在微机的控制下，驱动各步进电机工作，从而带动各个关节运动，完成教学以及实验的任务。关键词：教学机器人结构设计五自由度成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)IIAbstractWiththedevelopmentofrobottechnology,thecontinualexpansionofapplicationofindustrialrobotspresentsnewrequire-mentsbeforeeducationandtrainingagencies.Wehavedevelopedarobotdemonstrationsystemforexperimentsintrainingtoimprovetheteachingeffectof“RobotTeaching”.Firstly,thispaperdiscussesthedevelopmentcourse,thestudybothindemesticandinexternal,thesignificantadvantagesofrobotandthengivesthesupportingsourceofthestudyandthetechnicalrequirements.Secondly,andaccordingtotheprincipleofdesigningeachjoint,thispaperdiscussestheoveralldesignandcalculationeachdegreeoffreedomofthisteachingdemonstrationsystem,includingthehand,wrist,lowerarm,largearmandwaistjointoftherobot.Therobotofthisdesignunderthecontrolofthetinymachinecandrivetherepeatingmotorwork,thenmakethemovementofeachjoint,andfinishthemissionofteachingandexperiment.Keywords：TeachingRobotStructureDesignFiveDegreeofFreedom成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)III目录论文摘要.............................................................................................................IABSTRACT.............................................................................................................II第1章绪论........................................................................................................11.1机器人概述....................................................................................................11.1.1机器人的诞生和发展..............................................................................11.1.2国内发展状况..........................................................................................3成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)IV1.2机器人产业对教育、培训的要求及本课题的提出.....................................4第2章总体设计方案..........................................................................................62.1总体设计的思路.............................................................................................62.2总体方案的确定.............................................................................................82.3坐标形式的选择.............................................................................................8第3章结构设计及计算....................................................................................103.1手部夹持器的结构设计...............................................................................113.1.1概述........................................................................................................113.1.2手部的结构和手指形状的确定............................................................133.1.3手部驱动力的计算和电机的选择........................................................14结论....................................................................................................................15致谢....................................................................................................................17成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)V参考文献................................................................................................................20附录1..................................................................................................................23附录2..................................................................................................................26成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)1第１章绪论1.1机器人概述1.1.1机器人的诞生和发展1920年克作家卡雷尔.卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。剧情是这样的：罗萨姆公司把机器人作为人类生产的工业产品推向市场，让它去充当劳动力，以呆板的方式从事繁重的劳动。后来，罗萨姆公司使机器人具有了感情，在工厂和家务劳动中，机器人成了必不可少的成员。该剧预告了机器人的发展对人类社会的影响。在剧本中，卡佩克把捷克语“Robota”(农奴)写成了“Robot”（机器人）。这也是人类社会首次使用“机器人”这一概念。自动化技术的发展，特别是计算机的诞生，推动了现代机器人的发展。50年代是机器人的萌芽期，其概念是“一个空间机构组成的机械臂，一个可成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)2重复编程动作的机器”。1954年美国戴沃尔发表了“通用重复型机器人”的专利论文，首次提出“工业机器人”的概念；1958年美国联合控制公司研制出第一台数控工业机器人原型；1959年美国UNIMATION公司推出第一台工业机器人。60年代随着传感技术和工业自动化的发展，工业机器人进入成长期，机器人开始向实用化发展，并被用于焊接和喷涂作业中。70年代随着计算机和人工智能的发展，机器人进入实用化时代。日本虽起步较晚，但结合国情，面向中小企业，采取了一系列鼓励使用机器人的措施，其机器人拥有量很快超过了美国，一举成为“机器人王国”。80年代，机器人发展成为具有各种移动机构、通过传感器控制的机器。工业机器人进入普及时代，开始在汽车、电子等行业得到大量使用，推动了机器人产业的发展。为满足人们个性化的要求，工业机器人的生产趋于小批量、多品种。90年代初期，工业机器人的生产与需求进入了高潮期：1990年世界上新装备机器人81000台，1991年新装备76000台。1991年底世界上已有53万台工业机器人工作在各条战线上。随后由于受到日本等国经济危机的影响，机器人产业也一度跌入低谷。近两年随着世界经济的复苏，机器人产业又出现了一片生机。90年代还出现了具有感知、决策、动作能力的智能机器人，产生了智能机器或机器人化机器。随着信息技术的发展，机器人的概念和应用领域也在不断扩大。2000年出现了仿人机器人及其他仿生机器人，机器人的运动能力和智能水平进一步的提高，并以智能体的形式出现，应用领域进一步的扩大。成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)31.1.2国内发展状况我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全