4自由度机械手设计

上海第二工业大学成人与继续教育学院本科毕业设计（论文）I四自由度机械手设计摘要：工业机械手由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产机械手的结构形式比较简单，通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。本课题将设计一个四自由度机械手，其中，三个移动自由度，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，另外一个旋转自由度，完成手部的旋转运动要求。它能实现平面运动，具有柔顺性，全臂在垂直方向的刚度大，在水平方向的柔性大，广泛用于装配作业中。关键字：机械手；机电一体化；自由度上海第二工业大学成人与继续教育学院本科毕业设计（论文）IIThedesignoffourdegreesfreedommechanicalhandAbstract:Industrialmanipulatoriscomposedofmachinebody,controller,servodrivesystemanddetectionsensordevice,ahumanoidoperation,automaticcontrol,canrepeatprogramming,tocompletetheelectromechanicalintegrationautomaticproductionequipmentofvariousoperationsinthree-dimensionalspace.Especiallysuitablefortheproductionofavarietyofflexible,variablevolume.Itsstability,improveproductquality,improveproductionefficiency,playsaveryimportantroleinimproveworkingconditionsandtherapidupgradingofproducts.Productionofmechanicalhandcanimprovetheautomationlevelofproduction,canreducelaborintensity,toensureproductquality,realizethestructuresafetyofthemanipulatorisrelativelysimple,generalmachineryhandcanquicklychangetheworkingprocedure,strongadaptability,widelycitedsmallbatchproductionsoitisinchangingvarietiesinproduction.ThispaperwilldesignafourDOFManipulator,wherein,threedegreesoffreedomofmovement,tocompletetheX,Y,mobileZinthethree-dimensionalspace,anotherrotationaldegreeoffreedom,rotationalmovementofthehandrequirements.Itcanachieveplanarmotion,withtheflexibility,thearmintheverticalstiffness,flexibilityinthehorizontaldirectionofthelarge,widelyusedinassemblyoperations.Keywords：Manipulator;mechatronics;degreeoffreedom上海第二工业大学成人与继续教育学院本科毕业设计（论文）III目录摘要................................................................................................错误!未定义书签。Abstract..........................................................................................错误!未定义书签。目录..............................................................................................................................III第一章绪论....................................................................................................................41.1引言...................................................................................................................41.2国内外机器人领域研究现状及发展趋势......................................................41.3机器人发展趋势...............................................................................................5第二章机械手总体设计方案......................................................................................62.1机械手基本形式选择.......................................................................................62.1.1直角坐标系机器人.................................................................................62.1.2圆柱坐标系机器人.................................................................................62.1.3极坐标系机器人.....................................................................................72.1.4多关节机器人.........................................................................................72.2驱动装置选择...................................................................................................82.2.1液压驱动.................................................................................................82.2.2气压驱动.................................................................................................92.2.3电机驱动.................................................................................................92.3移动自由度设计............................................................................................102.4滚珠丝杠选型设计与计算..............................................错误!未定义书签。第三章升降关节总体结构分析..................................................错误!未定义书签。3.1滚珠丝杠部分...................................................................错误!未定义书签。3.2线性滑轨部分...................................................................错误!未定义书签。第四章机械手控制系统简述......................................................错误!未定义书签。4.1机器人控制系统的特点和要求.......................................错误!未定义书签。4.2机器人控制的分类...........................................................错误!未定义书签。4.3运动控制系统的硬件部分...............................................错误!未定义书签。4.3.1步进电机控制方案.................................................错误!未定义书签。4.3.2电机驱动器的选型.................................................错误!未定义书签。总结................................................................................................错误!未定义书签。参考文献........................................................................................错误!未定义书签。致谢................................................................................................错误!未定义书签。上海第二工业大学成人与继续教育学院本科毕业设计（论文）4第一章绪论1.1引言机器人技术是一种高新技术综合了计算机，控制理论，机制，技术，人工智能信息和传感器，多个学科和仿生学的学科。其实质是全面感知，决策，行动和互动四技术，是广泛应用于当代研究中。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要指标。工业机器人不仅具有机械本体，控制器，伺服驱动系统和检测传感装置，可在三维空间内实现仿人操作，可自动控制，重复编程，可完成自动生产设备的各种操作。机器人的应用领域主要集中在汽车行业，占现有机器人总数的2.89%。二是家电制造业，约占16.4%，而化学工业占11.7%。此外，工业机器人在食品，医药，家电更多的应用，航空航天、金属加工等。随着工业机器