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五自由度工業(yè)機械手結構設計
[摘要]機械手是機器進化和科學技術發(fā)展的必然結果，機械手從問世到現在經過50多年的發(fā)展，在國民經濟，科學研究以至整個社會領域發(fā)揮著越來越顯著的作用，成為人們生活學習中的好幫手，近十年來各種用途的機械手得到了更廣泛的應用，如焊接、噴漆、搬運等用于制造車間的工業(yè)機械手。
學習了機械手技術知識，查閱了大量的文獻資料，對國內外機械手、主要是工業(yè)機械手的現狀有了比較詳細的了解。在此基礎上，結合本人的設想，和設計工作中需要解決的任務，本文主要研究機械手總體結構進行設計，主要進行以下工作:
本體結構設計，本機械手手臂結構方案確定后要運用AutoCAD把其平面裝配圖做出。
[關鍵詞]機械手、AutoCAD、機械手臂
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Five Degree of Freedom Industrial Robot Structure Design
Abstract: This paper studied and designed a five-DOF assembly processing robot, and carries on the kinematics and dynamics analysis, simulation. At last static analysis and modal analysis for the key parts of the robot by FEM, compared the analytical results .The main work was as follows:
On the basis of actual situation and similar structure, Designed the kinematics and Structural programs for the five-Dof assembly processing robot, and used 3-D software to devise the structure of main part of the second proposal, at last, framed the dimensional model.
Complied the assembly processing robot analytical soft and kinematics analytical; calculate the kinematic equations and the positive & reverse solutions, and used the Monte Carlo method to calculate the workspace of the robot , and used the vector product method to construct the speed Jacobian matrix of the robot. At last , according to virtual prototyping technology, simulated the positive & reverse solutions and the speed Jacobian matrix in ADAMS, and compared the simulation results with the analytical results to verify the correctness of the resolution of kinematic.
Used second-class Lagrangian method to create the robot model, and deduced the robot dynamics equation. According to compiling dynamics solver program by Mat lab software , The author simulated the inverse problem of dynamics and provided the basis for the control and trajectory planning in the future.
The paper studied the five-Dof assembly processing robots and established the foundation for the research of the series of robots in the future.
Key words：Assembly Robots；Scheme design； Kinematic Analysis；Dynamic Analysis；Lagrange Method；Finite element method；Modal analysis.
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目 錄
引言 1
1 工業(yè)機械手簡介 2
1.1 機械手簡介 2
1.2 機械手研究現狀及發(fā)展趨勢 2
1.3 國內外機械手研究現狀 4
1.3.1 國外機械手研究現狀 4
1.3.2 國內機械手研究現狀 4
1.3.3 工業(yè)機械手運動學系統(tǒng)研究現狀 5
1.3.4 工業(yè)機械手軌跡規(guī)劃研究的現狀與意義 5
1.4 本文研究的意義及主要內容 5
2 機械手本體結構方案的設計 7
2.1 機械手的工作要求 7
2.2 機械手機械設計的特點 7
2.2.1 機械手獨特的結構特點 7
2.2.2 與機械手有關的概念 7
2.3 機械手手臂結構方案設計 8
2.3.1 方案功能設計與分析 8
2.3.2 步進電機 9
2.3.3 步進電機選用 9
2.3.4 步進電機型號、參數、尺寸 11
3 機械手的結構設計 14
3.1 腕部回轉關節(jié)的設計 14
3.1.1腕部設計的基本要求 14
3.1.2典型的腕部結構 14
3.1.3腕部回轉關節(jié)的設計 14
3.2 小臂回轉關節(jié)的設計 14
3.2.1小臂部設計的基本要求 14
3.2.2 小臂回轉關節(jié)步進電機和減速器的選擇 15
3.3 大臂回轉關節(jié)的設計 15
3.3.1大臂部設計的基本要求 15
3.3.2 大臂回轉關節(jié)步進及減速器的選擇 15
3.4 腰部回轉關節(jié)的設計 16
3.4.1 腰部回轉關節(jié)設計要求 16
3.4.2 腰部回轉關節(jié)步進電機及減速器的選擇 16
3.5 氣爪的選擇 16
致謝 18
參考文獻 19
外文翻譯 20
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