mj047塑料齿轮模具设
mj044铝壳体压铸模具
水平多关节机器人总体及腰臂部设计
摘要：机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。根据机器人的工作要求和结构特点，进行了机器人的总体设计，确定了机器人的外形尺寸和工作空间，拟定了机器人各关节的总体传动方案，对机器人腰关节结构进行了详细设计，合理布置了电机和齿轮，确定了各级传动参数，进行了齿轮、轴和轴承的设计计算和校核。利用齐次变换矩阵法建立了五自由度关节机器人的正运动学模型，求出机器人末端相对于各自参考坐标系的齐次坐标值，建立了在直角坐标空间内机器人末端执行器的位置和姿态与关节变量值的对应关系。基于几何投影原理推导出相应的逆运动学模型，求出了各个关节的角度值，建立了机器人关节空间与世界空间的映射关系。该机器人具有刚性好，位置精度高、运行平稳的特点。
关键词：关节型机器人；位姿分析；总体设计；腰臂部结构
The design of overall and arm-waist of
Horizontal multi-joint robot
Abstract: The disciplines of computer, control theory, Mechanism, information and sensor technology, artificial intelligence, biology multidisciplinary are synchronized in Robot technology . It is very active and applied extersively in the word. According to the work requirements for the robot and structure characteristic, it is carried on the overall design of the robot, determined the external dimension and workspace of the robot, drafted the overall transmission scheme of every joint of the robot. The waist structure of the robot is designed in detail, while the electrical machinery and gear wheel rationally assigned , confirmed at all level transmission parameters , carried on the design and calculating of gear wheels , shafts and bearings and checking them. The kinematic model of robot system has been built up by means of the homogenous transformation of matrix in this thesis and deduces the robot's homogenous coordinate which is relative to its reference coordinate. The position relationship between the robot's end effector and the variable friable of every joint are made up . The inverse kinematic model is deduced which based on the projection principle of geometry and the value of angle is worked out. What’s more, the relationship is built up between the joint space of robot and the world space. This robot has the characteristics of fine rigidity , position precision high , that operate steadily.
Key words: Articulated robot; Position analysis ; Overall design ; Waist and arm structure
目 录
1 前言 1
1.1 课题来源与分析 1
1.2 国内外发展及研究现状 1
1.3 本课题要解决的主要问题及设计总体思路 3
2 关节型机器人的总体设计 4
2.1 确定基本技术参数 4
2.1.1 机械结构类型的选择 4
2.1.2 额定负载 4
2.1.3 操作机的驱动系统设计 5
2.1.4 确定关节型机器人手臂的配置形式 5
2.2 关节型机器人本体方案设计 6
3 关节型机器人腰部及大臂部设计 8
3.1 电动机的选择 8
3.2 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 10
3.3 基座及腰部轴的设计计算 10
3.3.1 计算各轴转速、转矩和输入功率 10
3.3.2 轴的结构设计 11
3.4 肘关节轴的设计计算 16
3.5 齿轮设计计算 17
3.5.1基座处齿轮设计计算 17
3.5.2肘关节处齿轮设计计算 20
3.6轴承的选择和计算 22
3.7 壳体设计 23
3.7.1 箱体的主要功能 23
3.7.2 箱体设计的问题和要求 23
3.7.3 壳体结构的设计 24
3.7.4 箱体结构参数的选择 24
4 关节型机器人的位姿分析 26
4.1 机器人的位姿与运动分析 26
4.2 关节型机器人的广义连杆变换齐次矩阵 26
5结论 29
参考文献 30
致 谢 31
附 录 32
参考文献
[1] 徐开芸、汪木兰、饶华球、张思弟.NGR01型多关节机器人智能遥控器的研制[J].南京工程学院学报，2006.6.23-26.
[2] 徐开芸、饶华球. 多关节机器人实用通信系统的构建[J].机床与液压，2004. 7.12-14
[3] 赖镭煌、殷际英、高勇. 多关节机器人运动学和动力学分析[J].机器人技术，2005. 6.34-35.
[4] 周焱森、邓菊发. 机器人在冲压线中的应用[M].汽车装配程，2006.9.
[5] 张林燕、张永顺、许良、敬双萍、贾振元. 体内医用微型机器人的发展现状与前景[M].机械制造，2006.10.
[6] 高征、高峰. 一种新型6自由度并联机器人的运动学分析[M].机械制造，2006.10.
[7] 陈力、汤青、李剑峰、朱建华. 用于机器人视觉的大景深便携式三维扫描系
[M].光电工程，2006.10.
[8] 张若宇、坎杂、江英兰、李景彬、王丽红. 农业机器人在新疆兵团农业生产中的应用前瞻[M].农机化研究.，200.6.
[9] 庞启淮． 小功率电动机应用技术手册[M].机械工业出版社，1997．
[10] 王亚平、蔺宏良、张政、曹秉刚. 一种五自由度机器人运动学研究[M].计算机应用技术， 2006.
[11] 刘辛军、汪劲松、高峰. 并联六自由度微动机器人机构的设计方法[J].清华大学学报（自然科学版），2001.3.
[12] 徐锦康. 机械设计[M].高等教育出版社，2004.4.
[13] 徐灏．机械设计手册[M].机械工业出版社，2000.
[14] 成大先．机械设计手册[M].化学工业出版社，2002.
[15] 王旭、王积森. 机械设计课程设计[M].机械工业出版社，2003.8.
[16] 王伯平. 互换性与测量技术基础[M].机械工业出版社，2004.4.
[17] 吴瑞祥． 机器人技术及应用[M].北京航空航天大学出版社，1994.8.
[18] 孙迪、王炎． 机器人控制技术[M].机械工业出版社，1997.
附 录
序号 图名 图号 图幅
1 总装图 JQR-00 A0
2 腰臂部 JQR-01-00 A0
3 基座底板 JQR-01-01 A2
4 基座处大齿轮 JQR-01-02 A2
5 基座小齿轮 JQR-01-03 A4
6 基座 JQR-01-04 A2
7 电机联接板 JQR-01-05 A4
8 主轴 JQR-01-08 A2
9 电机联接板 JQR-01-12 A4
10 轴承支承板 JQR-01-14 A4
11 大臂处主轴 JQR-01-19 A4
12 原理图 JQR01 A3
13 空间位置图 JQR02 A2
