機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

包括開題報(bào)告，任務(wù)書，外文翻譯，裝配圖，答辯ppt

摘要
　　　本課題以研究關(guān)節(jié)型機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)為主體目標(biāo)，同時(shí)對(duì)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的控制系統(tǒng)做硬件電路設(shè)計(jì)。
　　　具體工作如下：根據(jù)題目對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)器人的要求，確定了要設(shè)計(jì)的機(jī)器人的類型；確定機(jī)器人的自由度；擬定機(jī)器人手部的負(fù)載；從總體上確定機(jī)器人機(jī)械部分的設(shè)計(jì)方案；擬定關(guān)節(jié)型機(jī)器人控制系統(tǒng)總體方案；根據(jù)機(jī)器人的工作要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行了機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)，確定了機(jī)器人的外形尺寸和工作空間，擬定了機(jī)器人各關(guān)節(jié)的總體傳動(dòng)方案，對(duì)機(jī)器人腰關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，合理布置了電機(jī)和齒輪，確定了各級(jí)傳動(dòng)參數(shù)，進(jìn)行了齒輪、軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。利用齊次變換矩陣法建立了六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，求出機(jī)器人末端相對(duì)于各自參考坐標(biāo)系的齊次坐標(biāo)值，建立了在直角坐標(biāo)空間內(nèi)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)與關(guān)節(jié)變量值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)器人進(jìn)行理論計(jì)算；對(duì)其初步進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析；確定機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式；對(duì)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的各組成部分進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)；確定各主要零部件的尺寸；確定各個(gè)部分的具體結(jié)構(gòu)；利用Pro/E軟件建立整個(gè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單模型。
　　　
關(guān)鍵詞：機(jī)器人；關(guān)節(jié)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)

Robot Mechanical Structure Design
Abstract
　　　This topic takes studying the joint type robot’s machine structure as the corpus target， in the meantime， designs the hardware electric circuit of the joint type robot’s the control system.
　　　Concrete work as follows: According to the request of the robot； made sure the type of the robot designed； made sure the freedom degree of the robot； draft the load of the robot hand； draft a total project of the joint type robot’s control system；According to the robot's work requirements and structural features, the overall design of the robot carried out to determine the size and shape of the robot work space, each joint of the robot developed overall transmission scheme, waist joint structure of the robot carried out a detailed design, reasonable layout of the motor and gear, determine levels of drive parameters, gear, shaft and bearing design calculations and checking. Using the homogeneous transformation matrix method to establish a six degree of freedom joint robot forward kinematics model, find the end of the robot reference coordinate system relative to the respective homogeneous coordinates, established in Cartesian space robot end-effector position and attitude and joint correspondence between the value of the variable.
　　　Carry on a theories calculation to the robot designed； carry on the kinetics analysis and dynamics analysis； be certain the way of robot’s driving； carry on a concrete designing to the robot’s machine system； Make sure the main size of each part； make sure the concrete structure of each part； make use of the Pro/E software to build up the simple model of the whole robot’s structure.
　　　Key words : robot；joint；he structure design；controls system

目錄
摘要 I
Abstract II

第1章 緒論 5
1.1 國(guó)內(nèi)外機(jī)器人研究狀況 5
1.2 本課題研究意義 6
1.3 本課題研究?jī)?nèi)容 6
第2章 關(guān)節(jié)型機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì) 7
2.1 關(guān)節(jié)型機(jī)器人機(jī)械本體結(jié)構(gòu) 7
2.1.1 關(guān)節(jié)型機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 7
2.1.2 關(guān)節(jié)型機(jī)器人基本參數(shù) 8
2.1.3 機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì) 8
2.2 關(guān)節(jié)型機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 9
2.2.1 機(jī)器人傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9
2.2.2 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 10
2.2.3 多關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì) 11
2.3 本章小結(jié) 11
第3章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與動(dòng)力學(xué)分析 12
3.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 12
3.1.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的幾何基礎(chǔ) 12
3.1.2 用D-H方法建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程 13
3.2 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析 17
3.3 本章小結(jié) 18
第4章 關(guān)節(jié)型機(jī)器人機(jī)械部分的具體設(shè)計(jì) 19
4.1 機(jī)器人機(jī)座與立柱設(shè)計(jì) 19
4.1.1 機(jī)器人機(jī)座與立柱結(jié)構(gòu) 19
4.1.2 關(guān)節(jié)1零部件設(shè)計(jì)與選擇 20
4.1.3 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和輸入功率 20
4.1.4 確定三根軸的具體尺寸 21
4.2 確定齒輪的參數(shù) 26
4.2.1 選擇材料 26
4.2.2 壓力角的選擇 26
4.2.3 齒數(shù)和模數(shù)的選擇 26
4.2.4 齒寬系數(shù) 26
4.2.5 確定齒輪傳動(dòng)的精度 27
4.2.6 齒輪的校核 27
4.2.7 機(jī)器人機(jī)座的具體設(shè)計(jì) 31
4.3 機(jī)器人大臂結(jié)構(gòu) 31
4.3.1 機(jī)器人大臂 31
4.3.2 關(guān)節(jié)2零部件設(shè)計(jì)與選擇 32
4.3.3 關(guān)節(jié)3零部件設(shè)計(jì)與選擇 33
4.3.4 機(jī)器人大臂具體設(shè)計(jì) 34
4.4 機(jī)器人臂結(jié)構(gòu) 35
4.5 手臂的自重平衡設(shè)計(jì) 35
4.6 運(yùn)用Pro/ENGINEER建立模型 35
4.7 本章小結(jié) 36
結(jié)論 37
參考文獻(xiàn) 38
致謝 39
附錄 40
機(jī)器人的背景和意義 49