摘 要

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能根据所输入的命令指令程序自动地执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成，根据不同的实用环境，工业机器人有多种类，例如点焊用的焊接工业机器人，装卸料用的装卸料工业机器人等。

本论文的内容是对装卸料工业机器人的转动机构作出的设计，设计将从方案设计、机械系统结构设计、控制系统方案设计三个方面展示出该机器人的转动机构的具体工作特性。该工业机器人拥有四个运动自由度，包括大臂伸缩、大臂旋转、小臂伸缩、手腕旋转动作，由这些动作的合成与协调，从而可以完成装卸料等功能。

关键词：工业机器人； 装卸料； 转动机构； 结构设计； 控制系统

Abstract

Industrial robot is facing multi-joint manipulator or multiple degrees of freedom machine device in the field of industrial. It can execute work automatically based on input command program, which is under their own power and control ability to realize vwrious functions of machine.

Industrial robot consist of main body、drive system and control system. According to the practical environment, industrical robot have mang types, such as spot welding with welding industrial robots, loading with loading industrial robots etc.

the content of this paper is some designs about the loading industrial robots' rofating mechanism, which will show the robot's scheme design、structural design of mechanical system and contorl system. The industrial robot has four degrees of freedom of movement, including the big arm escalation、The big arm rotation、Wrist escalation and rotation. Thereby, It can complete the basic function of loading by these actions' synthesis and coordination.

Key Words：Industrial robots ; loading with loading; rotation mechanism; structure design; control system

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 工业机器人在生产生活中的应用 3

1.4 工业机器人未来发展方向 4

第二章 技术指标与总体结构设计 6

2.1 装卸料机器人转动机构的技术指标 6

2.2 拟采用的方案与措施 6

2.2.1 研究方案 6

2.2.2 技术路线 7

2.3.2 大臂旋转部分 9

2.3.3 小臂伸缩部分 10

2.3.4 手腕旋转部分 11

第三章 各部分结构部件的选用 12

3.1 大臂提升部分的结构部件的选用 12

3.1.1 大臂提升部分的丝杆结构选型 12

3.1.2 大臂提升部分的电机选型 14

3.1.3 带传动的选择 16

3.5 联轴器的选用 20

3.3.1 联轴器的种类及选用原则 20

3.3.2 选用的联轴器结构与参数 21

第四章 工业机器人运动控制系统方案设计 23

4.1 工业机器人运动控制系统的设计原则 23

4.2工业机器人运动控制系统总体设计方案 24

4.2. 1硬件系统控制方式的选择 24

4.2.2 硬件系统方案比较及选择 25

4.2.3 系统总体架构 26

4.3 工业机器人运动控制系统软件总体设计方案 28

4.3.1 程序执行方式的选择 28

4.3.3运动控制语言解释系统架构 29

4.4 本章小结 30

总结与展望 32

参考文献 33

致谢 35

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

生产力在不断进步，推动着科技的进步与革新，以建立更加合理的生产关系。自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。时至今天，机电一体化，机械智能化等技术应运而生并已经成为时代的主旋律。人类充分发挥主观能动性，进一步增强对机械的利用效率，使之为我们创造出愈加巨大的生产力，并在一定程度上维护了社会的和谐。工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能根据所输入的命令指令程序自动地执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成，根据不同的实用环境，工业机器人有多种类，例如点焊用的焊接工业机器人，装卸料用的装卸料工业机器人，加工用的激光加工机器人等。

自从诞生以来，人类对机器人就有一种特别的期待，相对于人类来说，机器人拥有更大的力气，更能适应不良环境，并且在合适的控制下，机器人拥有更高 的生产效率。同时在工业生产方面，随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，工业机器人正逐步在代替人类走向更多的工作岗位。

工业机器人的出现将人类从繁重单一的劳动中解放出来，而且它还能够从事一些不适合人类甚至超越人类的劳动，实现生产的自动化，避免工伤事故和提高生产效率。随着世界生产力的发展，必然促进相应科学技术的发展。工业机器人能够极大地提高生产效率，已经广泛地进入人们的生活生产领域。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 工业机器人的诞生与发展

工业机器人的诞生：日本是当今的工业机器人王国，既是工业机器人的最大制造国也是最大消费国。但实际上工业机器人的诞生地是美国。机器人的启蒙思想其实很早就出现了，1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克发表了剧本《罗萨姆的万能机器人》，剧中叙述了一个叫做罗萨姆的公司将机器人作为替代人类劳动的工业品推向市场的故事，引起了世人的广泛关注。于是在1959年美国的一家汽车公司，工业机器人应运而生。美国人英格伯格和德奥尔制造出了世界上第一台工业机器人，他们发现可以让机器人去代替工人一些简单重复的劳动，而且不需要报酬和休息，任劳任怨。接着他们两人合办了世界上第一家机器人制造工厂，生产unimate工业机器人。