论文总字数：15170字

摘 要

现在的制造业，由于规模较大，企业为了提高生产效率，保证产品质量，机械手成为了生产线上不可或缺的重要成员，慢慢地被广大企业所接受和认可。近几年由于工业机器人的兴起使现代工业的状况得到改善。

该设计是三度的自由工业机器人的手腕（5公斤负载），可以在两个方向旋转，并在一个方向弯转。三维软件使用的是Pro/ENGINEER野火版4.0，Pro/ENGINEER野火版4.0的功能强大而且操作方便，所以用它来建模最合适了。它提高了产品的质量，同时也大大降低了时间和成本。在此基础上。本文设计了机器人的手腕的控制系统，包括数据采集卡和驱动程序、端子板电路的设计和控制软件的设计，重点是加强传动部件的可靠性和机械手的安全性。

关键词：三自由度，机器人手腕

Abstract

In today's large-scale production, enterprise in order to improve the production efficiency to ensure the quality of the products, the general importance of the degree of automation of the production process, mechanical hand automatic production line as an important member of the. It was gradually recognized and the use of enterprise.

In this paper, I will design one three degrees of freedom of the robot arm function, mainly automatic processing. First, in this paper, the design of the robot base, arms, wrists and manipulator structure, and then select the appropriate transmission mode, drive mode, establish the structure of robot platform; on this basis, this paper will design the power transmission system of robot, including motor selection, selection of data acquisition card, driving terminal and software program of the control circuit design. To enhance the reliability of the transmission parts, the operation process and the safety of the robot, including: the ultimate goal of the rotary motion, the arm and the arm of the pitch movement, can be used for bearing and assembly operations.Keywords: manipulator；freedom；servocontrol；big arm；forearm .

目　　录

摘　　要 I

Abstract II

1绪论 1

1.1工业机器人简介 1

2 工业机器手腕的总体设计 2

2.1机器手腕总体设计概述 2

2.2腕部结构特点 4

2.2.1 概述 4

2.2.2三自由度手腕 4

2.2.3柔顺手腕结构 4

3 机器手腕系统设计 6

3.1实现三个自由度 6

3.2传动机构的设计 6

4 传动装置的初步设计与计算 8

4.1锥齿轮的设计计算 8

4.1.1 选材料并确定初步参数 8

4.1.2 齿面接触疲劳强度计算 9

4.1.3 齿根抗弯疲劳强度验算 10

4.1.4 几何尺寸计算 11

4.2锥齿轮17，16的设计 11

4.2.1选材料并确定初步参数 11

4.2.2 齿面接触疲劳强度计算 12

4.2.3 齿根抗弯疲劳强度验算 13

4.2.4 主要几何尺寸计算 15

4.3 同步带传动设计 15

4.3.1 设计功率 15

4.3.2 带轮的基本尺寸 16

5 机器人运动控制 18

5.1 机器人控制的特点 19

5.2机器人控制的分类 20

5.3 机器人控制系统 22

6 控制系统硬件 23

6.1 控制系统模式的选择 23

6.2 控制系统的搭建 24

6.2.1工控机 24

6.2.2运动控制器 25

6.2.3 驱动器 26

6.3 控制器与计算机、驱动器及电机的连接 28

6.3.1 控制器与计算机的连接 28

6.3.2 控制器与驱动器连接 28

6.3.3 驱动器与电机连接 31

7 三维造型的绘制 32

7.1 造型软件简介 32

致 谢 36

参考文献 37

1绪论

1.1工业机器人简介

工业机器人是现代科学研究的一项重要课题。这种机械设备在各种行业中占有非常重要的地位。企业的利润和发展都跟工业机器人的性能好坏息息相关。一、可以代替人工操作一些较危险的事情；二是可以根据生产过程的要求，按照编订的程序，在规定的时间和地点完成零件的生产；三、可以使焊接和装配中的一些重要部件。从而大大降低了工人的劳动量和改善工人的劳动条件，加快了工业自动化和机械化发展的步伐。工业机器人在各种环境中的精度和正确性是相当可观的，它在各个领域都有着广阔的发展前景。

机械手可以分为三类。第一类是通用机械手，由于它不需要人来直接操作只需要按照原先设定好的程序就能工作，所以该机械手运用最为广泛。它不仅具有普通机械的物理性质，而且具有记忆机械的性能。二类为运行机械，运行机械为名称所暗示的是需要进行手动操作，它是利用无线电信号来操作机械手的。第三种是连接到自动机器或自动线，称为专用机械手，用于解决机床上下料和搬运一些重量较大工件^[1]。现代社会具有智能化系统的机器人已经越来越普遍了，是的科学家不得不换一个研究方向。现在的研究重点是给机器人赋予生命，是为了使它更自由的活动，例如，可以识别对象和避免障碍，知道自己的工作范围，以免出现超载现象。这些机器人的组件是相互关联的，相互制约的，并且彼此独立，使机器人完成一个指令，必须依靠他们彼此合作相互协调才能完成^[2]。

2 工业机器手腕的总体设计

2.1机器手腕总体设计概述

机器人的手腕就像是机械手的生命一样，是不可或缺的。它的作用不仅是调整或改变工作范围，也可以适当地掌握工件，所以它有它自己独立的自由，为了使机器人在任何空间方向，要求的手腕可以实现三坐标轴的坐标轴，自由旋转运动。这是手腕有三度的自由被称为倒装（滚），俯仰（俯仰）-（偏航）和偏转。根据使用腕的要求，自由度不一定是3，也可以是1，2，或3以上。对自由度和机器人的一般、加工工艺、工件定位和定位精度的选择。

（a）腕部坐标系 （b）俯仰

请支付后下载全文，论文总字数：15170字