毕业设计工业机器人机械手说明书.doc

1、吉林大学珠海学院本科毕业论文 毕 业 设 计工业机器人机械手及其控制系统设计Design of industrial robot manipulator and its control system系别：机械与汽车工程系专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：郭仕杰学号：06101315指导教师姓名、职称：贺秋伟 副教授完成日期 2014 年4月 30 日24吉林大学珠海学院毕业设计任务书姓名郭仕杰学号06101315班级1013班系别机械与汽车工程系专业机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目工业机器人机械手及其控制系统设计指导教师贺秋伟所在单位吉林大学珠海学院任务：研究内容：本课题将设

2、计一台四自由度的工业机器人，将会被用作自动送料装置。主要工作部件及设计重点就是机械手。第一，本人将设计该机器人的底座、大臂、小臂以及执行机构机械手爪的结构和模型；第二，再设计出适合于该机器人的驱动、传动方式，以期构成其的结构平台。最后，在此基础上再将其控制系统设计出来，由下面几个步骤组成：数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计。其中重点要加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终要实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。研究方法、手段及步骤：1

3、、 研究机械手的机械结构，并绘制机械零件图和装配图2、 机械手驱动、传动方式的选择3、 控制系统模式的选择4、 研究所选控制系统的构成及搭建5、 控制系统软件的选择及操作6、 误差与性能提升分析时间安排：下发任务书时间 2013年11月中旬至2013年12月31日开题报告上交时间 2014年1月15日（须经指导教师审核通过）外文翻译上交时间 2014年1月15日毕业论文中期检查时间 2014年3月15日毕业论文、图纸完成时间 2014年4月30日答辩时间 2014年5月初参考资料：1、 工业机器人技术 西安电子科技大学出版社2、 机电传动控制 华中科技大学出版社3、 工业机器人图册 机械工业出

4、版社4、 机电一体化实用手册 科学出版社5、 控制电气及应用 清华大学出版社6、 C语言程序设计教程 华南理工大学出版社7、 机械制造装备设计 机械工业出版社8、 电工与电子技术 高等教育出版社9、 机电一体化技术 西安电子科技大学出版社10、机械技术基础 机械工业出版社11、大学C+程序设计教程 高等教育出版社12、大学Visual C+程序设计案例教程 高等教育出版社13、Industrial robot technology Oxford Press14、Craig, John J. Introduction to robotics15、Basilio Bona and Aldo Cur

5、atella. Identification of Industrial Robot Parameters for Advanced Model-Based Controllers Design Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Barcelona, Spain, April 200516、Introduction to Robotics Mechanics and Control - Third Edition - John J. Craig系专家组审核意见：吉林

6、大学珠海学院机械与汽车工程系 2014 年 01 月 01日摘要工业机器人技术是近年来新技术发展的重要领域之一，是以微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。这一技术在工业、农业、国防、医疗卫生、办公自动化及生活服务等众多领域有着越来越多的应用。工业机器人在提高产品质量、加快产品更新、提高生产效率、促进制造业的柔性化、增强企业和国家的竞争力等诸多方面有着举足轻重的地位。而机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一；是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分；是提高生产过程自动化、改

7、善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。本课题将设计一台四自由度的工业机器人，将会被用作自动送料装置。主要工作部件及设计重点就是机械手。第一，本人将设计该机器人的底座、大臂、小臂以及执行机构机械手爪的结构和模型；第二，再设计出适合于该机器人的驱动、传动方式，以期构成其的结构平台。最后，在此基础上再将其控制系统设计出来，由下面几个步骤组成：数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计。其中重点要加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终要实现的目标包括：关节的伺

8、服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。关键词：工业机器人；机械手；驱动；控制AbstractIndustrial robot technology is one of the important fields in the development of new technologies in recent years, is a cross, a variety of emerging technology and mechanical technology integration with microelectronics

9、 technology as the leading into a comprehensive high and new technology. This technology has been used more and more in the fields of industry, agriculture, national defense, medical, office automation and service life. Industrial robots play a decisive role in improving the quality of products, to

10、speed up the update products, improve production efficiency, promote manufacturing flexibility, strengthen enterprise and national competitiveness etc. The manipulator is the traditional task execution mechanism of industrial robot system, is one of the key components of the robot; is a product of m

11、odern control theory and automation of industrial production practice, and to become an important part of modern mechanical manufacturing system; it is one of the effective ways to improve the production process automation, improve working conditions, to improve the product quality and production ef

12、ficiency. Especially with a radioactive pollution in high temperature, high pressure, dust, noise and occasions, more widely applied.This topic will be the design of industrial robot with a four degree of freedom, will be used for the automatic feeding device. The main working parts and design focus

13、 is manipulator. First, the base, I will design the robot big arm, small arm and gripper actuator structure and model; second, redesign drive, drive mode suitable for the robot, in order to form the structure of platform. Finally, on the basis of the designed control system, consisting of the follow

14、ing steps: the design of data acquisition card and servo amplifier selection, feedback system and the feedback component selection, terminal board circuit design and control software. The key to strengthen the security of operation reliability and robot control software, to achieve the ultimate goal

15、s include: Joint servo control and brake problems, real-time monitoring the movement of each joint of robot, robot teaching programming and online modify the program, set the reference point and the reference point return.Key Words：Industrial robot; Manipulator; Drive; Control目录1绪论11.1工业机器人简介11.1.1发展史11.1.2特点11.1.3构造分类21.1.4 应用31.2国内外发展状况41.2.1 国外发展41.2.2 国内发展51.3工业机器人发展趋势52 工业机器人试验平台及机械手设计62.1机械手设计62.1.1机械手简介62.1.2 机械手分类62.1.3具体结构设计72.2工业机器人基座与连杆设计92.2.1基座的设计92.2.2大臂设计92.2.3小臂设计102.3工业机器人自由度及关节的设