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四自由度气动机器人的结构设计,含任务书、开题报告、说明书、外文翻译、整套图纸摘要本次课题研究的主要目的是提高生产过程中的自动化程度和改善劳动条件，避免人身事故，同时也可以减轻人力，并便于有节奏的生产，整体改进生产效率。本文简要介绍了工业机器人的概念，以及其在国内外的研究现状。另外介绍了机械手硬件和软件的组成，即机械手各个部件的整体尺寸设计以及气动技...
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内容介绍
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含任务书、开题报告、说明书、外文翻译、整套图纸
摘 要
本次课题研究的主要目的是提高生产过程中的自动化程度和改善劳动条件，避免人身事故，同时也可以减轻人力，并便于有节奏的生产，整体改进生产效率。
本文简要介绍了工业机器人的概念，以及其在国内外的研究现状。另外介绍了机械手硬件和软件的组成，即机械手各个部件的整体尺寸设计以及气动技术的特点。除此之外本文还对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，以及机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构和机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。简单指出了机械手的气动系统和利用可编程序控制器对机械手进行控制。
关键词 工业机器人/机械手/气动/可编程控制器
ABSTRACT
The main purpose of the research is to improve the production process automation and improvement of working conditions, to avoid the accident, but also can reduce the human, and to facilitate the production of rhythm, the overall improvement of production efficiency.
This paper introduces the concept of industrial robots, and the status of their research at home and abroad. Also describes the robot hardware and software components, namely, the various components of robot design and the overall dimensions of the characteristics of pneumatic technology. In addition to this robot was also the overall design, to determine the coordinates of the manipulator forms and degrees of freedom, as well as technical parameters of the robot. At the same time, the design of the robot hand gripper-type structure and the structure of the robot wrist, the wrist rotation to calculate the torque required and torque of rotating cylinders. Design of the manipulator arm structure. Simply pointed out the robot and use of pneumatic system programmable controller to control the manipulator
KEY WORDS industrial robot, manipulator, pump air pressure drive，PLC
目 录
摘 要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 绪论 1
1.1 工业机械手概述 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国内研究现状 2
1.2.2 国外研究现状 3
1.3 机械手的分类 3
1.3.1 按用途分 4
1.3.2 按驱动方式分 4
1.3.3 按控制方式分 5
1.4 气动机械手的设计要求 5
1.5 机械手的系统工作原理及组成 6
1.6 本课题研究的意义 8
1.7 本课题的设计任务 8
2 机械手的整体设计方案 10
2.1 机械手的坐标形式与自由度 11
2.2 机械手的手部结构方案设计 12
2.3 机械手的手腕结构方案设计 12
2.4 机械手的手臂结构方案设计 12
2.5 机械手的驱动方案设计 12
2.6 机械手的控制方案设计 12
2.7 机械手的主要技术参数 12
3 手部结构设计 15
3.1 手指的形状和分类 15
3.2 设计时考虑的几个问题 15
3.3 手部夹紧气缸的设计 16
4 手腕结构设计 20
4.1 手腕的自由度 20
4.2 手腕的驱动力矩的计算 20
4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩 20
4.2.2回转气缸的驱动力矩计算 22
4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核 23
5 手臂各气缸的尺寸设计与校核 26
5.1 气缸的尺寸设计与校核 26
5.1.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计 26
5.1.2 尺寸校核 26
5.1.3 导向装置 27
5.1.4 平衡装置 27
5.2升降气缸的尺寸设计与校核 27
5.2.1 尺寸设计 28
5.2.2 尺寸校核 28
5.3回转气缸的尺寸设计与校核 29
5.3.1 尺寸设计 29
5.3.2 尺寸校核 29
6 气动系统设计与PLC控制系统设计 31
6.1 气动系统的设计 31
6.2 机械手的PLC控制系统设计 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34
附录 35
参考文献
[1] 张建民.工业机器人.北京:北京理工大学出版社，1988
[2] 朱冬梅.机械制图，第五版.高等教育出版社.
[3] 蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.机器人技术，2001, 4
[4] 金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机器人发展势态分析.机器人技术与应用 ， 2001, 2
[5] 王雄耀.近代气动机器人(气动机械手)的发展及应用.液压气动与密封，1999, 5
[6] 严学高，孟正大.机器人原理.南京:东南大学出版社，1992
[7] 费仁元，张慧慧.机器人机械设计与分析，第一版.北京工业大学出版社,1998.
[8] 机械设计师手册.北京:机械工业出版社，1986
[9] 黄锡恺，郑文伟.机械原理.北京:人民教育出版社，1981
[10] 成大先.机械设计图册.北京:化学工业出版社
[11] 吴广玉，姜复兴.机器人工程导论，第一版.哈尔滨工业大学出版社.1988.
[12] 郑洪生.气压传动及控制.北京:机械工业出版社，1987
[13] 吴振顺.气压传动与控制.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1995
[14] 张州，张广义.基于PLC控制的气动机械手系统. 1998.48-57.
[15] Baldenius T, Reichelstein S, Sahay S A. Negotiated Versus Cost-Based Transfer Pricing[J].Review of Accounting Studies,1999,4: 67-91.
[16] Yamamoto Y，Yun X P．Coordinating locomotion and manipulation of a mobile manipulator．The 3 1st Conf．on Decision andControl，1992：2643-2648.
[17] Dong H S，Bradley S H，Sanjiv S．Motion planning for a mobile manipulator with imprecise locomotion．IEEE／RSJ Int．Conf．of Intelligent Robots and Systems，2003：847-853.
[18] 徐永生.气压传动.北京:机械工业出版社，1990, 5
附 录
1.多用途气动机器人总装图A0号1张
2.手抓装配图A1号1张
3.后缸盖零件图A3号1张
4.旋转活塞零件图A3号1张
5.缸体零件图A3号1张
6.回转轴零件图A3号1张
7.手指零件图A3号1张
8.旋转活塞零件图A2号1张
9.气缸前端盖零件图A1号1张
10.联接块零件图A3号1张
摘 要
本次课题研究的主要目的是提高生产过程中的自动化程度和改善劳动条件，避免人身事故，同时也可以减轻人力，并便于有节奏的生产，整体改进生产效率。
本文简要介绍了工业机器人的概念，以及其在国内外的研究现状。另外介绍了机械手硬件和软件的组成，即机械手各个部件的整体尺寸设计以及气动技术的特点。除此之外本文还对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，以及机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构和机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。简单指出了机械手的气动系统和利用可编程序控制器对机械手进行控制。
关键词 工业机器人/机械手/气动/可编程控制器
ABSTRACT
The main purpose of the research is to improve the production process automation and improvement of working conditions, to avoid the accident, but also can reduce the human, and to facilitate the production of rhythm, the overall improvement of production efficiency.
This paper introduces the concept of industrial robots, and the status of their research at home and abroad. Also describes the robot hardware and software components, namely, the various components of robot design and the overall dimensions of the characteristics of pneumatic technology. In addition to this robot was also the overall design, to determine the coordinates of the manipulator forms and degrees of freedom, as well as technical parameters of the robot. At the same time, the design of the robot hand gripper-type structure and the structure of the robot wrist, the wrist rotation to calculate the torque required and torque of rotating cylinders. Design of the manipulator arm structure. Simply pointed out the robot and use of pneumatic system programmable controller to control the manipulator
KEY WORDS industrial robot, manipulator, pump air pressure drive，PLC
目 录
摘 要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 绪论 1
1.1 工业机械手概述 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国内研究现状 2
1.2.2 国外研究现状 3
1.3 机械手的分类 3
1.3.1 按用途分 4
1.3.2 按驱动方式分 4
1.3.3 按控制方式分 5
1.4 气动机械手的设计要求 5
1.5 机械手的系统工作原理及组成 6
1.6 本课题研究的意义 8
1.7 本课题的设计任务 8
2 机械手的整体设计方案 10
2.1 机械手的坐标形式与自由度 11
2.2 机械手的手部结构方案设计 12
2.3 机械手的手腕结构方案设计 12
2.4 机械手的手臂结构方案设计 12
2.5 机械手的驱动方案设计 12
2.6 机械手的控制方案设计 12
2.7 机械手的主要技术参数 12
3 手部结构设计 15
3.1 手指的形状和分类 15
3.2 设计时考虑的几个问题 15
3.3 手部夹紧气缸的设计 16
4 手腕结构设计 20
4.1 手腕的自由度 20
4.2 手腕的驱动力矩的计算 20
4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩 20
4.2.2回转气缸的驱动力矩计算 22
4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核 23
5 手臂各气缸的尺寸设计与校核 26
5.1 气缸的尺寸设计与校核 26
5.1.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计 26
5.1.2 尺寸校核 26
5.1.3 导向装置 27
5.1.4 平衡装置 27
5.2升降气缸的尺寸设计与校核 27
5.2.1 尺寸设计 28
5.2.2 尺寸校核 28
5.3回转气缸的尺寸设计与校核 29
5.3.1 尺寸设计 29
5.3.2 尺寸校核 29
6 气动系统设计与PLC控制系统设计 31
6.1 气动系统的设计 31
6.2 机械手的PLC控制系统设计 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34
附录 35
参考文献
[1] 张建民.工业机器人.北京:北京理工大学出版社，1988
[2] 朱冬梅.机械制图，第五版.高等教育出版社.
[3] 蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.机器人技术，2001, 4
[4] 金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机器人发展势态分析.机器人技术与应用 ， 2001, 2
[5] 王雄耀.近代气动机器人(气动机械手)的发展及应用.液压气动与密封，1999, 5
[6] 严学高，孟正大.机器人原理.南京:东南大学出版社，1992
[7] 费仁元，张慧慧.机器人机械设计与分析，第一版.北京工业大学出版社,1998.
[8] 机械设计师手册.北京:机械工业出版社，1986
[9] 黄锡恺，郑文伟.机械原理.北京:人民教育出版社，1981
[10] 成大先.机械设计图册.北京:化学工业出版社
[11] 吴广玉，姜复兴.机器人工程导论，第一版.哈尔滨工业大学出版社.1988.
[12] 郑洪生.气压传动及控制.北京:机械工业出版社，1987
[13] 吴振顺.气压传动与控制.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1995
[14] 张州，张广义.基于PLC控制的气动机械手系统. 1998.48-57.
[15] Baldenius T, Reichelstein S, Sahay S A. Negotiated Versus Cost-Based Transfer Pricing[J].Review of Accounting Studies,1999,4: 67-91.
[16] Yamamoto Y，Yun X P．Coordinating locomotion and manipulation of a mobile manipulator．The 3 1st Conf．on Decision andControl，1992：2643-2648.
[17] Dong H S，Bradley S H，Sanjiv S．Motion planning for a mobile manipulator with imprecise locomotion．IEEE／RSJ Int．Conf．of Intelligent Robots and Systems，2003：847-853.
[18] 徐永生.气压传动.北京:机械工业出版社，1990, 5
附 录
1.多用途气动机器人总装图A0号1张
2.手抓装配图A1号1张
3.后缸盖零件图A3号1张
4.旋转活塞零件图A3号1张
5.缸体零件图A3号1张
6.回转轴零件图A3号1张
7.手指零件图A3号1张
8.旋转活塞零件图A2号1张
9.气缸前端盖零件图A1号1张
10.联接块零件图A3号1张
