搬运机器人结构设计 毕业设计正文

4-DOF搬运机器人的结构设计

学生姓名：班级：

指导老师：

摘要：在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。

本文研究了国内外机械手发展的现状，通过学习机械手的工作原理，熟悉了搬运机器人的运动机理。在此基础上，确定了四自由度搬运机器人的基本系统结构，对搬运机器人的结构进行了简单的强度计算，完成了搬运机器人机械方面的设计（包括传动部分、执行部分、驱动部分）和简单的三维实体造型工作。本设计为四自由度圆柱坐标型工业机器人，其工作方向为两个直线方向、一个旋转方向和一个气爪运动。机器人的机械结构主要包括由三个电磁阀控制的气缸来实现机器人的上升下降运动及夹紧工件的动作，一个步进电机控制机器人的正反转。

在控制器的作用下，搬运机器人执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作。设计的搬运机器人运用于自动化生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率，本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。

关键词：搬运机器人，强度计算，结构设计

指导老师签名：

Structure designing of 4-DOF handling robot

Student name: Class:

Supervisor:

Abstract：In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation

production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises.

Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a

level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with

welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work.

This paper studies the current situation of the development of mechanical hand, by

studying the working principle of the robot, familiar with handling robot locomotion

mechanism .On this basis, identified 4-DOF of handling robot 's basic system architecture ,

simple strength calculation was made on handling robot structure ,finish handling robot

mechanical design ( including transmission part, operative, driving part ) and simple 3D

solid modeling work.This scheme introduced a cylindrical robot for four degree of freedom.

It is composed of two linear axes ，one rotary axis and a pneumatic claw movement.The

manipulator mechanical structure includes three solenoid valves controlled by air cylinder

to achieve the increased decline in sports and workpiece clamping action,a stepper motor

control manipulator positive inversion.

Controller only allows these devices move from one assembly line to other assembly

line in space, perform relatively simple taskes. Designed of the handling robot used in automatic production line, realizing the automatic production, reduce industrial workers much repetitive work, also can improve labor productivity.This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work.

Keywords：Transfer robot, Strength calculation,Structure design

Signature of Supervisor:

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

目录 (3)

1 绪论 (4)

1.1搬运机器人概述 (4)

1.2搬运机械人的应用简况 (6)

1.3搬运机器人的应用意义 (7)

1.4机械手的发展概况与发展趋势 (7)

1.5本论文的主要工作 (9)

2 搬运机械手总体设计方案 (10)

2.1自由度和坐标系的选择 (10)

2.2搬运机器人的组成 (11)

2.3搬运机器人的技术参数 (13)

2.4搬运机器人结构简图 (14)

3 零部件结构设计. (15)

3.1夹持式手部结构 (15)

3.2臂部的设计及有关计算 (16)

3.3步进电机的选型 (21)

3.4联轴器的选择设计 (22)

3.5 机座设计及电磁阀的选择 (24)

4 结构强度计算、尺寸设计与校核 (28)

4.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 (28)

4.2手臂升降气缸的尺寸设计与校核 (29)

4.3步进电机的尺寸设计与校核 (30)

4.4总体结构图、实体图的绘制 (32)

5 控制系统 (34)

5.1 PLC的主要特点 (34)

5.2 PLC的发展阶段 (35)

5.3 PLC的选择 (35)

5.4机械手的循环工作说明 (36)

6 结论 (37)

参考文献 (39)

致谢 (41)

附录A

4-DOF 搬运机器人的结构设计

1 绪论

1.1 搬运机器人概述

搬运机器人在实际的工作中就是一个机械手，机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。机器人一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机器人，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。

机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。

要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传

动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机器人的性能。一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图1-1所示。

图1-1机器人的一般组成

对于现代智能机器人而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。目前研究主要集中在赋予机器人“眼睛”，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机器人的触觉装置。

机器人的这些组成部分并不是各自独立的，或者说并不是简单的叠加在一起，从而构成一个机器人的。要实现机器人所期望实现的功能，机器人的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。它们之间的相互关系如图1-2所示。

图1-2机器人各组成部分之间的关系 机器人的机械系统主要由执行机构和驱动－传动系统组成。执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动－传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。

1.2搬运机械人的应用简况

在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要办法。

但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75％是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5％。从这里可看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。

国内外机械工业机搬运械手主要应用于以下几方面：

1）热加工方面的应用

热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。

2）冷加工方面的应用

冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。

3）拆修装方面

拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。

近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。

1.3搬运机器人的应用意义

在机械工业中，搬运机器人的应用意义可以概括如下：

1）可以提高生产过程的自动化程度

应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

2）可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

3）可以减少人力，便于有节奏地生产

应用机械人代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。

综上所述，有效地应用机器人是发展机械工业的必然趋势。

1.4机械手的发展概况与发展趋势

专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域也在不断地扩大。

1.4.1机器手发展概况

早在40年代，随着原子能工业的发展，已出现了模拟关节式的第一代机械手。

50～60年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。如尤尼曼特(Unimate)机械手即属于这种类型。

60～70年代，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，亦即是第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。

80-90年代，装配机械手处于鼎盛时期，尤其是日本。

90年代机械手在特殊用途上有较大的发展，除了在工业上广泛应用外，农、林、矿业、航天、海洋、文娱、体育、医疗、服务业、军事领域上有较大的应用。

90年代以后，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机械手技术也得到飞速的多元化发展。

总之，目前机械手的主要经历分为三代：

第一代机械手主要是靠人工进行控制，控制方式为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是将低成本和提高精度；第二代机械手设有电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把接收到的信息反馈，使机械手具有感觉机能；第三代机械手能独立完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性系统FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。

随着现代化科学技术的飞速发展和社会的进步，针对于上述各个领域的机器人系统的应用和研究对系统本身也提出越来越多的要求。制造业要求机器人系统具有更大的柔性和更强大的编程环境，适应不同的应用场合和多品种、小批量的生产过程。计算机集成制造（CIM）要求机器人系统能和车间中的其它自动化设备集成在一起。研究人员为了提高机器人系统的性能和智能水平，要求机器人系统具有开放结构和集成各种外部传感器的能力。

1.4.2机械手的发展趋势

目前国内工业机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。

因此，国内主要是逐步扩大机械手应用范围，重点发展铸锻、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件。在应用专用机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。

将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型部件，即可组成各种不同用途的机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范围。同时要提高精度，减少冲击，定位精确，以更好地发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能地机械手，并考虑于计算机联用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。

在国外机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业中，它可按照事先制定的作业程序完成规

定的操作，但是还不具备任何传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机械手本身的损坏。为此，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手，使其拥有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做出相应的变更。如位置发生稍些偏差时，即能更正，并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。

视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及卫星计算机。工作时，电视照相机将物体形象变成视频信号，然后传送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和方位，并发出指令控制机械手进行工作。

触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手先伸出手指寻找工件，通过装在手指内的压力敏感元件产生触感作用，然后伸向前方，抓住工件。

手的抓力大小可通过装在手指内侧的压力敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展，机械手的装配作业的能力将进一步提高。到1995年，全世界约有50%的汽车由机械手装配。

现今机械手的发展更主要的是将机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。

1.5 本论文的主要工作

本文研究了国内外机械手发展的现状，通过学习机械手的工作原理，熟悉了搬运机器人的运动机理。在此基础上，确定了四自由度搬运机器人的基本系统结构，对搬运机器人的结构进行了简单的强度计算，完成了搬运机器人机械方面的设计（包括传动部分、执行部分、驱动部分）和简单的三维实体造型工作。

本课题将要完成的主要工作如下:

1)选取机械手的座标型式和自由度；

2)确定四自由度搬运机器人驱动系统的类型；

3)确定四自由度搬运机器人的整体结构设计方案；

4)设计出机械人的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使

通用性更强，手部设计成可更换结构；

5)零部件结构强度计算与校核；

6)绘制机器人的各零部件图，并完成搬运机器人装配图，最后运用三维软件画出实体图；

7）控制方案的设计。

2 搬运机器人总体设计方案

对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是:充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求；尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制。

本次设计的机械手是气动上下料机械手，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。

2.1 自由度和坐标系的选择

机器人的运动自由度是指各运动部件在三维空间相当于固定坐标系所具有的独立运动数，对于一个构件来说，它有几个运动坐标就称其有几个自由度。各运动部件自由度的总和为机器人的自由度数。机器人的手部要像人手一样完成各种动作是比较困难的，因为人的手指、掌、腕、臂由19个关节组成，共有27个自由度。而生产实践中不需要机器人的手有这么多的自由度一般为3-6个（不包括手部）。本次设计的搬运机器人为4自由度即：手爪张合；臂部伸缩；臂部升降；臂部回转。

工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构、圆柱坐标结构、球坐标结构、关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下：

1)直角坐标机器人结构

直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图2-1(a)所示。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（μm级）。但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。

直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式、龙门式、天车式三种结构。

2)圆柱坐标机器人结构

圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，如图2-1（b）。这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是

一个圆柱状的空间。

3)球坐标机器人结构

球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，如图2-1（c）。这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。

4) 关节型机器人结构

关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的，如图2-1（d）。关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。

关节型机器人结构，有水平关节型和垂直关节型两种。

根据要求及在实际生产中的用途，本次设计的搬运机器人采用圆柱坐标。

(a)直角坐标型（b）圆柱坐标型（c）球坐标型（d）关节型

图2-1四种机器人坐标形式

2.2搬运机器人的组成

搬运机器人由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。

2.2.1 执行机构

1）手部

手部既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。手部多为两指（也有多指）；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于可吸附的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。

传力机构形式较多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。本次设计的手部选择气动手爪手部结构。

本次设计的搬运机器人手部执行部件如图2-2。

图2-2 搬运机器人手部执行部件示意图

如图2-2的机构简图，手部执行依靠气缸的伸缩运动来实现其张合运动，结构紧凑，产生的驱动力也必将大。

2）腕部

腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上下摆动、左右摆动。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。

3）臂部

手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具），并带动他们做空间运动。

臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。

手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身

运动较为多，受力复杂。因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。本次设计实现臂部的上下移动、前后伸缩、以及臂部的回转运动。手臂的运动参数：伸缩行程：100mm ；伸缩速度：200mm/s ；升降行程：200mm ；升降速度：250mm/s ；回转范围：

180~0。机器人手臂的伸缩使其手臂的工作长度发生变化，在圆柱坐标式结构中，手臂的最大工作长度决定其末端所能达到的圆柱表面直径。伸缩式臂部机构的驱动可采用液压缸直接驱动。

4）机座

机座是机身机器人的基础部分，起支撑作用。对固定式机器人，直接联接在地面上，对可移动式机器人，则安装在移动结构上。机身由臂部运动（升降、平移、回转和俯仰）机构及其相关的导向装置、支撑件等组成。并且，臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上。臂部的运动越多，机身的结构和受力越复杂。本次毕业设计的搬运机器人的机身选用升降回转型机身结构；臂部和机身的配置型式采用立柱式单臂配置，其驱动源来自步进电机。

2.2.2 驱动机构

驱动机构是搬运机器人的重要组成部分。根据动力源的不同，工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。

液压驱动压力高，可获得大的输出力，反应灵敏，可实现连续轨迹控制，维修方便，但是，液压元件成本高，油路比较复杂。气动驱动压力低，输出力较小如需要输出力大时，其结构尺寸过大，阻尼效果差低速不易控制，但结构简单，能源方便，成本低。电动机驱动有：异步电动机、步进电动机为动力源，电动机使用简单，且随着材料性能的提高，电动机性能也逐渐提高。本次设计的搬运机器人的驱动机构采用气动和步进电机相结合驱动的方式。

2.2.3 控制机构

考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC 程序即可实现，非常方便快捷。 2.3搬运机器人的技术参数

1)用途：用于车间搬运

2)设计技术参数：

a) 抓重：1Kg(平行气爪)；

b) 自由度数：4个自由度（手爪张合；臂部伸缩；臂部回转；臂

部升降4个运动）；

c) 坐标型式：圆柱坐标系；

d) 最大工作半径：300mm；

e) 手臂最大中心高：591mm；

f) 手臂运动参数:

伸缩行程：100mm；

伸缩速度：200mm/s

升降行程：200mm

升降速度：250mm/s

回转范围：0～180°

回转速度：45°/s

2.4 搬运机器人结构简图

结构简图如下图2-3

图 2-3 四自由度搬运机器人结构简图

1-步进电机 2-标准气缸 3-标准气缸 4-平行气爪

3 零部件的结构设计

3.1 夹持式手部结构

机器人的手部是机器人最重要的部件之一，从其功能和形态上看，分为工业机器人的手部和类人机器人的手部。目前前者应用较多，也较成熟，后者正在发展中。

工业机器人的手部夹持器（亦称抓取机构）是用来握持工件或工具的部件，由于被握持工件的形状、尺寸、重量、材料及表面状态的不同。其手部结构也是多种多样的，大部分的手部结构都是根据特定的工件要求而专门设计的，按握持原理的不同，常用的手部夹持器分为如下两类：

1）夹持式：包括内撑式与外夹式，常用的还有勾托式和弹簧式等。

2）吸附式：包括气吸式与磁吸式等。

3.1.1手指的形状和分类

夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双指式:按手指夹持工件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按模仿人手手指的动作，手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型(或称直进型)，其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指;同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。

3.1.2设计时考虑的几个问题

1)具有足够的握力(即夹紧力)

在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。

2)手指间应具有一定的开闭角

两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。

3)保证工件准确定位

为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。

4)具有足够的强度和刚度

手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结

构简单紧凑，自重轻。

5)考虑被抓取对象的要求

根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是平行气动手爪。搬运工件是小于一千克的物体，所以我们选择MHZ2-40C型气动手爪。夹紧装置依靠气缸的伸缩实现手爪的张开和闭合，这种型号的气爪夹持力范围在300-800N,足够夹紧1千克的工件。平行气动手爪其结构如图3-1所示。

图 3-1 平行气动手爪结构图

3.2 臂部的设计及有关计算

手臂部件是机械手的主要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工件或工具），并带动它们作空间运动。手臂运动应该包括3个运动：伸缩、回转和升降。本节叙述手臂的伸缩运动，手臂的回转和升降运动设置在机身处，将在下一节详述。

臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部应该具备3个自由度才能满

足基本要求，既手臂伸缩、左右回转、和升降运动。手臂的各种运动通常用驱动机构和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的静、动载荷，而且自身运动较多。因此，它的结构、工作范围、灵活性等直接影响到机械手的工作性能。

3.2.1 臂部设计的基本要求

臂部设计首先要实现所要求的运动，为此，需要满足下列各项基本要求：

1)臂部应承载能力大、刚度好、自重轻

对于机械手臂部或机身的承载能力，通常取决于其刚度。以臂部为例，一般结构上较多采用悬臂梁形式（水平或垂直悬伸）。显然伸缩臂杆的悬伸长度愈大，则刚度愈差。而且其刚度随着臂杆的伸缩不断变化。对机械手的运动性能、位置精度和负荷能力影响很大。为提高刚度，除尽可能缩短臂杆的悬伸长度外，尚应注意以下几方面：

a)根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸；

b)提高支撑刚度和合理选择支撑点的距离；

c)合理布置作用力的位置和方向；

d)注意简化结构；

e)提高配合精度。

2) 臂部运动速度要高，惯性要小

机械手手部的运动速度是机械手的主要参数之一，它反映机械手的生产水平。对于高速度运动的机械手，其最大移动速度设计在250mm/s最大回转角速度设计在

45 。在速度和回90 内，大部分平均移动速度为200mm/s，平均回转角速度在s/

s/

转角速度一定的情况下，减小自身重量是减小惯性的最有效，最直接的办法，因此，机械手臂部要尽可能的轻。减少惯量具体有4个途径：

a)减少手臂运动件的重量，采用铝合金材料；

b)减少臂部运动件的轮廓尺寸；

c)减少回转半径ρ，再安排机械手动作顺序时，先缩后回转（或先回转后伸缩），

尽可能在较小的前伸位置下进行回转动作；

d)在驱动系统中设缓冲装置。

3) 手臂动作应该灵活

为减少手臂运动之间的摩擦阻力，尽可能用滚动摩擦代替滑动摩擦。对于悬臂式的机械手，其传动件、导向件和定位件布置合理，使手臂运动尽可能平衡，以减少对升降支撑轴线的偏心力矩，特别要防止发生机构卡死（自锁现象）。为此，必须计算

使之满足不自锁的条件。

4) 位置精度要求高

一般来说，直角和圆柱坐标式机械手位置精度要求较高；关节式机械手的位置精度最难控制，故精度差；在手臂上加设定位装置和检测结构，能较好地控制位置精度，检测装置最好装在最后的运动环节以减少或消除传动、啮合件间的间隙。

5) 设计合理

合理设计与腕和机身的连接部位，臂部安装形式和位置不仅关系到机器人的强度、刚度和承载能力，而且还直接影响到机器人的外观。

总结：除此之外，要求机械手的通用性要好，能适合多种作业的要求；工艺性好，便于加工和安装；用于热加工的机械手，还要考虑隔热、冷却；用于作业区粉尘大的机械手还要设置防尘装置等。

以上要求是相互制约的，应该综合考虑这些问题，只有这样，才能设计出完美的、性能良好的机械手。

3.2.2 手臂的典型机构及结构的选择

1)手臂的典型运动机构

常见的手臂伸缩机构有以下几种：

a)双导杆手臂伸缩机构；

b)手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩，升降和横向移动；回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆动；符合运动，如直线运动和回转运动组合，两直线运动的双层液压缸空心结构；

c)双活塞杆液压缸结构；

d)活塞杆和齿轮齿条机构。

2)手臂运动机构的选择

通过以上，综合考虑，本次设计选择气缸伸缩机构，使用气压驱动，水平伸缩气缸选用伸缩式气缸。

3.2.3伸缩手臂气缸直径选择

本设计气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸2活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:

z t F F P

D F --=421π （3-1）

上式中: 1F - 活塞杆上的推力，N

t F - 弹簧反作用力，N

z F - 气缸工作时的总阻力，N

P - 气缸工作压力，Pa

弹簧反作用按下式计算:

s G F f t ?=

（3-2） f G =n

D Gd

314

1

8

上式中:f G - 弹簧刚度，N/m

1- 弹簧预压缩量，m

s - 活塞行程，m

1d - 弹簧钢丝直径，m

1D - 弹簧平均直径，.

n - 弹簧有效圈数.

G - 弹簧材料剪切模量，一般取Pa G 9104.79?=

在设计中，必须考虑负载率η的影响，则:

t F p D F -=421η

π

（3-3） 由以上分析得单向作用气缸的直径:

ηπp Ft F D )

(41+= (3-4)

代入有关数据，可得=f G n D Gd 3141

8=4

333950

)1030(8)

105.3(104.79??????--

)/(24.1103m N =

s G F f t ?=

n D Gd G f 3

14

1=

)(3.1101010024.11033

N =??=-

所以:=D pn

Ft F π)1(4+=6105.0)3.110100(4??+?π )(14.23mm =

查有关手册圆整，得mm D 20=

3.2.4升降手臂气缸直径选择

设计气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸1活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:

z t F F P

D F --=421π (3-5)

上式中: 1F - 活塞杆上的推力，N

t F - 弹簧反作用力，N

z F - 气缸工作时的总阻力，N

P - 气缸工作压力，Pa

弹簧反作用按下式计算: s G F f t ?=

n

D Gd G f 3141

= (3-6) f G =n D Gd 31418

上式中:f G - 弹簧刚度，N/m

1- 弹簧预压缩量，m

s - 活塞行程，m

1d - 弹簧钢丝直径，m

1D - 弹簧平均直径，.

n - 弹簧有效圈数.

G - 弹簧材料剪切模量，一般取Pa G 9104.79?=

跳舞机器人设计毕业设计论文

课程设计任务书 （ 2015 级） 目录 摘要------------------------------------------------------4 引言------------------------------------------------------5 任务书-----------------------------------------------------6 第一章 我国机器人技术的发展概况------------------------------------7 第二章机器人的总体设计解剖 1.1资料的收集与阐述-----------------------------------------7 1.2机器人工作原理简介 1.总体设计剖------------------------------------------------8 2.伺服电机的剖析--------------------------------------------9 第三章机器人总体设计综述 ---------------------------------12 1、1设计课题的阐述-----------------------------------------12 1、2单片机的选择-------------------------------------------12 1、3主控板部分简介-----------------------------------------12 第四章机器人的总体设计方案与部分简介 1、1设计方案-----------------------------------------------13 1、2各部分功能及原理简介-----------------------------------13 第五章机器人的原理图设计、仿真及电路板制作 1、1机器人的原理图设计-------------------------------------15 1、2电源部分-----------------------------------------------16 1、3稳压电源部分-------------------------------------------16 1、5接口电路部分-------------------------------------------17 1、6单片机最小系统和ISP在线编程---------------------------18 1、9电路板制作---------------------------------------------18 第六章机器人电路板的调试与结论

毕业设计论文-四自由度的工业机器人机械手设计说明书

摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括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，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：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。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动

ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake

钢结构毕业设计论文

毕业设计 建筑设计 1.前言 如今，钢结构建筑在人们的生活中被广泛应用；钢结构的高层建筑、大型厂房、大跨度桥梁、造型复杂的新式建筑物等如雨后春笋般的出现在世界各地，这足以表明钢结构的发展趋势和美好的未来。 钢结构建筑相比于混凝土结构在环保、节能、高效等方面具有明显优势，且具有材料强度高、重量轻、材质均匀、塑性韧性好、结构可靠性高、制作安装机械化程度高、抗震性能良好、工期短、工业化程度高、外形多样美观等优点，并符合可持续发展的要求。目前，国内大约每年有上千万平米的钢结构建筑竣工，国外也有大量钢结构制造商进入中国，市场竞争日趋激烈，为此通过该项设计，达到能够理论联系实际地将学到的专业理论做一次全面的应用目的。 毕业设计是这大学四年来对所学土木工程知识的一次系统的、全面的考察和总结，是大学重要的总结性教育。通过做毕业设计，使我对钢结构的学习和研究更为的深入，深化了我对土木工程专业知识的认知和理解。在做毕设的过程中通过查阅各种文献资料、规范案例，不仅拓展了我的知识面，也培养了我独立思考、查阅资料的能力。 2.设计概况 本工程为青岛市华原纺织厂职工宿舍楼，采用钢结构框架支撑体系，共5层，各层层高均为3.5m，采用造型时尚的四坡屋顶，建筑结构总高度为19.7（加屋顶），每层建筑面积约为619.92㎡，总建筑面积3099.6㎡，维护结构采用ALC板（150mm）；本建筑设计采用横向8跨，9根柱；纵向2跨，3根柱的柱网布置；室内外高差为0.45m，建筑主要功能为集体居住。 总平面图见图2-1。 图2-1 总平面布置图 3.设计条件

3.1 工程地质条件 （1）拟建场地地型平坦，自然地表标高36.0m 。 （2）地基基础方案分析：宜采用天然地基，全风化角砾岩、强风化角 砾岩或中风化角砾岩为地基持力层，建议采用-1.0m ～-3.0m 柱下独立基 础；其中全风化角砾岩，土层平均厚度 2.1m ，地基承载力特征值 kPa ak f 220 ，可 作为天然地基持力层。 （3）抗震设防烈度为6度，拟建场地土类型为中硬场地土，场地类别为 Ⅱ类。 3.2 气象条件 （1）降水。平均年降雨量777.4mm ，年最大降雨量1225.2mm ；雨量集中期： 7月中旬至8月中旬，月最大降雨量140.4mm ；基本雪压：0.6kN/㎡。 （2）主导风向：夏季为东南风，冬季为西北风；基本风压：0.6kN/㎡。 3.3 楼面基本荷载 荷载一组。恒载：5.0kN/㎡，活载：2.0kN/㎡。 荷载二组。恒载：5.5kN/㎡，活载：2.0kN/㎡。 3.4 其他技术条件 建筑等级：耐久等级、耐火等级均为Ⅱ级，采光等级为Ⅲ级。 4 设计方案 4.1.1柱网布置 本方案采用横向3排柱形式，共两跨且不对称；纵向9排柱，柱距分 两种，即3.6m 和7.2m ，纵向柱网对称布置。该方案主要采用大柱距且3 排两跨的柱网，充分节约钢材以及发挥钢结构宜于应用到大跨度的优点； 并且结构形式简单，计算简图简单，受力分析简便，合理可行。（柱网布置 见图4-1-1）。 图4-1-1 结构柱网布置图 4.1.2 建筑结构形式分析选定 多层钢结构房屋的体系有纯框架体系、框架支撑—-支撑体系、框架剪力墙体系、

搬运机器人结构设计与分析_毕业设计

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 搬运机器人结构设计与分析 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。 本课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论，对原有的机械结构提出了新的改进方法，并把现在的新技术应用到本课题中，从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状，提出了具体的搬运机器人设计要求，并根据搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及包括：机器人的手部、腕部、臂部、腰部在内的机械结构设计。此搬运机器人的驱动源来自液压系统，执行元件包括：柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。 关键词：搬运机器人；液压系统；机械结构设计；操作

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ Abstract In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work. The subject of the main part of the handling of their machinery discussions, and on the original mechanical structure proposed for the new improved method, which makes the handling robot is more applicable to the present industrial working environment.Through a detailed understanding of the robot in the industrial application,to propose specific handling robot design requirements,and according to the robot design principles of various parts,for the system as well as including:the robot's hand, wrist, arm, waist, the design of mechanical structures.The transfer robot driven by the source from the hydraulic system, and the implementation of components including:plunger hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, swing, telescopic hydraulic cylinders, etc.Through the hydraulic cylinder movements to implement the joint transport robot motion,And realize the operational handling robot. Keywords：Transfer robot；Hydraulic System；Mechanical Design；Operating

物料搬运机器人手的系统设计

天津大学 毕业设计 中文题目：物料搬运机器人手部系统的设计 英文题目：Material handling system design robot Hand department 学生姓名 系别机电 专业班级 2 指导教 成绩评定 2010年6月

目录 1 引言 (1) 1.1 机器人概述 (1) 1.2 机器人的研究历史及现状 (1) 1.3 机器人的发展趋势 (2) 2 手部的设计与计算 (3) 2.1 手部的设计 (3) 2.2 驱动方式 (3) 2.3 手部夹紧力的计算 (5) 2.4 弹簧的计算[6] (5) 2.5 手部电机选择原则【7】........................... 错误！未定义书签。 2.5.1 一般执行电机的选择原则...................... 错误！未定义书签。 2.5.2 电机的选用.................................. 错误！未定义书签。 2.6 手部电机参数计算.............................. 错误！未定义书签。 2.7 电机转速与夹紧力速度几何关系的确定............ 错误！未定义书签。 3 手臂的设计与计算............................... 错误！未定义书签。 3.1 手臂结构设计.................................. 错误！未定义书签。 3.2 手部质量计算.................................. 错误！未定义书签。 3.2.1 爪子的质量计算.............................. 错误！未定义书签。 3.2.2 手部外壳质量计算............................ 错误！未定义书签。 3.2.3 手部主轴的质量计算.......................... 错误！未定义书签。 3.2.4 其它部件的质量估算.......................... 错误！未定义书签。 3.3 手臂计算及电机选择............................ 错误！未定义书签。 4 结论.......................................... 错误！未定义书签。【参考文献】................................... 错误！未定义书签。致谢............................................ 错误！未定义书签。附录1：英文文献 .................................. 错误！未定义书签。附录2：英文文献翻译 .............................. 错误！未定义书签。

搬运码垛机器人毕业设计

搬运码垛机器人毕业设计 Prepared on 22 November 2020

目录1

1绪论 研究背景及意义 随着现代社会科技水平日新月异的变化，机器人技术已经渗透到人类生活中的方方面面，演着不可替代的角色。机器人是多个学科技术综合而成的产物，其应用程度已经逐渐宽广起来研究机器人已经成为了当今时代的趋势。机器人的应用状况已经可以作为权衡一个国家现化程度高低的重要因素。从机器人工作的环境来对机器人进行分类，大体上能划分成两种，就是工业机器人与特种机器人。工业机器人是一种具有良好性能的自动化机械装置，是典型的含有很高科技含量的机电一体化产品。它在提高产品质量、增加经济效益、提高生产率方面起着重要作用。同时工业机器人的发展情况也是日新月异的，所以研发工业机器人是一件刻不容缓的事情。 码垛是随着物流产业的不断壮大而发展起来的一项高新技术，其思想是把物品按照一定规律码放在托盘上，从而能够使物品的存放、搬运、转移等活动变成单元化操作，从而大大提高物流运输的效率。在物料质量不大、尺寸不大、码垛速度要求不高的情况下，码垛工作都是通过人工来实现的。后来为了减轻工人在码垛时的工作强度，产生了托盘操作机、工业机械手等一些比较简单的机械设施。但是随着人们对码垛速度要求的不断提高，传统的人工码垛方式越来越难以达到人们的要求，这种情况下码垛机器人应运而生。 作为工业机器人典型的一种，码垛机器人技术近几年有着非常快速的发展，这样的发展速度和当今世界制造业的小批量、多种类的发展模式是十分吻合的。码垛机器人有着工作能力强、运行速度快、体积比较小、抓取种类多、应用范围广等特点，从而在市场上备受青睐，正因为这些优点，才使得码垛机器人被普遍应用于制造业、码垛、装配、焊接等诸多操作中。 近年来，袋装物品的需求和产量都十分巨大，进而对袋装物品进行运输的需求也在急剧增长。在我国有大量的袋装物品需要进行码垛、卸垛和运输。目前，对袋装物品的火车运输来讲，火车站台卸车、站台码垛、运输装车、运输卸车、库房码垛等工

钢结构工业厂房设计—毕业设计

目录 第一部分编制综合说明 (3) 1、工程概况 (3) 2、现场施工平面布置 (3) 3、编制依据 (4) 第二部分施工方案 (5) 1、施工顺序与流向 (5) 2、地基基础工程施工方案 (5) 2.1地基基础的施工流向 (5) 2.2基坑降水 (5) 2.3基础混凝土要求 (5) 2.4施工机械配备 (6) 2.5土方外运及渣土垃圾处置措施 (6) 3、地下一层结构和上部主体工程施工方案 (6) 3.1测量方案 (6) 3.2模板工程 (7) 3.3钢结构工程 (8) 3.4混凝土工程 (11) 3.5砌块工程 (13) 3.6上部结构屋面防水施工 (13) 3.7脚手架工程 (14) 4、装饰工程施工方案 (14)

4.1施工步骤 (14) 4.2装饰施工 (15) 5、质量保证措施 (16) 6、安全保证措施 (19) 7、文明施工 (20) 第三部分施工进度计划编制 (20) 1、基础工程 (20) 2、主体工程双代号网络图 (22) 第四部分施工平面布置图 (22) 第五部分鸣谢 (24) 第一部分编制综合说明 1.工程概况 本工程为一钢结构工业厂房，该厂房平面外轮廓总长为48m、总宽为30m，层高4.2m,厂房分上下两层，总建筑面积1440m2，其中，在厂房的南、北、西各有两个

入口，由坡道进入厂内，厂房四周有散水。建筑结构安全等级为二级，计算结构可靠度采用的设计基准期为50年，建筑设计使用年限50年。建筑类别属于三类；耐火等级为二级；设计抗震烈度为8度；屋面防水等级Ⅲ级。 主要建设内容：本工程为一钢结构工业厂房。地上一层，主要采用双坡门式轻型钢架结构，采用独立柱基础。 本工程为一般工业建筑物，主结构采用双坡门式刚架轻型钢结构。1、采用轻型彩色型钢板作为维护材料，以焊接H型钢变截面钢架作为承重体系。2屋盖体系--C 型钢檀条及十字交叉圆钢支撑组成的屋面横向水平支撑。柱系统--柱为H型焊接实腹柱。地上标准层高为0.000m，截面框架柱主要有是500×500，上部结构主要墙体厚有:300mm、200mm、100mm。上部结构主要楼板厚分别为100mm和120mm。 基础类型--钢下架采用C20钢筋混凝土独立基础，墙下采用C15毛石混凝土条形基础。 厂房采用一般标准装饰,具体施工做法详见装饰施工。 2、现场施工平面布置 2.1临建项目安排 为保证施工场地周围区域的宁静、卫生，使用围墙与周围环境分隔开来，形成独立的施工场地。根据场地特点，施工现场设办公室、会议室及材料、工具堆放场等。 办公室及会议室等办公用房采用彩板房或者帐篷。钢筋加工区、木工加工区各两个与材料堆放场地均用40厚砼硬化,主路采用100厚C20混凝土硬化。 2.2 主要施工机械的选择： 在砼框架结构施工阶段，因工期短，用钢量大，钢筋工、木工均配备两套机械，汽车砼输送泵一台（30米），履带式塔吊2台，其它详见施工机械设备计划表。

关节型搬运机器人设计..

关节型搬运机器人设计 摘要 随着现代工业机器人技术的发展，工业机器人的使用迅速增长。本文通过对国内外工业机器人的分析，并结合搬运所需要的条件，设计出了工厂自动化生产和生产线使用的搬运机器人。 本文着重对搬运机器人的总体设计方案、机构及控制系统从理论上进行了详细的分析和设计。在搬运机器人总体设计中，采用了应用最为广泛的平面关节型；在机构设计中，主要设计了搬运机器人末端执行器、手腕、手臂和腰的机械结构；在末端执行器设计上采用了一种具有接近觉、接触觉及滑动觉的初级智能机械手；在控制系统的设计中，采用可编程控制器（PLC）进行控制，并对控制系统的硬件原理做了分析，对PLC 的程序也进行了编译；在驱动系统设计中，采用了气动和电机两种驱动方式，主要动作采用电机驱动。 关键词：搬运机器人，三感觉机械手，可编程序控制器 Design of the joint transporting robot Abstract Under the development of the modern industrial robot’s technology , the use of industrial robot increases rapidly. Through analyzing the domestic and foreign industrial robots, combing the conditions of the transportation, the transporting robot for the factory automation produce and the production line is designed in this article. The emphasis on this article is to analyze and design the transporting robot in theory. The analytical objects include the total scheme, the mechanism design, and the control system design. In the total scheme design, the most wildly applied plane joint type is chosen. In the mechanism, the transporting robot’s end-effector, the wrist, the arm and the waist are mainly designed. A kind of the approaching sense, the contact sense and the skidding sense primary intelligence manipulator is adopted in the end-effector; In the control system, the programmable controller (PLC) is used, the principle of hardware is analyzed and the programs in PLC are compiled. In the actuating system, two driving types are used which include the pneumatic operation and the motor. The main movement is driven by the motor. Key words: Transporting robot, three feelings manipulators, programmable controller （PLC）

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一

步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势

加油站钢结构毕业设计计算书(网架结构)

潍坊学院本科毕业设计（论文） 目录 目录 (Ⅰ) 摘要及关键词 (1) Abstract and Keywords (2) 前言 (3) 1、结构设计基本资料 (4) 1.1 工程概况 (4) 1.2 设计基本条件 (4) 1.3 本次毕业设计主要内容 (6) 2、结构选型与初步设计 (7) 2.1 设计资料 (7) 2.2 网架形式及几何尺寸 (7) 2.3 网架结构上的作用 (9) 2.3.1静荷载 (9) 2.3.2活荷载 (9) 2.3.3地震作用 (10) 2.3.4荷载组合 (10) 3、结构设计与验算 (11) 3.1 檩条设计 (11) 3.2 网架内力计算与截面选择 (18) 3.3 网架结构的杆件验算 (20) 3.3.1 上弦杆验算 (20) 3.3.2 下弦杆验算 (21) 3.3.3 腹杆验算 (23) 3.4 焊接球节点设计 (24) 3.5 柱脚设计 (27) 3.6 钢柱设计与验算 (29) 3.7钢筋混凝土独立基础设计 (32) 3.8网架变形验算 (39)

潍坊学院本科毕业设计（论文） 结束语 (41) 参考文献 (43) 附录（文献翻译） (44) 谢辞 (49)

摘要及关键词 摘要本次毕业设计为合肥地区加油站钢结构设计，此次设计主要进行的是结构设计部分。本次设计过程主要分为三个阶段： 首先，根据设计任务书对本次设计的要求，通过查阅资料和相关规范确定出结构设计的基本信息，其中包括荷载信息、工程地质条件等。 然后，根据设计信息和功能要求进行结构选型并利用空间结构分析设计软件MST2008进行初步设计。本次设计主体结构形式采用正放四角锥网架结构，节点形式采用焊接球节点，支撑形式采用四根钢柱下弦支撑，基础形式采用柱下混凝土独立基础。 最后，通过查阅相关规范和案例进行檩条、节点、支座等部分的设计，并通过整理分析得出的数据，进行了杆件、结构位移等的相关验算，最终确定了安全、可行、经济的结构模式。 关键词结构设计，网架结构，构件验算

四自由度搬运物料工业机器人的设计毕业设计论文

毕业设计论文 四自由度搬运物料工业机器人的设计 摘要:在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括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，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：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。 关键词：机器人示教编程伺服制动

The Design of an Industrial Robot with Four DOFs for Carrying Material for a Punch Abstract:In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jobs of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servocontrol, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. Key words:Robot；Playback；Servocontrol；Brake

4-DOF搬运机器人的结构设计

4-DOF搬运机器人的结构设计

摘要：在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。 本文研究了国内外机械手发展的现状，通过学习机械手的工作原理，熟悉了搬运机器人的运动机理。在此基础上，确定了四自由度搬运机器人的基本系统结构，对搬运机器人的结构进行了简单的强度计算，完成了搬运机器人机械方面的设计（包括传动部分、执行部分、驱动部分）和简单的三维实体造型工作。本设计为四自由度圆柱坐标型工业机器人，其工作方向为两个直线方向、一个旋转方向和一个气爪运动。机器人的机械结构主要包括由三个电磁阀控制的气缸来实现机器人的上升下降运动及夹紧工件的动作，一个步进电机控制机器人的正反转。 在控制器的作用下，搬运机器人执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作。设计的搬运机器人运用于自动化生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率，本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。 关键词：搬运机器人，强度计算，结构设计 指导老师签名： Structure designing of 4-DOF handling robot Student name: Class: Supervisor:

Abstract：In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work. This paper studies the current situation of the development of mechanical hand, by studying the working principle of the robot, familiar with handling robot locomotion mechanism .On this basis, identified 4-DOF of handling robot 's basic system architecture , simple strength calculation was made on handling robot structure ,finish handling robot mechanical design ( including transmission part, operative, driving part ) and simple 3D solid modeling work.This scheme introduced a cylindrical robot for four degree of freedom. It is composed of two linear axes ，one rotary axis and a pneumatic claw movement.The manipulator mechanical structure includes three solenoid valves controlled by air cylinder to achieve the increased decline in sports and workpiece clamping action,a stepper motor control manipulator positive inversion. Controller only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple taskes. Designed of the handling robot used in automatic production line, realizing the automatic production, reduce industrial workers much repetitive work, also can improve labor productivity.This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work. Keywords：Transfer robot, Strength calculation,Structure design Signature of Supervisor: