五自由度教学机器人毕业设计论文模板.doc
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1、毕业设计(论文) 题题 目目: 五自由度教学机器人 专专 业业: 班班 级级: 学学 号号: 姓姓 名名: 指导老师指导老师: 成都工业学院 二 年 月 成都工业学院毕业设计(论文) I 摘 要 随着机器人技术的飞速发展,工业机器人的应用领域正在不断的扩大,对 教育培训部门提出了新的要求,为提高机器人教学的水平,我们研制了一套以 实验教学为目的的机器人教学演示系统。 本文阐述了机器人的发展历程,国内外的应用现状,及其巨大的优越性,提 出具体的机器人设计要求,并根据机器人各部分的设计原则,进行了本教学演示 系统的总体方案设计以及包括机器人的手部、腕部、小臂、大臂、腰部在内的每 个自由度的结构设计
2、。此教学机器人可以在微机的控制下,驱动各步进电机工作, 从而带动各个关节运动,完成教学以及实验的任务。 关键词关键词: 教学机器人 结构设计 五自由度 成都工业学院毕业设计(论文) II Abstract With the development of robot technology, KeywordsKeywords: Teaching Robot Structure Design Five Degree of Freedom 成都工业学院毕业设计(论文) III 目 录 摘 要I ABSTRACT .II 第 1 章 绪 论.1 1.1 机器人概述.1 1.1.1 机器人的诞生和发展.1
3、 1.1.2 国内发展状况.2 1.2 机器人产业对教育、培训的要求及本课题的提出2 第 2 章 总体设计方案.4 2.1 总体设计的思路4 2.2 总体方案的确定4 2.3 坐标形式的选择4 第 3 章 结构设计及计算.6 3.1 手部夹持器的结构设计6 3.1.1 概述.6 3.1.2 手部的结构和手指形状的确定.7 3.1.3 手部驱动力的计算和电机的选择.7 结 论.9 致 谢.10 参考文献.11 附 录 1.12 附 录 2.13 成都工业学院毕业设计(论文) 1 第章 绪 论 1.11.1 机器人概述机器人概述 1.1.1 机器人的诞生和发展 自动化技术的发展,特别是计算机的诞生
4、,推动了现代机器人的发展。 1.1.2 国内发展状况 我国的工业机器人从 80 年代“七五”科技攻关开始起步,在国家的支持下, 通过“七五” 、 “八五”科技攻关,目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技 术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人 关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有 130 多台 喷漆机器人在二十余家企业的近 30 条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用, 弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看,我国的工业机器人技 术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离,如:可靠性低于国外产品;机 器人应用工程起步较晚,应
5、用领域窄,生产线系统技术与国外比有差距;在应用 规模上,我国已安装的国产工业机器人约 200 台,约占全球已安装台数的万分之 四。以上原因主要是没有形成机器人产业,当前我国的机器人生产都是应用户的 要求, “一客户,一次重新设计” ,品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、 供货周期长、成本也不低,而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化 前期的关键技术,对产品进行全面规划,搞好系列化、通用化、模化设计,积极 推进产业化进程。 1.21.2 机器人产业对教育、培训的要求及本课题的提出机器人产业对教育、培训的要求及本课题的提出 采用机器人会给我们带来很大的方便,机器人和其他自动化装置最主要
6、的区 别在于机器人的功能和任务很容易修改或改变,仅需要改变软件就可以了,同时 机器人比一般自动化装备更复杂,需要更多的软件和硬件知识,故一旦大量采用 机器人就需要专门的培训使用机器人的具有较高水平和技术人员,这无疑对教育 成都工业学院毕业设计(论文) 2 和培训提出新的要求,大多数机器人专家都反复的强调需要制定培训计划以为新 的工作岗位准备合格的劳动力。 第 2 章 总体设计方案 在确定机器人总体设计方案前,我们还要拟定本设计的基本步骤及其要遵循 的一些基本原则,从而使设计方案更合理。 2.12.1 总体设计的思路总体设计的思路 设计机器人大体上可分为: 系统分析阶段 根据系统的目标,明确所采
7、用机器人的目的和任务。 分析机器人所在系统的工作环境。 2.22.2 总体方案的确定总体方案的确定 提到总体方案的确定,让我们重复一下本课题的要求 2.32.3 坐标形式的选择坐标形式的选择 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 第章 结构设计及计算 上一章我们已经确定了机器人的总体设计方案,那么本章将详细设计机器人 系统的具体每个自由度的结构,完成装配图和全部零部件图的设计工作,也将完 成一些标准器件(如电机、轴承)的选型工作。我们将按结构分块,分步进行设 计,阅读本章请参考设计的图纸。 成都工业学院毕业设
8、计(论文) 3 3.13.1 手部夹持器的结构设计手部夹持器的结构设计 3.1.1 概述 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: 在设计机器人末端执行器时,应注意以下问题; 1机器人末端执行器是根据机器人作业要求来设计的。一个新的末端执行 器的出现,就可以增加一种机器人新的应用场所。因此,根据作业的需要和人们 的想象力而创造的新的机器人末端执行器,将不断的扩大机器人的应用领域。 2
9、机器人末端执行器的重量、被抓取物体的重量及操作力的总和机器人容 许的负荷力。因此,要求机器人末端执行器体积小、重量轻、结构紧凑。 3机器人末端执行器的万能性与专用性是矛盾的。万能末端执行器在结构 上很复杂,甚至很难实现,例如,仿人的万能机器人灵巧手,至今尚未实用化。 目前,能用于生产的还是那些结构简单、万能性不强的机器人末端执行器。从工 业实际应用出发,应着重开发各种专用的、高效率的机器人末端执行器,加之以 末端执行器的快速更换装置,以实现机器人多种作业功能,而不主张用一个万能 的末端执行器去完成多种作业。因为这种万能的执行器的结构复杂且造价昂贵。 3.1.2 手部的结构和手指形状的确定 在本
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