五自由度工业机械手结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985题 目 五自由度工业机械手结构设计 所在学院 年 月 日买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985任 务 书院(系) 专业班级 学生姓名 一、毕业设计题目 五自由度工业机械手结构设计 二、毕业设计工作自 年 月_ _日 起至 年 月 日止三、毕业设计进行地点: 四、毕业设计内容要求：（1） 查阅国内外文献资料，了解机械手结构的现状与趋势 （2） 熟悉计算机绘图软件的使用，能利用它对机械手零部件进行建模 （3） 确定机械手的本体结构，并对机械手的驱动机构进行设计计算 （4） 画出所设计的重要零件图和装配图 （5） 绘制传动链简图 （6） 编写设计说明书，具体要求见XXXX 学院毕业设计论文（说明书）撰写规范 接 受 设 计 任 务 开 始 执 行 日 期 学 生 签 名 买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985五自由度工业机械手结构设计摘要机械手是机器进化和科学技术发展的必然结果，机械手从问世到现在经过 50多年的发展，在国民经济，科学研究以至整个社会领域发挥着越来越显著的作用，成为人们生活学习中的好帮手，近十年来各种用途的机械手得到了更广泛的应用，如焊接、喷漆、搬运等用于制造车间的工业机械手。学习了机械手技术知识，查阅了大量的文献资料，对国内外机械手、主要是工业机械手的现状有了比较详细的了解。在此基础上，结合本人的设想，和设计工作中需要解决的任务，本文主要研究机械手总体结构进行设计，主要进行以下工作:本体结构设计，本机械手手臂结构方案确定后要运用 AutoCAD 把其平面装配图做出。关键词机械手、AutoCAD、机械手臂买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985I买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985II买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985Five Degree of Freedom Industrial Robot Structure DesignAbstract: This paper studied and designed a five-DOF assembly processing robot, and carries on the kinematics and dynamics analysis, simulation. At last static analysis and modal analysis for the key parts of the robot by FEM, compared the analytical results .The main work was as follows:On the basis of actual situation and similar structure, Designed the kinematics and Structural programs for the five-Dof assembly processing robot, and used 3-D software to devise the structure of main part of the second proposal, at last, framed the dimensional model.Complied the assembly processing robot analytical soft and kinematics analytical; calculate the kinematic equations and the positive 质量 3.8kg。mN5.83.5 气爪的选择计算夹持力：n 个手指的总夹持力产生的摩擦力 必须大于夹持工件的重力 mg ，考虑到搬Fn运工件的加速度及冲击力等，必须设定一个安全系数 ，故因满足（3.12）g既（3.13）mn式中 摩擦系数，橡胶与铸铁的摩擦系数为 ， 安全系数，取 =3。8.0所以，（3.14）NF5.37.21所以，选择平行型气爪 6310 系列产品，型号为 夹持力为 45N，因为 45NF,所.6C买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985第 16 页 共 42 页以 是合格的。.25.6310NC买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985第 17 页 共 42 页致谢本毕业设计是在指导教师 XXXX 老师的悉心指导下完成的。从毕业设计开始到毕业完成，张老师渊博的学识、活跃的学术思想、对待研究的严谨态度和无私的奉献精神都是学生的楷模，张老师平易近人的处世方式也为学生树立了榜样，学生所取得的每一点成绩和每一次进步，无不凝聚着张老师大量的心血。在毕业设计完成之际，谨向尊敬的张老师致以崇高的敬意和由衷的感谢。 其次，感谢机械工程学院各位老师和同学提供的各方面帮助。 也感谢我的家人。他们的支持和理解是我完成学业的前提和动力。没有他们的支持我不可能顺利完成我的学业。再次，向所有给予我关心和帮助的老师、同学和亲友致以深深的谢意和美好的祝福。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985第 18 页 共 42 页参考文献1 江志.机械手历史J.中国青年科技,2003（11）：36-372 张效祖.工业机械手的现状与发展趋势J.世界制造技术与装备市场，2004(5) ：33-363 兰勇.移动式直角坐标机械手设计与研究D.陕西科技大学，20094 陈兴云.焊接机械手二次开发技术应用与研究D.东南大学, 20105 肖郑进.SCARA 平面关节式装配机械手设计与精度分析D.南京理工大学.2002.6 陈博.机械手技术的发展趋势与最新发展J.西安教育学院学报,2004，19(3)：85-877 邢东升.六自由度喷涂机械手结构设计及控制D.天津大学，20088 王华.基于贵传支持向量机的传感器非线性校正方法D,兰州理工大学，20119 董欣胜等.装配机械手的现状与发展趋势J.组合机床与自动化加工技术.2007(8).2-4.10 黄建民等.服务机械手发展现状J.装备机械，2007（4）：2-511 刘冬梅等.国内步行爬坡机械手研究动态J.机械手技术与应用，2008（4）：12 白民,刘远江.从 2004 中国国际机械手展览看中国机械手产业的现状和未来J:机械手技术与应用.2005.(1):20-24 13 王坤兴.机械手技术的发展趋势J:机械手技术与应用.1999.(6):10-12 14 国家 863 计划智能机械手专家组,机械手博览M.合肥:中国科学技术出版社,2001 15 陈佩云.我国工业机械手发展状况J:机械手技术与应用.2001, (1):2-5 16 刘进长.我国机械手发展战略研究J:机械手技术与应用.2000, (3): 2-5 17 马颂德.基础技术研究与队伍建设J:机械手技术与应用.2001, (5) : 2-518 刘成良，张为公. 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The structure design and kinematics of a robot manipulatorJ: Robotics and Computer-Integrated Manufacturing.1989, 1(5) :2-3,153-158 买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985第 19 页 共 35 页外文翻译现代机械工程,2011年,47-55http:/dx.doi:10.4236/mme.2011.12007 在线发表在2011年11月(http:/www.SciRP.org/journal/mme)设计和开发有竞争力的低成本的四自由度机械臂Ashraf Elfasakhany, Eduardo Yanez,Karen Baylon, Ricardo SalgadoDepartment of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Taif University, Al-Haweiah, Saudi ArabiaTecnolgico de Monterrey, Campus Ciudad Jurez, Ciudad Juarez, Mexico邮箱: ashr12000yahoo.com2011年10月19日收到；2011年11月7日修订；2011年11月15日接受摘要这项工作的重点是设计，开发和实施有竞争力的机械手手臂的控制和粗短的成本提高。机械手手臂的设计具有四个自由度，才能完成准确的简单的任务，如光材料处理，这将成为一个移动平台，成为工业劳动力的助理。机械手配备有伺服电机做武器和执行的手臂动作之间的联系。伺服马达包括编码器，所以没有控制器实现。我们使用LabVIEW 控制机械手进行逆运动学计算，并将正确的角度对单片机的串行驱动伺服电机改变位置的能力，速度和加速度。机械手手臂的测试进行了验证结果表明，它工作正常。关键词：机械手手臂，成本低，设计，验证，四个自由度，伺服电机，Arduino，机械手控制，Labview 机械手控制买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985第 20 页 共 35 页1、简介机械手实际上是术语定义为制造业研究，设计和使用机械手系统 1。机械手通常被用于执行不安全的，危险的，高度重复性的，和不愉快的任务。他们有许多不同的功能，如材料处理，组装，焊接，电阻焊接，工具机的加载和卸载功能，绘画，喷涂等。主要有两种不同的机械手服务机械手和工业机械手。服务机械手是机械手操作半或全自动履行服务的人和设备的健康有益，不包括制造过程2。工业机械手，另一方面，正式定义的 ISO 作为自动控制、多用途的机械手在三轴以上的1可编程。工业机械手是用来移动材料，零件，工具或专门的设备，通过各种编程动作执行各种任务。工业机械手系统不仅包括工业机械手，而且任何设备和/或传感器所需的机械手以及测序或监控通信接口完成任务。在2007世界的市场增长了3%，约114000个新安装的工业机械手。2007年底，大约有一百万的工业机械手的使用，估计有50000的服务机械手工业用3比较。由于增加的工业机械手手臂的使用，一种进化的主题试图模仿人类的运动开始在一个详细的模式。例如，一组学生在韩国做了一个创新的机械臂以舞蹈方面，账户重设计，书法书写和颜色分类4。另一组工程师在美国开发的八自由度机械手手臂。这个机械手是能够从一笔一球的许多形状掌握许多对象和模拟也人5手。在太空，航天飞机遥控操纵系统，称为SSRMS 或操控，和它的继任者是实例的多自由度机械手手臂，已被用于执行各种任务，如检查使用一种专门部署的繁荣的航天飞机有照相机和传感器安装在端部执行器和卫星的部署和检索从航天飞机的货舱演习6。在墨西哥，科学家正在开发许多机械手手臂的设计，和墨西哥政府估计，墨西哥约有11000的机械臂，用于在不同的工业应用。然而，专家认为，机械手的手臂远不仅是高质量的，但也准确，重复性，和粗短的成本。大多数的机械手是建立一个操作的教导和重复技术。在这种模式下，一个训练有素的操作员（程序员）通常使用的便携式控制装置（一种示教）教会机械手任务手动。机械手的速度在这些编程会话是缓慢的。目前的工作是一个两相的项目的一部分，这需要一个移动机械手能够运输工具从储藏室的工业电池。在这一阶段的项目中，进行了在蒙特雷技术大学，墨西哥，主要是设计，一个工业机械手的手臂粗短的成本的开发和实施，准确和优越的控制。这个机械手手臂的设计具有四个自由度，才能完成简单的任务，如光材料处理，这将成为一个移动平台，成为工业劳动力的助理。2、机械设计机械手手臂的机械设计是基于一个机械手具有类似功能的一个人类手臂6-8。这种机械手的链接的节点允许的旋转运动和操纵器的链接的连接被认为是形成一个运动链。机械手的运动链的业务端称为ARM 工具末端或结束，这是类似于人类的手。图1显示了机械臂的机械设计的自由体图。如图所示，端部执行器是不包括在设计因为商用夹具的使用。这是因为，末端是一个系统的最复杂的部分和，反过来，它是更容易和经济地使用一个商业比建造它。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985第 21 页 共 42 页图2显示了机械手臂的工作区。这是四自由度机械手手臂的典型工作区（4自由度） 。机械设计是有限的4自由度主要是因为这样的设计允许最必要的运动和保持成本和机械手的复杂竞争。因此，关节的旋转运动被限制在旋转是围绕两个轴在肩、肘、腕关节周围只有一个，见图1。机械手关节通常由电动机驱动的。伺服电机的选择，因为它们包括编码器可以自动提供反馈给电机和调整相应的位置。然而，这些电机的缺点是，旋转范围小于180跨度，大大减少了区域达到的手臂和可能的位置9。伺服电机的资格是基于由结构和可能的负载所需的最大扭矩选择。在目前的研究中，用于结构材料，丙烯酸。图3显示了用于负荷计算的内力图。计算仅为具有最大负荷节点进行的，因为其他的节点具有相同的电机，即电机移动的链接没有问题。计算中考虑了电机的重量，50克左右，除了在节点 B 电机的重量，因为它是由连接坝进行了。图4显示的链接CB 的内力图，其中包含的节点（B 和 C）与最高负荷（带链接的直流和 ED）并进行计算如下。用于转矩的计算值：Wd = 0.011 kg (DE 杆的负荷) Wc = 0.030 kg (CD 杆的负荷) Wb = 0.030 kg (CB 杆的负荷) L = 1 kg (负载) Cm = Dm = 0.050 kg (电机重量) LBC = 0.14 m (BC 杆的长度) LCD = 0.14 m (CD 杆的长度) LDE = 0.05 m (DE 杆的长度)执行在 Y 轴力的总和，使用荷载如图4所示，与 CY 和 CB 解决，看到方程(1)-(4)。同样，执行在 C 点时刻的总和，方程(5） ，和 B 点，方程(6)，在 B 和 C 获得转矩，方程(7)和(8)，分别为。根据计算，伺服电机被选中的是Hextronik HX12K，具有扭矩280盎司买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985第 22 页 共 42 页/英寸。该电机被推荐是因为它比任何其它同规格的汽车便宜得多。自从我们在接头 B 需要更大的扭矩，见式（8)，我们使用两个马达在 B 点遵守扭矩的要求；然而，一个电机是足够的其他关节。在节点 B 使用两个电动机比使用一个大的电机560盎司/便宜多了。电机的相关特性，可以在图5所示，是他们可以旋转60度在130毫秒，他们有一个重量47.9克每。一旦确定了机械手手臂和电机的初始尺寸，设计使用 SolidWorks 平台上进行；设计应认真考虑的压克力板，碎片会被连接到每个其他方式的厚度。用于使机械手的压克力板材1 / 8厚，薄被选中是因为它容易加工，具有良好的耐量少。在设计过程中，我们面临着一些困难由于连接薄丙烯酸部分强烈的方式。这是烧、加入丙烯酸部分和没有和球队认为基于螺钉和螺母的机械结会比其他的替代品很强的所需的工具，如胶为例。为了做到这一点，一个小的功能被设计允许紧固螺栓与螺母无须螺钉在薄的丙烯酸层。这个过程的结果如图6所示的三维设计。最终的设计，每一部分是印刷在全规模的厚纸板，然后验证这些尺寸和装配的接口。反过来，我们建立了机械手的第一个原型。其次，机械手手臂的部分被加工从压克力板使用圆锯和真皮的工具。详细的部分是在一个专业车间自做的机械手手臂的部分太小，为完成这些小的和准确的削减是不容易的。在发动机装配机械手的零件时，弹出几个问题。有临界点，没有抵抗的紧固，反过来，可能会破坏；因此，考虑在这些点援军。机械手手臂的最终结果如图7所示。3、机械手臂逆运动学为了验证该机械臂逆运动学正确的定位，进行了计算。这样的计算是用来从一个给定的位置使用笛卡尔坐标系统获得各电机的角，如图8所示。每个电机都有特定的功能：在 Y 轴电机位于联盟最后的元素的位置，电机 B 和 C 的位置最终元件在X 轴和 Z 轴。问题是利用 XZ 平面简化，如图9所示。在以下的已知值被定义 9 ：LAB：前臂长度。LBC：手臂的长度。Z：在 Z 轴的位置。X：在 X 轴的位置。Y：在 Y 轴的位置。