運送鋁活塞鑄造毛坯機械手設計-1-目錄中文摘要1Abstract1第1章緒論21.1工業機器人簡介21.2工業機器人的發展2第2章工業機器人的總體設計32.1工業機器人的組成及各部分關系概述32.2工業機器人的設計分析32.2.1設計要求32.2.2總體方案擬定32.2.3工業機器人主要技術性能參數4第3章工業機器人的機械系統設計53.1工業機器人的運動系統分析53.1.1機器人的運動概述53.1.2機器人的運動過程分析63.2工業機器人的執行機構設計73.2.1末端執行機構設計73.2.1.1設計時要注意的問題：73.2.1.2總體結構設計73.2.1.3液壓油缸的選擇和夾緊力的校驗83.2.1.4彈性爪的強度校驗103.2.2手臂機構的設計103.2.2.1手臂的設計要求103.2.2.2伸縮液壓油缸的選擇113.2.2.3活塞桿的強度校核113.2.3腰部和基座設計133.2.3.1結構設計133.2.3.2步進電機的選取133.2.3.3軸承的選取163.2.3.4齒輪的選取17第4章工業機器人的計算機控制系統概述184.1工業機器人控制系統的特點及對控制功能的基本要求184.2計算機控制系統的設計方案184.3硬件電路的組成19運送鋁活塞鑄造毛坯機械手設計-2-4.4電路接口說明19第5章工業機器人運行時應采取的安全措施215.1安全要求215.2實施方法21總結22鳴謝23參考文獻24中文摘要在工業上，自動控制系統有著廣泛的應用，如工業自動化機床控制，計算機系統，機器人等。而工業機器人是相對較新的電子設備，它正開始改變現代化工業面貌。實際的機器人由帶有腕(或稱為手臂)的主機身和機身端部的工具(通常是某些類型的夾持器)組成,同時也包括一個輔助動力系統。本文是對整個設計工作較全面的介紹和總結。關鍵詞：手臂；夾持器；工業機器人AbstractIndustrially,automaticcontrolsystemsarefoundinnumerousapplications,suchasautomationmachinetoolcontrol,computersystemsandrobotics.Industrialrobotsarerelativelynewelectromechanicaldevicesthatarebeginningtochangetheappearanceofmodernindustry.Aphysicalrobotisnormallycomposedofamainframe(orarm)withawristandsometooling(usuallysometypeofgripper)attheendoftheframe.Anauxiliarypowersystemmayalsobeincludewiththerobot.Thispaperismorecomprehensiveintroductionandsumming-upfortheforthewholedesignwork.Keywords：arm；gripper；Industrialrobot運送鋁活塞鑄造毛坯機械手設計-3-運送鋁活塞鑄造毛坯機械手設計第一章緒論1.1工業機器人簡介機器人工程是近二十多年來迅速發展起來的綜合學科。它集中了機械工程、電子工程、計算機工程、自動控制工程以及人工智能等多種學科的最新研究成果，是當代科學技術發展最活躍的領域之一，也是我國科技界跟蹤國際高科技發展的重要方面。工業機器人的研究、制造和應用水平，是一個國家科技水平和經濟實力的象征，正受到許多國家的廣泛重視。目前，工業機器人的定義，世界各國尚未統一，分類也不盡相同。最近聯合國國際標準化組織采納了美國機器人協會給工業機器人下的定義：工業機器人是一種可重復編程的多功能操作裝置，可以通過改變動作程序，來完成各種工作，主要用于搬運材料，傳遞工件。參考國外的定義，結合我國的習慣用語，對工業機器人作如下定義：工業機器人是一種機體獨立，動作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動化程度高的自動操作機械。主要用于加工自動線和柔性制造系統中傳遞和裝卸工件或夾具。工業機器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運動速度，可以搬運更重的東西，而且定位精度相當高，它可以根據外部來的信號，自動進行各種操作。工業機器人是在計算機控制下可編程的自動機器。采用工業機器人是提高產品質量與勞動生產率，實現生產過程自動化，改善勞動條件，減輕勞動強度的一種有效手段。機器人的誕生和發展雖只有30多年的歷史，但它已應用到國民經濟，民事技術等眾多的領域，具有廣闊的應用和發展前景，顯示出強大的生命力。根據所處的環境和作業需求，工業機器人具有至少一項或多項擬人功能，如抓取功能或移動功能，或兩者兼有之，另外還可能程度不等的具有某些環境感知功能（如視覺，力覺，觸覺等）。以及語音功能及至邏輯思維，判斷決策功能等。從而使其能在要求的環境中代替人進行作業。在工業機器人的諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能實現的技術基礎是精巧的機械結構設計和良好的伺服控制驅動。本次設計就是在這一思維下展開的。根據設計內容和需求確定圓柱坐標型工業機器人，利用錐齒輪傳動實現機器人的旋轉，利用液壓缸實現其移動以及對零件的抓取。在步進電機的控制下，機器達到精確的回轉運動。1.2工業機器人的發展工業機器人的發展，由簡單到復雜，由初級到高級逐步完善，它的發展過程可分為三代：第一代工業機器人就是目前工業中大量使用的示教再現型工業機器人，它主要由手部、臂部、驅動系統和控制系統組成。它的控制方式比較簡單，應用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執行機構發出指令，執行機構按指令再現示教的操作。第二代機器人是帶感覺的機器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進行反饋的能力。其控制方式較第一代工業機器人要復雜得多，這種機器人從1980年開始進入了實用階段，不久即將普及應用。第三代工業機器人即智能機器人。這種機器人除了具有觸覺、視覺等功能外，還能夠根據人給出的指令認識自身和周圍的環境，識別對象的有無及其狀態，再根據這一識別自動選擇程序進行操作，完成規定的任務。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應工作環境的功能。這種機器人運送鋁活塞鑄造毛坯機械手設計-4-還處于研制階段，尚未大量投入工業應用。第2章工業機器人的總體設計2.1工業機器人的組成及各部分關系概述它主要由機械系統(執行系統、驅動系統)、控制檢測系統及智能系統組成。A、執行系統：執行系統是工業機器人完成抓取工件，實現各種運動所必需的機械部件，它包括手部、腕部、機身等。（1）手部：機器人為了進行作業而配置的操作機構，又稱手爪或抓取機構，它直接抓取工件或夾具。（2）腕部：又稱手腕，是連接手部和臂部的部件，其作用是調整或改變手部的工作方位。（3）臂部：聯接機座和手部的部分，是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理管理荷重，改變手部的空間位置，滿足機器人的作業空間，將各種載荷傳遞到機座。（4）機身：機器人的基礎部分，起支撐作用，是支撐手臂的部件，其作用是帶動臂部自轉、升降或俯仰運動。B、驅動系統：為執行系統各部件提供動力，并驅動其動力的裝置。常用的有機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電傳動。C、控制系統：通過對驅動系統的控制，使執行系統按照規定的要求進行工作，當發生錯誤或故障時發出報警信號。D、檢測系統：作用是通過各種檢測裝置、傳感裝置檢測執行機構的運動情況，根據需要反饋給控制系統，與設定進行比較，以保證運動符合要求。2.2工業機器人的設計分析2.2.1設計要求通過設計機械手，培養綜合運用所學過的基本理論、基本知識和基本方法分析能力和解決問題的能力。有關數據：設計一機械手、將鋁活塞鑄造毛坯從模具中取出，并運送到離模具2米遠處的鋁活塞毛坯箱里。(鋁活塞的基本尺寸等技術要求參見顧崇衍編機械制造工藝學P91P100。)零件尺寸：外孔101.6，高106。零件材料：鋁。2.2.2總體方案擬定在工業機器人的諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能