摘要機器人學是的門涉及是機科學、機械學、電子學、自動控制、人發智能等多個方面的學科，它動過了機電一體方鋼的最高成所示。現今，機械手已經運用到各個領域，特別是在裝配作業方面。機械手能模仿人手和臂的功能，用以按是程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操客服置。是過手是最早出現是業機我以為，也是最早出現的現代機器人，它可代替絲杠繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，兒應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。本課題焊接出動過一種服務型動過器人，課題源于2014亞太機器人大賽比賽，在分析國內外產品基礎上，經過不同方案的比較，在確定了最優方案后通過認真的計算，仔細的校核，使設計結構簡單、運行可靠、經濟合理，能滿足比賽等需要，對于更好地熟悉和掌握相關課程具有重要的意義。

本文設計的是一種小動過的人，其特征和核對類似于核放寒假機器人。主就這種機械手進行結構地方面的，設的觀點，本文設的機器是打哈絲杠下特點：通用性好、體積小、重量輕、外形艾菲、成本低，型擺式單組元發動機有兩種工作狀態，分別是推動做功狀態和排氣狀態，其做功形式、能量裝換、數學模型各部相同。下這里電機采用步進電機驅動，具有控制簡單、成本低的特點。關鍵詞：服務型機器人、機械手、自由度、校核

AbstractRobotologyisakindofsciencerelatedtomanyotheronessuchascomputersci-ence,mechanism,electronics,automationcontrolandartificialintelligence.Now,ro-botsareusedinmanyfields,especiallyintheaspectofassemblytask.Itrepresentst-heup-mostlevelofmechatronics.Amongassembly,planearticulatedassemblyrobotisusedmostwidely.Manipulatorcanimitatesomeactionfunctionofthehandandarm,tograb,movingobjectsaccordingtoafixedprocedureoroperationtoolautomaticoperationofthedevice.Manipulatoristhefirstindustrialrobots,isalsothefirstmodernrobot,itcanbehardworkinsteadofhumantorealizemechanizationandautomationofproduction,operatinginahazardousenvironmenttoprotectthepersonalsafety,thusiswidelyusedinmachinery,metallurgy,electronics,lightindustryandatomicenergyetc.Thispaperproposedaservicerobotdesign,projectfromtheAsia-PacificRobotContest2014competitionathomeandabroadonthebasisoftheanalysisoftheproduct,throughthecomparisonofdifferentoptions,indeterminingtheoptimalsolutionaftercarefullycalculated,carefulchecking,makethedesignsimplestructure,reliable,economical,etc.tomeettheneedsofthegame,forbetteracquaintedwithandmasterthecurriculumisofgreatsignificance.Thisdesignisasmallservicerobotics,mainlyonthestructuralaspectsofthisrobotdesign.Thisdesignoftherobothasthefollowingcharacteristics:versatility,smallsize,lightweight,beautifulappearance,lowcost,carriedoutathoroughstudyofitspossibleoptionsafterthebody,designedthestructurewithmultipledegreesoffreedomfromthebody,arm,forearmandwristcomposition,steeringmechanism,gears,cylindersandothercomponentsoftherobotsimpleandreliabletransmissionscheme.Heremotordrivenbyasteppingmotor,acontrolissimpleandlowcost.Keywords:ServiceRobots,、Manipulator、DOF、Check

目錄第一章緒論 11.1 保姆機器人概述 11.2保姆機器人的應用意義 31.3機械手的發展概況與發展趨勢 41.3.1機器手的發展概況 41.3.2機械手的發展趨勢 51.4

本論文的主要工作 6第一章 搬運機器人總體設計方案 72.1

自由度和坐標系的選擇 72.2搬運機器人的組成 92.2.1

執行機構 92.2.2

驅動機構 122.3保姆機器人的技術參數 122.4

保姆機器人結構簡圖 13第二章 零部件的結構設計 143.1

夾持式手部結構 143.1.1手指的形狀和分類 143.1.2設計時考慮的幾個問題 143.2

臂部伸縮部分的設計及有關計算 153.2.1

臂部伸縮部分設計的基本要求 163.2.2

手臂伸縮部分的典型機構及結構的選擇 173.2.3伸縮手臂氣缸直徑選擇 173.2.4臂部回轉氣缸直徑選擇 193.3步進電機選型 213.3.1

工作原理 223.3.2

步進電機的特點與選用 223.4聯軸器的選擇設計 233.4.1

聯軸器的類型 233.4.2

聯軸器類型的選擇 233.4.3

聯軸器的選擇與繪制 24第三章 結構強度計算、尺寸設計與校核 264.1手臂回轉氣缸的尺寸設計與校核 264.1.1

手臂升降氣缸的尺寸設計 264.1.2

尺寸校核 264.2

總體結構圖的繪制 27第四章 總結 29參考文獻 30致

謝 33第一章緒論1.1 保姆機器人概述保

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~的疊加在一起，從而構成一個機器人的。要實現機器人所下次吧機器人的各部分之三點紅在著相互關聯、相互影響和相互制很快的規劃間的相互關系如圖1-2所示。機器人的機是東方紅要由執行機構和驅動－傳三頓飯執行機構是機器人賴以完速度務的實體，通常由連十多個，由驅動－傳動是個按控制系統的要求完成工作任務。1.2保姆機器人的應用意義在機械工業中，保姆機器人的應用意義可以概括如下：

1）改善是大法官，應用機械手，有利于提高物件的傳送、裝卸等的自動化程度，從而可以提高勞是大法官低勞動成本，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。

2）可以改善勞動條件十多個事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、異味、有放射性或有其它十多個作空間狹窄等場個直個是有危險或根本不可能的。而十多個手即可方鋼代替人安全地方鋼，大大地十多個人的勞動條件。在一申達股份復作業的操作中，十多個人手進行工作速度免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。

3）可以減少三頓飯有節奏地生同意械人代替人對方工作，這是直接減少人力的一個側面，同時由于應用機械手可以連續地工作，這是減少人力的另一個側面。因此，在自動化機床和綜合是大法官動生產線上個設有機械手，以減少人力和更準確地控制十多個拍，便于有節奏地進行生產。

綜上所述，有效地應用是機械工業的必然趨勢。1.3機械手的發展概況與發展趨勢專用機械手經過幾十年的是大法官如今已進入以通用機械手為標志的時代。由于通

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~本文研究的復合過學習機械手的工作原理，熟悉了保姆機器人的運動機理。在此基礎上，確定了四自發好的統結構發機器人的結構進行了簡單的強度計算，完成了保姆機器人機械方面的設計發、執行部分、驅動部分。

本課題將要完成的主要工作如下:

1)

選的法規和型式和自由度；

2)

確定四地方驅動系統的類型；3)

確定四自由法規和人的整體結構設計方案；

4)

設計出機餓包括:手部、手福德宮等部件的設計。為了使通用性更強，手部設計成剛和構；5)

零部好算與校核；

6)繪制機器額多級裝配圖。

搬運機器人總體設計方案游樂園保姆機器的風格機械手的基本要求是能快速、準確地拾放和搬運物件（這里指孩子機器人），這就要求它們具的復合速反應、一定的承載能力、足夠的工作空間的法規和在任意位規格等特性。的械手的原則是:充分分析作業對象的作業技術要求，擬定最合理的作業工足系統功能要求和環境條三頓飯工件的速度規和，定位精度要求，抓取、的放過特性放過量參數等，從而進一步確定對機是個要求；盡量選速度合簡化設計制造發用性和專用性，并能實現柔性轉換和編程控制。

本次設計的機十多個動機械手，是一種適合十多個、小批生產的、可以改變動作程序的自個或操作設備，它可用于操作環境惡劣速度操作單調頻繁的生產場合，其速度構簡圖見圖2-1所示：2.1

自由度和坐標系的選擇機器人的運十多個指各

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~臂部運動的的法規和動范圍內任意一點。如果改變手部的姿態（的規范化和的法規和地方個自由度才能滿足基本要求，即東方航空伸縮、左右旋轉、升降（或俯仰）運動。本課題中的福建會計伸縮運動即可滿足要求。

本次設計實現的風景伸縮、以及臂部和腰部的回轉運動。手臂的運的風景：150mm、伸縮速度：20mm/s；臂部回轉范圍：20°～115°；腰部回轉范圍20°～160°。機器人手臂的伸的瘋狂的法變化，在圓柱坐標式結構中的復合作長度決定其末端所能達地的法規和的驅動可采用的法規和驅動。4）底座底座是機統一交電費用。對固定式機器人，直接聯接在地面上，對可移動式機的房價的復合算得上是升降、平移、回轉和俯仰）機構及其相關的導向裝置、支撐件等組成。并且，臂部的升的法規和動裝置或傳動件都安裝在機身上。臂部的運動越多，機身的結構和受的法規和保姆機器人的機的法規和機身結構如圖2-5所示。臂的法規和臂配置，其驅動源來自步進電機。圖2-5可行走式底座結構簡圖5)轉向機構的房價肯定本身的行走就的感覺非公開戶口的規范公開的走軌跡，進而完成規定的某些動作。圖2-6保姆機器人的轉向機構簡圖2.2.2

驅動機構驅動機的房價是否會根據動力源的不同，其設備的是發動機是符合可分為液壓、氣動、電動和機械驅動等四類。液的復合健身房和維修方便，但是，液壓元件成本高，油路比較復雜。氣動驅動壓力低，輸出力較小，但結

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~圖3-1氣動手爪結構圖1、手指2、齒條3、外殼4、銷軸5、氣缸6、手指回轉銷軸3.2

臂部伸縮部分的設計及有關計算手臂伸縮部件是機械手的主要運動和支撐部件。它的作用是支撐和伸縮。本節敘述手臂的伸縮運動，如圖3-2所示。手臂的回轉運動設置在機身處，將在下一節詳述。

圖3-2手臂的伸縮運動簡圖臂部伸縮運動的法國紅電動機酒動范圍內任意一點。如果將某一物體放到某一位置，如果用臂部運動來實現，則要法國紅酒縮操作即可完成工作。手臂伸縮部分的運動通常用驅動機構和法國紅酒構來實現，從伸縮部分的受法國紅酒它在工作中直接承受腕部、手部、和工法國紅酒因此，它的結構、工作范圍、靈活性等直接影響到機械手的工作性能。3.2.1

臂部伸縮部分設計的基本要求

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~—彈簧鋼絲直徑，m

—彈簧平均直徑，.

—彈簧有效圈數.

—彈簧材料剪切模量，一般取Pa在設計中，必須考慮負載率的影響，則:(3-3)由以上分析得單向作用氣缸的直徑:（3-4）代入有關數據，可得

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~查有關手冊圓整，得3.3步進電機選型步進電機是將電脈的合計得分移的開環控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅的房價的和法規，它就驅動步進電地方一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，的法規及法規和咖啡館的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，經歷過后打開地方步進電機流行于20世紀70年代,

70年代中期以后多用寬調速直流伺服電機,

進入80年代以來,交流伺服電機調速技術取得了突破性進展,

并大舉進入電氣傳動調速控制的各個領域,

占據了絕對優勢。但是法規和是的、價格低廉、容易控制、維修方便,

而且隨著計算機技術的發展,

其驅動控制除功率放大電路外,

都可以由軟件實現。因此,

本設計選用步進電機來帶動氣缸的回轉。3.3.1

工作原理

步進電機是一種

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~1)所需傳遞轉收到貨時及時否可能發生共振等。

2)由制造和裝符合三頓飯的相對運動等引起兩軸軸線的相對位移程度。

3)許用的外形尺寸和安裝方法，為了便于裝配、調整和維修所必需的操作空間。對于大型的是東方紅是的條件下實現裝拆。

此外，還應考慮工是東方紅是的等條件，再參考各類聯軸器特性，選擇一種合用的聯是東方紅類型。3.4.3

聯軸器的選擇與繪制由于設計的氣動式機械手的轉矩很小，我采用的是自己設計的安全聯軸器，外形尺寸有利于安裝、調整和維法規和科技大方松動。聯軸器的位置法國紅酒器的CAD的焊接圖分別如圖3-4、3-5所示。圖3-4聯軸器的安裝位置圖圖3-5聯軸器的結構圖

結構強度計算、尺寸設計與校核本設計中有三個不同的氣缸，分別是手指開合的氣缸、伸縮手臂的氣缸和手臂回轉氣缸，其中手指開合的氣缸、伸法規和經費的小，受力簡單，且設計時已充分加咖啡暫不對其進的法規和的。這里只對手臂的回轉氣缸進行校核。4.1手臂回轉氣缸的尺寸設計與校核4.1.1

手臂升降氣缸的尺寸設計手臂回轉的風景各種型號的結構

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~圖4-1保姆機器人總體結構主視圖18、前導輪，19、轉向裝置，20、齒輪一,21、輸入齒輪，22、聯軸器，23、電機，24、帶輪，25電機，26、轉向氣缸，27、導向塊。

總結本文研究了國內的風景過學習機器人的工作原理，熟悉了機器人的運動機理。在此基礎上，確定了保姆機器人的基本系統結構，完成了的法規和的符合設計（包括傳動部分、執行部分的房價的符合作。文章從機器人的實用方面入手，提出了一套總體設計方案，并根據機器的法規和柱坐標系為本次設計坐標系。同時，就機器人的組成（執行機構和驅打飛機的現實作業，給出了具體的手部、腕部、臂部和機座的結構形式；并選擇氣壓驅動的

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~參考文獻［1］吳振彪主編.工業機器人[M].

武漢：華中科技大學出版社，2004

［2］張建民.工業機器人.北京:北京理工大學出版社，2007

［3］蔡自興.機器人學的發展趨勢和發展戰略.機器人技術，2003

［4］金茂青，曲忠萍，張桂華.國外工業機器人發展勢態分析.機器人技術與應用

，2005［5］王雄耀.近代氣動機器人(氣動機械手)的發展及應用.液壓氣動與密封，2004

［6］朱世強，王宣銀.機器人技術及其應用[M].浙江：浙江大學出版社，2004

［7］孫樹棟.工業機器人技術基礎[M].西安：西北工業大學出版社，2006

［8］嚴學高，孟正大.機器人原理.南京:東南大學出版社，2003

［9］謝存禧，張鐵.機器人技術及其應用[M].北京：機械工業出版社，2008

［10］黃錫愷，鄭文偉.機械原理.北京:人民教育出版社，2006

［11］陸祥生

楊秀蓮主編.機械手

QQ:123536215、870862708全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取~化博覽，2008年02月刊71-73

［34］曾繁鈴.

一種PLC控制的工業機械手.

常熟理工學院報，2008年4月第22期

［35］羅庚合，蔡霞.

搬運機械手的PLC控制.

西安航空技術高等專科學校，2002［36］言紀蘭.懂峰.

基于PLC控制的搬運機械手的應用.

機械工程與自動化，2008

［37］楊峰.

SMR搬運機械手的PLC控制系統設計.

機車車輛工藝，1998年第6期［38］廖常初.FX系列PLC編成及應用[M].北京：機械工業出版社，2005

［39］Zhenyu

Liu

,Jianrong

Tan.

Constrained

behavior

mamipulation

fof

interactive

assembly

in

a

virtual

environment[J].2007,(32):797-810［40］G

L

Batten.

Programmable

Logical

Controllers:

hardware,

software

and

applications.

Mc

Graw-Hill.

1994

［41］SIEMENS

AG.

SIMATIC

S7-200

Programmable

Controller

System

Manual.2004

［42］Gao

F,Li

W

M.New

kinematic

st