文档介绍：工业机器人的本体结构设计任务1:工业机器人的总体设计任务2:工业机器人的驱动与传动任务3:机身和臂部设计任务4:腕部设计任务5:手部设计1精选任务1工业机器人总体设计总体设计的步骤主体结构设计传动方式选择模块化结构设计材料选择平衡系统设计2精选1、系统分析机器人是实现生产过程自动化、提高劳动生产率的有力工具。首先确定使用机器人是否需要与合适,决定采用后需要做如下分析工作:(1)明确采用机器人的目的和任务。(2)分析机器人所在系统的工作环境,包括设备兼容性等。(3)认真分析系统的工作要求,确定机器人的基本功能和方案。如机器人的自由度数、信息的存储容量、定位精度、抓取重量……(4)进行必要的调查研究,搜集国内外的有关技术资料。总体设计的步骤3精选2、技术设计(1)机器人基本参数的确定。臂力、工作节拍、工作范围、运动速度及定位精度等。举例:定位精度的确定机器人或机械手的定位精度是根据使用要求确定的,而机器人或机械手本身所能达到的定位精度取决于定位方式、运动速度、控制方式、臂部刚性、驱动方式、缓冲方式等。工艺过程的不同,对机器人或机械手重复定位精度的要求也不同,不同工艺过程所要求的定位精度如下:金属切削机床上下料:±(-)mm冲床上下料:±1mm模锻:±(-)mm点焊:±1mm装配、测量:±(-)mm喷涂:±3mm当机器人或机械手本身所能达到的定位精度有困难时,可采用辅助工夹具协助定位的办法,即机器人实现粗定位、工夹具实现精定位。4精选(2)机器人运动形式的选择。常见机器人的运动形式有五种:直角坐标型、圆柱坐标型、极坐标型、关节型和SCARA型。(3)拟定检测传感系统框图。选择合适的传感器,以便结构设计时考虑安装位置。(4)确定控制系统总体方案,绘制框图。(5)机械结构设计。确定驱动方式,选择运动部件和设计具体结构,绘制机器人总装图及主要部件零件图。5精选3、仿真分析(1)运动学计算。分析是否达到要求的速度、加速度、位置。(2)动力学计算。计算关节驱动力的大小,分析驱动装置是否满足要求。(3)运动的动态仿真。将每一位姿用三维图形连续显示出来,实现机器人的运动仿真。(4)性能分析。建立机器人数学模型,对机器人动态性能进行仿真计算。(5)方案和参数修改。运用仿真分析的结果对所设计的方案、结构、尺寸和参数进行修改,加以完善。机器人机械系统设计是机器人设计的重要部分。其他系统的设计尽管有各自的独立性,但都必须与机械系统相匹配,相辅相成,构成一个完整的机器人系统。6精选主体结构设计主体结构设计的关键是选择由连杆件和运动副组成的坐标形式(1)直角坐标机器人。主体结构有三个自由度,全为伸缩(2)圆柱坐标机器人。主体结构有三个自由度,腰转、升降、伸缩(3)球面坐标机器人。主体结构有三个自由度,转动、转动和伸缩(4)关节坐标机器人。主体结构有三个自由度,全为转动7精选传动方式选择(1)选择驱动源和传动装置与关节部件的连接、驱动方式(2)工业机器人的传动形式传动形式特征优点缺点直接连结传动直接装在关节上结构紧凑需考虑电机自重,转动惯量大,能耗大远距离连结传动经远距离传动装置与关节相连不需考虑电机自重,平衡性良好额外的间隙和柔性,结构庞大,能耗大间接传动减速比远>1的传动装置与关节相连经济、对载荷变化不敏感、便于制动设计、方便一些运动转换传动精度低、结构不紧凑、引入误差,降低可靠性直接驱动不经中间关节或经速比=1的传动装置与关节相连传动精度高,振动小,传动损耗小,可靠性高,响应快控制系统设计困难,对传感元件要求高,成本高8精选模块化结构设计模块化工业机器人。由一些标准化、系列化的模块件通过具有特殊功能的结合部用积木拼搭方式组成的工业机器人系统。模块化工业机器人的特点(1)经济性。设计和制造通用性很强的工业机器人是很不经济的,价格昂贵。用户希望厂商能为诸多的作业岗位提供可选择的,自由度尽可能少,控制和编程简单,实用性强的专用机器人。机器人制造厂家也希望改变设计和制造模式,采用批量制造技术来生产标准化系列化的工业机器人模块,自由拼装工业机器人,满足用户经济性好和基本功能全的要求。9精选(2)灵活性。其主要体现在:①可根据工业机器人所要实现的功能来决定模块的数量,机器人的自由度可以方便地增减。比如,用户要求机器人能为多台设备进行作业时,可增选一个底座移动轴模块或其它行走轴模块,工业机器人成为移动式机器人。②为了扩大工业机器人的工作范围,可更换具有更长长度的手臂模块或加接手臂模块。下图所示是一种多关节多臂检测机器人,不仅多臂模块组合成的手臂很长,而且手臂可作波浪运动。③能不断对现役模块化工业机器人更新改造。比如,用户可以选用伸缩套筒式手臂模块来更替原有固定长度的模块;随着控制技术和传感技术的发展,可更换更高性能的控制模块