文档介绍：引言：
机器人总体设计的主要内容有：确定基本参数，选择运动方式，手臂配置形式，位置检测，驱动和控制方式等。然后是进行结构设计，同时，要对各部件的强度、刚度进行必要的验算。
一、系统分析
1．根据机器人的使用场合，明确所使用机器
对于专用机器人来说：是针对专门的工作对象来设计的，臂力主要根据被抓取物体的重量确定，~。
对于工业机器人来说：具有一定的通用性，臂力要根据被抓取物体的重量变化来确定。
工作范围的确定：
要根据工艺要求和操作运动的轨迹来确定
1．机器人基本参数的确定（2）：
运动速度的确定：
主要是根据生产需要的工作节拍分配每个动作的时间，进而根据机械手各部位的运动行程确定其运动速度。
定位精度的确定：
机器人的定位精度是根据使用要求确定的。而要达到这样的精度取决于机器人的定位方式、运动速度、控制方式、臂部刚度、驱动方式、缓冲方法等。
夹紧工件
手臂升降
伸缩运动
回转运动
工作节拍5分钟
每一个动作都由5个关节协同完成
综合分配每个关节的运动速度
运动速度确定举例
2．机器人运动形式的选择（1）：
根据机器人的运动参数确定其运动形式，然后才能确定其结构。常见的运动形式有以下几种：
2．机器人运动形式的选择（2）：
直角坐标型：机器人的主体结构的关节都是移动关节。
特点：
结构简单，刚度高。
关节之间运动相互独立，没有耦合作用。
占地面积大，导轨面防护比较困难。
2．机器人运动形式的选择（3）：
圆柱坐标型：圆柱坐标式机器人主体结构具有三个自由度：腰转、升降和伸缩。亦即具有一个旋转运动和两个直线运动。
特点：
通用性较强；
结构紧凑；
机器人腰转时将手臂缩回，减少了转动惯量。
受结构限制，手臂不能抵达底部，减少了工作范围。
2．机器人运动形式的选择（4）：
球面坐标式（极坐标）： 机器人主体结构具有三个自由度，两个旋转运动和一个直线运动。
特点：
工作范围较大；
占地面积小；
控制系统复杂
2．机器人运动形式的选择（5）：
SCARA机器人：有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。另一个是移动关节。这种结构轻便、响应快。
特点：
结构轻便，响应快；
适用于平面定位和在垂直方向进行作的场合。
2．机器人运动形式的选择（6）：
关节式机器人：关节式机器人的主体结构的三个自由度腰转关节、肩关节、肘关节全部是转动关节。
特点：
动作灵活，工作空间大；
关节运动部位密封性好；
运动学复杂，不便于控制。
3．拟定检测传感系统框图：
图例：传感系统框图：
4．确定控制系统总体方案，给出框图
图例：控制系统总体方案
5．机械结构设计
三、机器人机械系统设计
1．机器人的驱动方式：
机器人的驱动方式有电动、液压和气动三种方式。一台机器人可以只有一种驱动方式，也可以是几种方式的联合。
液压传动：具有较大的功率体积比，常用于大负载的场合。
气压传动：气动系统简单，成本低，适合于节拍快、负载小且精度要求不高的场合，常用于点位控制、抓取、弹性握持和真空吸附。
电动：适合于中等负载，特别适合动作复杂、运动轨迹严格的工业机器人和各种微型机器人。
2．关节驱动方式（1）：
分为直接驱动和间接驱动两种方式。
直接驱动：直接驱动的机器人也叫DDR（Direct drive robot），一般指驱动电机通过机械接口直接与关节连接。其特点是驱动电机和关节之间没有速度和转矩的转换。这种驱动方式具有以下特点：
A．机械传动精度高；
B．振动小，结构刚性好；
C．结构紧凑，可靠性高；
D．电机的重量会增加转动负担。
关节直接驱动图例：
2．关节驱动方式（2）：
间接驱动方式：大部分机器人是间接驱动方式。由于驱动器的输出转矩大大小于驱动关节所要求的转矩，所以必须使用减速器。
间接驱动特点：
可以获得一个比较大的力矩；
可以减轻关节的负担；
可以把电机作为一个平衡质量；
增加了传动误差；
结构庞大。
间接驱动方式图例（1）：
间接驱动方式图例（2）：
间接驱动方式图例（3）：
3．材料的选择：
选择机器人本体的材料，应从机器人的性能要求出发，满足机器人的设计和制造要求。如：
机器人的臂和机器人整体是运动的，则要求采用轻质材料。
精密机器人，则要求材料具有较好的刚性。
还要考虑材料的可加工性等。
机器人常用的材料有：碳素结构钢、铝合金、硼纤维增强合金、陶瓷等。
4．平衡系统的设计
平衡系统的设计是机器人设计中一个不可忽视的问题。平衡系统具有以下作用：
安全：防止机器人在切断