南京工程學院先進制造技術(shù)工程中心畢業(yè)設(shè)計說明書1目錄前言.2第一章緒論.31.1引言.31.2工業(yè)機器人的含義.41.3選題背景與意義.41.4工業(yè)機器人的組成.61.5工業(yè)機器人的發(fā)展及國內(nèi)外發(fā)展趨勢.7第二章SC750三軸伺服驅(qū)動機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計方案.122.1機械手的設(shè)計方法.122.1.1機械手的選擇與分析.122.1.2直角坐標機器人的設(shè)計方法.132.2機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計.182.2.1機器人的總體設(shè)計.182.2.2機械手的傳動部件設(shè)計.192.2.3機械手的臂部設(shè)計.202.3SC750三軸伺服驅(qū)動機器人機構(gòu)的特點.21第三章工業(yè)機器人的運動系統(tǒng)分析.223.1工業(yè)機器人的運動系統(tǒng)分析.223.1.1機器人的運動概述.223.1.2機器人的驅(qū)動方式.24第四章SC750三軸伺服驅(qū)動機器人零件的設(shè)計.334.1伺服電機的選擇.334.2減速機的選擇.錯誤!未定義書簽。4.3齒輪齒條的選擇.354.4導軌的選擇.43第五章結(jié)論.45致謝.46參考文獻.47南京工程學院先進制造技術(shù)工程中心畢業(yè)設(shè)計說明書2前言進入21世紀后,FANUC公司開發(fā)成功了配備有視覺傳感器和力覺傳感器的智能機器人。到現(xiàn)在已擁有可搬運質(zhì)量從2公斤到1.2噸的種類豐富的商品系列。隨后，F(xiàn)ANUC公司又開發(fā)了運用這一智能機器人的長時間連續(xù)機械加工系統(tǒng)機器人單元。在整個加工工序中加工作業(yè)本身使用數(shù)控機床進行自動化加工已經(jīng)非常普遍了。但是，附帶作業(yè)，毛比如在加工中心的夾具上進行加工材料裝卸的作業(yè)，以及去毛刺邊，清洗等作業(yè)中的很多部分，現(xiàn)在還是依靠人工來完成。機器人單元使用智能機器人，不但實現(xiàn)了這些作業(yè)的自動化，而且在世界上最早實現(xiàn)了。小時的長時間連續(xù)加工，現(xiàn)在在FANUC公司的工廠共運轉(zhuǎn)著13套這樣的機器人單元。機器人單元使用了兩種控制裝置也就是CNC和機器人控制器我們現(xiàn)在正在開發(fā)使這兩種控制裝置都可以單獨地顯示雙方狀態(tài)的功能，以進一步推進機床和機器人的融合。1隨著我國工業(yè)自動化水平的不斷提高，在機械加工與制造領(lǐng)域，以及各種裝配與包裝自動化生產(chǎn)線上機械手的應用已相當普遍機械手通常擔負著上料下料等加工任務。由于PLC順序控制具有系統(tǒng)簡單可靠，控制靈活方便等特點，而且從PLC誕生之日起其最基本最普遍的應用領(lǐng)域就是在工業(yè)環(huán)境下的順序控制，因此，基于PLC順序控制的機械手在工業(yè)自動化領(lǐng)域中得到廣泛的應用。機器人是一種很特別的生產(chǎn)工具，因此，機器人應用的范圍十分廣泛。這些應用可以被劃分為3類：材料處理、材料搬運和裝配。在材料處理中，機器人用工具來加工和處理原材料。例如，機器人工具可包括鉆頭，從而可以在原始材料上執(zhí)行鉆孔操作。材料搬運包括裝載零件。這些操作可以由機器人可靠地重復執(zhí)行，因此提高了質(zhì)量，減少了廢料損失。裝配是機器人技術(shù)的另一個廣泛應用。自動裝配系統(tǒng)能合并自動測試、機器人自動控制和機械處理，以減少勞動成本，提高產(chǎn)量，消除人工操作的危險性。南京工程學院先進制造技術(shù)工程中心畢業(yè)設(shè)計說明書3第一章緒論1.1引言工業(yè)機器人是一種提高制造業(yè)生產(chǎn)力的工具。他誕生于20世紀60年代,在20世紀90年代得到迅速發(fā)展,是最先產(chǎn)業(yè)化的機器人技術(shù)它可以承擔那些對人類可能有危險的工作。它是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術(shù),是當代研究十分活躍、應用日益廣泛的領(lǐng)域。它的出現(xiàn)是為了適應制造業(yè)規(guī)模化生產(chǎn),解決單調(diào)、重復的體力勞動和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)。最早的工業(yè)機器人就曾用來在核能發(fā)電廠中更換核燃料棒。工業(yè)機器人也能在裝配線上工作，如安裝印刷電路板上的電子元器件。這樣人們就可以從這種單調(diào)的工作中解脫出來。機器人還能拆除炸彈，為傷殘人服務，為我們的社會做各種各樣的工作。7在我國,工業(yè)機器人的真正使用到現(xiàn)在已經(jīng)接近20多年了,已經(jīng)基本實現(xiàn)了試驗、引進到自主開發(fā)的轉(zhuǎn)變,促進了我國制造業(yè)、勘探業(yè)等行業(yè)的發(fā)展。機械手作為自動生產(chǎn)線中的重要設(shè)備,已成為工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱之一,可傳統(tǒng)的機械手,采用繼電器-控制器控制氣壓系統(tǒng),其控制系統(tǒng)復雜,大量的接線使系統(tǒng)的可靠性降低,設(shè)備的工作效率下降,自動化程度不高,安全系數(shù)低.因此,利用PID算法與PLC控制技術(shù)改造傳統(tǒng)的機械手,研制一種智能機械手已成為當今工業(yè)生產(chǎn)自動化研究的主流.根據(jù)外國資料統(tǒng)計,8在工業(yè)控制中80%都采用PLC.目前國外應用于自動控制這一領(lǐng)域占60%,應用于數(shù)據(jù)管理占20%,用于生產(chǎn)管理占18%,用于人機接占22%.可見,PLC在工業(yè)領(lǐng)域已占主導地位.因此,研究機械手的智能控制對工業(yè)自動控制有重要意義.9在理論上，隨著世界經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展，人類活動領(lǐng)域的不斷擴大，機器人應有正迅速向社會生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域擴展，也南京工程學院先進制造技術(shù)工程中心畢業(yè)設(shè)計說明書4從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域，各種各樣的機器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。SC750三軸伺服機械手的設(shè)計，不但在技術(shù)上可以追蹤機器人的發(fā)展趨勢，而且還可以填補工業(yè)機器人的應用的空白，促進我國工業(yè)機器人的技術(shù)水平的提高和產(chǎn)業(yè)化水平的發(fā)展。10本次設(shè)計是根據(jù)對工業(yè)三自由度機器人的總體結(jié)構(gòu)及傳動系統(tǒng)的分析和探討，進行三自由度工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。關(guān)鍵在于三軸（臂）的傳動系統(tǒng)的設(shè)計以及整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。1.2工業(yè)機器人的含義工業(yè)機器人的定義為：一種能夠自動定位控制，可重復編程的，多功能的，多自由度的操作機。工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機器人以來，機器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動化工廠(FA)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動化工具。機械手是一種能模擬人的手臂的部分動作，按預定的程序軌跡極其它要求，實現(xiàn)抓取，搬運工件或操做工具的自動化裝置。在我國由于大多數(shù)工業(yè)機器人所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作，因而通常把工業(yè)機器人稱做操作機械手。智能機器人是機器人的發(fā)展方向，它具有智能系統(tǒng)，主要是感覺裝置、視覺裝置和語言識別裝置等。具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機器人，能在較為復雜的環(huán)境下工作；如具有識