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1、机械手毕业设计SCARA型装配机械手结构设计摘 要Scara 机器人是一种由三个自由度组成的平面关节型机器人，它的主要作用是可以完成精密仪器和物体的搬运和移动。由于体积小，传动原理简单，被广泛运用于电子电气业，家用电器业，精密机械业等领域。整个系统由机器手，机器臂，关节，步进电机驱动系统等组成。通过各自由度步进电机的驱动，完成机器手，机器臂的位置变化。具体设计内容为：同步齿形带传动设计，丝杠螺母设计，各输出轴和壳体的设计,步进电机的选择等。在校核满足其结构强度的基础上，我们对scara 机器人的结构进行优化设计。本论文着重研究scara 机器人的结构设计和运动学分析。在论文 机器人的 其分 。
2、在论文 ，三 具体 scara 机器人的结构设计和运动学分析的 过 。在论文 对scara 机器人进一步 进 和 用 进行 。关 ：scara 机器人，步进电机，结构设计，机器臂Structure Design of SCARA Assembly ManipulatorAbstractA SCARA robot is a robot of plane and joint composed of three degrees of freedom. Its mostly function is used to complete transition and motion of exact appa
3、ratuses and objects. Because of its small volume and simple drive principle,it is widely used in the field of electronic and electric industry, home-used electric-ware industry and exact mechanism. The whole system is composed of manipulator hand, manipulator arm, joints and stepper motor driving sy
4、stem. By stepper motors driving of each degree of freedom, it completes location change of manipulator hand and manipulator arm. The idiographic designing content is designing of in-phase tooth-shape strap, designing of silk-bar nut, designing ofshell and axis and the choice of stepper motors. On th
5、e base of checking its structure intensity, while it satisfied, we optimize designing of the structure of SCARA robots.This paper put its emphases on research of its structure designing and kinematics analysis. At the beginning of this paper, it introduces the development and sort of robots. In the
6、second and third chapter, it introduces detailed detail among the processing of the structure designing of a SCARA robotand its kinematics analysis. At the last, this paper gives some measures about improving of SCARA robots, and gives a expectation about its future. Key Words: SCARA robots, stepper
7、 motor, structure design, manipulator arm摘 要 iAbstract ii一 论 11.1 机器人的 11.2 机器人的构成 分 11.2.1 机器人的构成 11.2.2 机器人的分 31.3 机器人的 用 41.3.1 机器人的 用 41.4SCARA机器人的研究currency1 61.4.1SCARA机器人的研究currency1 61.4.2SCARA机器人的 71.5本文的研究内容 8SCARA机器人结构设计 92.1 SCARA机器人传动“的 fi 92.2 各自由度步进电机的选择 112.2.1 一自由度步进电机的选择 122.2.2 自由
8、度步进电机的选择: 122.2.3 三自由度步进电机的选择 132.3 同步齿形带传动设计 142.4 丝杠螺母设计 182.4.1 丝杠fl 计 182.4.2 丝杠fi计 192.4.3 丝杠度计 192.4.4 丝杠和螺母螺 强度计 202.4.5 螺 自”校核 212.5各输出轴的设计 212.5.1 机输出轴设计 212.5.2 臂输出轴设计 222.5.3 带轴设计: 222.5.4 轴设计 222.6壳体设计 23三 SCARA机器人运动学分析 253.1 253.2SCARA机器人运动学分析 253.2.1SCARA机器人系的 253.2.2SCARA机器人运动学 273.3
9、SCARA机器人运动学分析 293.4 本 小结 31结 32 文 3334一 论1.1 机器人的机器人 的 以 个:1.可 。 自动化的进一步 是 自动化。机器人可 其 作 变化的要 ， 它在小 种具 的 过 的 用，是 系统 (FMS)的一个重要组成 分 。2.人化。机器人在机械结构上 人的行 臂小臂手 手 等 分，在控 上 电脑。外，智 化机器人 许 人 的 “ 物传感器”，如皮肤型接触传感器力传感器负载传感器视觉传感器声觉传感器语 等.传感器提 机器人对周围 的 自适 力。3.通用。除 专门设计的专用机器人外，一般机器人在执行不同的作业任务时具 的通用。如，更换机器人手 端操作器 (手
10、 具等)便可执行不同的作业任务。4.机电一体化。机器人技术涉 的学科相当广泛，但是归纳起来是机械学和微电子技术的 用，别是计机技术的 用密切相关。，机器人技术的 必将带动其它技术的 ，机器人技术的 和 用水平也可以从一个面验证一个国家科学技术和 业技术的 和水平 。1.2 机器人的构成 分 1.2.1 机器人的构成一个机器人系统，一般由操作机驱动单元控 装置和为使机器人进行作业 要求的外 设备组成。1.操作机(又称执行系统)操作机是机器人完成作业的实体，它具 和人手臂相的动作 ，是可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。通常由 列 分构成 。(1) 端执行器又称手 ，是操作机直接执行 作的装
11、置，并可设置夹持器 具传感器等，是 业机器人直接 业对象接触以完成作业的机构。(2)手 是支承和调整 端执行器姿态的 ”，主要用来fi和 变 端执行器的位和扩手臂的动作范围，一般具 2-3个回 自由度以调整 端执行器的姿态。 些专用机器人可以没 手 直接将 端执行器安装在手臂的端 。(3)手臂它由操作机的动力关节和接”等构成，是用于支承和调整手 和 端执行器位置的 ”。手臂时不止一， 且每手臂，也不一fi只 一节 (如关节型就可 节)，所以，它 时 包括肘和肩的关节，即手臂和手臂间(靠近 端执行器的一节通常叫小臂 ，靠近机座的，通常叫臂 )，手臂机座间用关节接， 扩 端执行器姿态的变化范围和运
12、动范围。(4)机座 时称为柱，是 业机器人机构相对固fi并承受响 力的基础 ”。可分固fi式和移动式两 ，移动式机座 安装 移动机构，它可以扩机器人的活动范围。2.驱动单元它是由驱动器减速器检测元”等组成的组” ，是用来为操作机各 ”提供动力和运动的装置。驱动器是将电 或流体 等 换成机械 的动力装置，通常是电动机 液压或气动装置。驱动形式不同，传动装置也所不同。3.控 装置它是由人对机器人的启动 停机 示教进行操作的一种装置，它指 机器人按规fi的要求动作。控 装置包括检测 (如传感器)和控 (如计机)两 分，可用来控 驱动单元，检测其运动 是 规fi要求，并进行 控 。 就是 控 。如 没
13、 控 ，就是简单的 控 。4.人 智 系统对于智 机器人， 人 智 系统。它主要由两 分组成，一 分为感觉系统 ( ”)，主要靠各 传感器来实 其感觉 。 一 分为 一规 智 系统 ( ”)，它包括 式 别容 和规 操作 等 。1.2.2 机器人的分 各国对 于 的机器人 没 统一的分 ， 以 种分 。1.按使用范围分 (1)固fi 的专用机器人 (机械手) 通常 主机的fi要求设计成固fi (或简单的可变 )。 种机器人 (机械手)为气动或液动，用行 关机械来控 其 作位置。 作对象单一，动作，结构系统简单，currency1。(2)可 的通用机器人 作 可变，以适 不同的 作对象，通用强，
14、适 于以种小 为的 系统。2.按使用行业 门和用分 (1) 业机器人 它们又可按作业 别分为“压接面fi 装fl装 配 检测等机(2) 机器人 如 机器人等。(3)用机器人(4)务机器人 如”机器人，家用机器人，教学机器人等。3.按机械结构 系分 按机械结构系可分为直型;柱型;型;关节型。4.按机器人运动控 式分 (1)位控 (PTP)机器人 就是由 的控 式， 种控 式只 在 控 机器人 端执行器的位置和姿态，完成fi的操作要求。 用的 业机器人， 是 于位控 式的，如上 搬运机器人机器人等。(2)控 (CP)机器人 机器人的各关节同时作受控运动， 控 机器人 端执行器按fi的和速度运动，并 控 端执行器上各的姿态。 和检测机器人等 控 式。5.按驱动式分 按驱动式可分为液压驱动式气动式电力驱动式 ( 是 用 的一 )6. 机器人的 水平和技术的 进 度按 “”分 (1) 一机器人 其是 用 关 控 ，示教 控 或 控 ，其作业和运动 通过示教或 fi。60以来， 业实 用的 业机器人 于 一机器人，它包括可 (用于上 )的 业机器人具 装置的示教 型机器人， 控型搬运机器人等。(2) 机器人 是 70BANNED 出 的，其技术
