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1、Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 机械设计制造及其自动化 班级学号： 机自 060341 学生姓名： 指导教师： 副教授 二一年 六 月天津职业技术师范大学本科生毕业设计工业机器人组合模块化系统设计 三自由度手臂结构模块设计Design of Modular System to an Industrial Robot Three-DOF Arm Module Design专业班级：机自 0603 班学生姓名：指导教师：院 别：机械工程学院2010 年 6 月3摘 要模块化机器人系统不仅包括模块化的机械硬件， 而且
2、还包括模块化电气硬件、控制算法和软件。将一个复杂的系统进行分解，拆分成若干个独立的模块，即将各种互相耦合在一起的因素分开，将多因素控制降阶为单元素控制，是一种分解过程，也是一种创造过程，这是工业机器人采用组合式模块化结构设计的一个关键步骤。而将分解的模块再经过优化组合，特别是通过控制模块、伺服模块和执行模块的耦合，最终有机集成为一个系统，这又是一个关键步骤。模块的合理划分与重构是机器人模块化设计的重要研究内容。手臂包括手臂伸缩模块、手臂的回转模块和定位模块，实现手臂模块的三个自由度。关键词：模块化；手臂模块；伸缩位模块；回转模块 4ABSTRACTThe modular robot syste
3、m not only includes the modular mechanical hardware, but also includes the modular electricity hardware, the control algorithm and so on. To decompose a complex system and split into several independent modules, that is decomposing a variety of factors and separating the multi-factor control to a si
4、ngle element of control .It is a decomposition process, and also a creative process.This is a key step in the modular structure design of industrial robots. The decomposition of the module will be further optimized combination, in particular coupling the control module, servo module and the implemen
5、tation of the module, and then integrate into a organic system, which is also a key step. Rational division of the module is a robot modular design and reconstruction of important research. Arm module includes expansion modules, rotary modules and positioning the arm modules, and the modules to achi
6、eve three-DOF arm module.Key Words：modular ；arm module；expansion module；rotate module5目 录1 绪论 .11.1 工业机器人简介 .11.1.1 工业机器人在生产中的应用 .11.1.2 我国的工业机器人 .21.2 工业机器人组合式模块化结构设计研究 .21.2.1 组合式工业机器人设计思路 .31.2.2 工业机器人组合式模块化结构设计 .41.2.3 课题研究的意义 .82 模块式工业机器人的总体设计 .92.1 模块式工业机器人的任务和功能要求 .92.1.1 任务要求 .92.1.2 功能要求 .9
7、2.2 各种结构形式的模块 .92.3 工业机器人模块的选择 .112.3.1 模块选择的原则 .112.3.2 机械模块的选择 .112.4 模块式工业机器人的结构设计 .123 手臂模块的具体设计 .143.1 手臂模块的整体设计 .143.2 伸缩模块的设计 .143.3 回转模块 .153.4 计算与校核 .174 结 论 .24参考文献 .25致 谢 .26英 文 .27译 文 .3961 绪论1.1 工业机器人概述工业机器人（简称 IR）是广泛适用的能够自主动作，且多轴联动的机械设备。它们在必要情况下配备有传感器，其动作步骤包括灵活的，转动都是可编程控制的（即在工作过程中，无需任何外力的干预） 。它们通常配备有机械手、刀具或其它可装配的加工工具，以及能够执行搬运操作与加工制造的任务 。 11.1.1 工业机器人的应用工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作 。220 世纪 50 年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，
