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1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题 目 生产线包装机器人结构及控制系统设计 专 业 机械设计制造及自动化 学 号 111310507 学 生 指 导 教 师 答 辩 日 期 2015.06.28 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） I 摘 要 我国包装机械行业起步于 20 世纪 70 年代,在 80 年代末和 90 年代中得到迅速发展。现已成为机械工业中的 10 大行业之一,无论是产量,还是品种上,都取得了令人瞩目的成就,为我国食品工业和包装工业的快速发展提供了有力的保障。在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。而工业机器人是相对较新的电子设备，它
2、正开始改变现代化工业面貌。现场可编程门阵列(FPGA)器件集成度高、体积小、速度快，以硬件电路实现算法程序，将原来的电路板级产品集成为芯片级产品，从而降低了功耗，提高了可靠性。基于FPGA 具有灵活的编程功能，能实时方便地实现复杂的控制算法。本文的控制系统改变传统的做法，选择 FPGA。 本次设计为四自由度圆柱坐标型工业机器人， 其工作方向为两个直线方向、 一个旋转方向和一个挟持动作。在 FPGA 控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作,本文的设计工作是完成生产线包装机器人的结构和控制系统设计。 关键词：包装机械；EDA;机器人；FPGA;编程；结构和控制系统
3、哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） II Abstract Our production line packaging machinery industry started in the 1970s, the rapid development in the late 1980s and 1990s. Machinery industry has become one of the 10 major industries, whether it is production, or variety, have made remarkable achievements, the rapid dev
4、elopment of Chinas industrial and food packaging industry to provide a strong guarantee. In industry, automatic control system has a wide range of applications, such as industrial automation and machine control, computer systems, robotics. The industrial robot is a relatively new electronic devices,
5、 it is starting to change the face of modern industry. Field-programmable gate array (FPGA) devices, high integration, small size, high speed, hardware circuit algorithm program, the original board-level product integration for the chip-level products, thereby reducing the power consumption and impr
6、ove reliability. FPGA-based flexible programming capabilities, real-time to easily implement complex control algorithms. Control system to change the traditional approach of this article, select the FPGA. The design for the four degrees of freedom cylindrical coordinates industrial robot, working to
7、wards two linear direction, a direction of rotation and a pinching action. In the role of FPGA controller, it performs the piece to get another line from the simple act of a pipeline, the design work of this paper is to complete the design structure and control system production line packing robot .
8、 Keywords: packaging machinery，EDA，robot，FPGA，programming， structure and control system 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） III 目录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 课题背景及研究的目的和意义 . 1 1.2 机器人相关理论的发展概况 . 1 1.3 FPGA 的发展、分类和应用 . 2 1.4 本文研究的内容 . 3 第 2 章 生产线包装机器人的机械系统设计 . 5 2.1 工业机器人的机械系统总体设计 . 5 2.1.1 工业机器人的各部分组成及关系
9、. 5 2.1.2 生产线整体尺寸的方案设计和规划 . 6 2.1.3 工业机器人的运动系统分析 . 8 2.2 旋转基座的传动路线和结构设计 . 9 2.2.1 电机选择 . 10 2.2.2 锥齿轮的设计及强度校核 . 12 2.2.3 谐波减速器的设计计算 . 15 2.2.4 同步带传动设计 . 16 2.3 上下移动丝杠副的设计 . 17 2.3.1 丝杠副的运动特性 . 17 2.3.2 丝杠选型计算 . 18 2.4.3 末端执行器的机构设计 . 19 2.5 整体结构的优化设计 . 21 2.6 基于 simulation 机械手导轨静力学及频率仿真分析 . 23 2.6.1 机械手导轨受力分析 . 23 2.6.2 机械手导轨静力学分析 . 24 2.6.3 机械手导轨频率分析 .
