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1、工业机器人本体机械结构设计专用软件开发摘要随着科学技术的发展，特别是电子技术的飞速发展和工业自动化的发展，机器人技术在现代工业中的应用越来越广泛，工业机器人的应用，不仅可以减少手工操作的误差，但也一直处于运动状态，一直保持均匀的速度去工作。现在的工业机器人正逐步取代完成一些复杂的人工，对环境的高精度要求的工作，从而提高精度和效率。本文主要介绍了机械手，它被广泛应用在工业机器人上，机器手的定位精度高，控制简单，可代替人工处理，局部实现生产的自动化，本文讨论了机械手的机械结构，机械手的结构进行了分析，并根据该机械手的特点及其性能要求，对机械手实现控制设计。关键词： 工业机器人 机械结构 专用软件
2、AbstractWith the development of science and technology, especially the rapid development of electronic technology and the development of industrial automation, robotics in modern industry more and more widely, the application of industrial robots, not only can reduce manual errors, but it has been i
3、n motion, has to work to maintain a uniform velocity. Industrial robots are now being gradually replaced by the completion of some complex manual, precision requirements for the work environment, thereby improving the accuracy and efficiency.This paper describes the mechanical hand, it is widely use
4、d in industrial robots, robot positioning accuracy, simple control, can replace manual processing, partial realization production automation, it discusses the robot mechanical structure, the robot structure was analyzed , and according to the characteristics of the robot and its performance requirem
5、ents, the manipulator to achieve control designs.Keywords: Industrial robots_mechanical structure_dedicated software摘要IAbstractII1 工业机器人的研究现状111 国外的研究情况介绍212 国内的研究情况介绍32 工业机器人设计建模321 UG设计软件的介绍422 机器人设计坐标系的构建53 工业机器人本体设计原理分析631 工业机器人的控制原理与特点632 工业机器人动力学分析733 工业机器人机械设计7331 机械臂的设计9332 传动机构10333 UG模型的设计
6、114 工业机器人控制软件开发1241 软件开发环境1342 工业控制方式145结论与展望15致谢16参考文献171 工业机器人的研究现状1.1 国外的研究情况介绍机器人是起源于上世纪50年代，第二十一个世纪以来，特别是近年来，机器人技术的发展非常迅速，它的发展主要经历了三个主要阶段，机器人的机器人被称为艾滋病的第一代，其功能主要用于研究与推广；第三代机器人传感功能的第二代；1954，美国是智能机器人，第一通用机械手，由工程师乔治原型设计，机械手采用遥控器杆结构，并结合伺服轴数控铣床，通过编程的方法使机器人实现简单的自动化功能，这在现代工业机器人的发展史上具有里程碑的意义。第二代的机器人是机器
7、人的感官功能，该机器人配备了许多内部感知传感器，传感器能够感知外界环境和作用对象，将信号反馈给控制器，提过信号分析控制器控制机械手的关节，正是因为机器人这样的性能，可以广泛应用于现代工业生产的各个行业，如汽车制造业，机械加工。在生产和应用后，出现了多种机器人用于各种目的不同的结构，主要是在直角坐标，极坐标，节点坐标，造船，化工，电子业，主要从事一些比较专业的生产工作，包括处理，焊接，组装，目前，这种机器人占在全世界机器人比例70%，据统计，全球共有80万家企业单位，但在我国仅仅只有3000个单位，智能第三代机器人，该机器人不但能感知和识别外部环境，还具有做决策的能力，上世纪就已经开始研究智能机
8、器人，据专家分析，世界制造业的发展迅速，汽车和电脑和高科技产业促进了它的快速发展，根据国际机器人联合会和联合国欧洲经济委员会的统计，近几十年，机器人技术发展迅猛，特别是进入21世纪后，机器人技术的逐步成熟，产品品种，数量和质量的增长速度，全世界的机器人，每年超过10%的销售增长，特别是在新的世纪，增长率达到20%，在世界所有地区，最著名的亚洲增长，增长率达到43%。1.2 国内的研究情况介绍我国从上世纪70年代就开始了关于机器人技术的研究，它的发展分为3个阶段：对70年代初期，80年的快速发展阶段，逐渐普及期90年后，在1972中国开始发展工业机器人的工作，经过努力，国家科研单位和高校发展各类
9、通用机器人几十个，如液压伺服式，组合式，固定的节目类型，并开始研究机器人，80岁的时候，我国获得机器人技术的突破，进入了一个快速发展的时期，到90年代的十九，市场竞争更加激烈，传统的设备已经不能满足现代生产的需要，一些企业已经认识到需要使用机器人和其他自动化设备代替传统的手工操作，实现工业生产自动化，进入新世纪，我国的工业机器人技术的不断成熟，有了越来越广泛的应用。经过40年的发展，中国的机器人技术有了很大的提高，不仅开发的焊接，装配，运输和其他各种用途的机器人，并通过机器人产业化基地投资兴建的国家资助的，为我们的机器人产业化的实现打下了坚实的基础，国内从事机器人技术研发人才储备丰富，已设计一
10、个大机器人的开发能力，产品性能已达到国际先进水平，再加上我国人力资源丰富，加工成本低，目前中国制造的机器人产品的性价比较高，在市场上，竞争更加激烈，中国机器人技术研究主要体现在以下几个方面：一是初级教学机器人；二是机械智能化机器人；三是高级智能机器人；四是装配机器人系统的兼容性问题；五是信息融合技术和机器人技术目前，我国有上千家从事研究的相关技术与机器人的单位和企业。我国的机器人经历了起步和发展阶段，如今机器人技术的发展很快，虽然还不成熟和完善，但是从机器人的研究成果和应用发展的大体上看，我国与发达国家相比，我国的机器人技术及其工程应用水平不占主导地位，除了机器人数量少，其他方面包括性能等都有
11、着一定的差距，21世纪，随着全球经济一体化进程的加快，企业之间，国与国之间的竞争趋于白热化，所有企业，都在努力提高工业自动化和信息化，因此工业机器人的需求变的很大很重要，我国机器人产业面临的发展机遇和巨大的挑战，所以我们需要做的是独立的研究和发展，解决机器人的关键技术问题，促进提升产业化进程机器人，机器人技术，它被广泛应用于工业自动化领域，在中国机器人技术方面我国很多企业都在开展国际交流与合作，争取机器人技术达到国际先进水平。2 工业机器人设计建模机器人的操作（机械手）实际上是由若干节相互串联空间连杆机构组成的杆连接，通过旋转或形式移动节点而工作。一端固定在底座上，另一端可在可达空间运动自由移
12、动，它可以连接不同的端部执行器，完全掌握不同的需求，如焊接，组装等。改变机械手末端姿态满意通过各关节的协调运动，完成特定的任务。机器人运动学是位移之间的关系的研究，臂之间的链路速度和加速度，是机器人运动规划，轨迹规划的基础上，掌握操作计划和控制的一系列问题，经典的机器人运动学理论提供了必要的基础，关键的机器人运动学的关节变量和的末端执行器位姿关系的研究。研究了机器人运动学的正运动学和逆运动学问题的两个。在几何参数是已知的，和机器人手臂的其他成分，正运动学计算是基于关节变量（位置，速度，加速度），解决机器人末端执行器的位置，相对于相反的基准坐标，逆运动学解决根据机器人末端的姿势关节变量存在的姿势
13、，是否只有。机器人逆运动学问题中发挥的一个重要组成部分的机器人运动学，动力学与控制，直接影响速度和控制精度。2.1 UG设计软件的介绍 UG西门子公司出品的一个辅助制造的CAD系统，提供数字化建模和验证的方法在产品设计和制造的为用户提供过程中，为用户的虚拟产品设计和工艺设计要求，UG提供的解决方案的实践案例，UG很强大，可以构建复杂的实体和其他，随着计算机技术的发展，UG三维设计将成为主流，UG的发展开始于七月1990，是基于C语言的设计具有足够的灵活性，以支持多个离散格式，可以应用在不同的领域，UG的结构设计，子系统的设计和零部件设计三设计水平，企业可以通过利用UGNX数字产品开发系统实现对
14、产品设计开发过程中，工程和制造等全方位的管理软件，主要有以下功能：工业设计和风格，使用NX建模，工程设计人员能够快速创建和修改复杂的产品模型，你可以使用NX的渲染和可视化技术先进，满足外观设计的审美需求；NX包括应用模块等产品的设计，具有高性能和机械设计绘图功能，以满足客户对产品的复杂建模的要求，NX包含专业设计模块设计所需的管道设计模块，钣金设计模块，模具设计模块和其他工业领域，仿真和优化，通过UGNX的使用，制造商可以通过仿真证实，和优化的数字产品，通过数字仿真在开发周期的使用，可以有效地提高产品质量，减少和消除施工设计，原型，并在周期变化的关系；该UG加工模块提供了一个平等，友好的图形窗
15、口环境，用户可以通过图形方式，刀具路径的运动观测修改：对刀具路径的例子是延伸，缩短或修改，该模块还提供了一个通用的点加工编程功能，可用来钻孔，攻丝和锁孔，这个模块允许接口根据柔性改性需求和定制的用户，也可用于标准化工具库的定义，加工参数模板库进行初加工，半精加工，精加工的标准参数，以减少软件过程和优化的加工时间，UG软件的各个模块可以直接产生的物理模型的过程，并与实体模型保持一致；UGNX后置处理模块的处理，用户可以很容易地建立他们的处理程序处理后，可以应用于所有当前主流的数控机床和加工中心，多年来在实际应用程序模块已被证明具有很好的适用性，模具设计，注塑模具是软件的一个重要模块，集成了许多模
16、具的设计和测试工具，使设计过程。误差修正，该设计方法主要是基于主模型设计方法从上到下，和参数化建模和装配技术引入到模具设计过程，使所有的部分模具可交互而设计和更新，还包括一个完整的模具标准件库，标准件库的多个模具标准件标准件生产，从而节省了大量的模具设计过程中对客户的时间。2.2 机器人设计坐标系的构建 在使用D-H方法建立连杆坐标机械手的运动学分析。对每个坐标轴的原则，Z轴与轴重合节点i，x轴与连杆连接轴常见的垂直重叠的两端，如果在关节轴两端的交叉口，为X关节轴的张法线方向的两端的方向，除了飞机，活动连杆杆坐标系的杆固定在接头。该机械手属于关节型机。下面的设计坐标系统：表2.2-1 设定坐标系
