scara平面关节式装配机器人的结构设计(附件)【字数：12714】
Scara移动机器人移动是一种由三个不同的移动自由度所连接组成的一种平面式的多关节型移动机器人,它的主要工作功能之一是那就是保证使用者能够轻松完成对各种器械的移动和搬运。因为自身结构体积小，速度快的优点广泛用于汽车电子行业,家用电器业,精密加工机械业。本文就一个Scara的机器人硬件实例设计做了详细的硬件结构设计。整个驱动系统主要包括驱动机器人和手,机器臂,关节,步进式发电机和齿轮驱动以及控制系统部分。通过不一样的自由度步进电机进行驱动,对机器人的手臂以及运动轨迹进行了设计。本Scara机器人的结构设计主要包括:三轴同步式传动装置结构设计,丝杠螺母的结构设计,各机器人传动主轴和机器人壳体结构设计,步进式的传动电机的设计选型等。在进行校准精度考核能够满足其整体结构设计高度的必要前提下,对该新型机器人整体结构设计进行了高度优化和重新设计。
目录
引言 1
一、 装配机器人的现在状况和未来发展 2
（一）装配机器人的现状 2
（二）装配机器人的发展趋势 3
二、 SCARA机器人研究意义 4
（一） Scara机器人的研究意义 4
（二） Scara式机器人的优点 5
三、 机器人的构成设计 6
(一) 操作机 6
(二) 驱动单元 7
(三) 控制装置 7
(四) 人工智能系统 7
四、 对SCARA式机器人的结构设计 7
(一) Scara机器人传动方案 7
(二) 驱动装置方案 9
(三) 各自由度电机选择 10
(四) 同步齿形带传动设计 12
(五) 丝杠上螺母的设计 13
五、 Scara机器人的仿真调试 14
结论 17
谢辞 18
参考文献 19
引言
机器人技术主要是在技术基础上综合了计算机、传感器技术、人工智能等许多学科而发展起来形成的一种高新技术,其本质上就是感觉、决策、行动和交互四大技术相结合的产物,它们在当代科学界中研究得非常积极,应用范围也日益普及。机器人的发展程度水平对于一个国家的自动化技术程度有很 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
大的影响和体现。
本文中所谈到的机器人主要指的是一种应用于工业领域的机械设备,既有手动操作机、控制器、传感器和伺服驱动设备,也有一种模拟机械仿生运行、自动控制、可以重复进行编程、并且能够在三维空间内完成多种作业的现代自动化制造设备。
目前现在我国汽车机器人的应用领域主要仍然十分集中于电动汽车和车用电子信息工业,它们已经基本占据了我国现有的汽车机器人相关产品市场总量的18.9%。其次最重要的就是家用电器以及设备配件制造业,约占率为16.4%,而民用石油和食品化工行业仅仅约为11.7%。此外,工业制药机器人已经在药物食品、制药、器械、航空航天飞行以及有色金属加工等各个方面也都得到了相当广泛的研究应用。随着目前我国现代工业工用机器人制造技术的快速进步和不断发展,其主要应用领域范围已经逐渐开始由原来传统的机械制造业逐渐逐步拓宽扩大到非传统制造业,同时工用机器人在原来的传统制造业中也正在不断地开始进行更加深度的技术渗透,向大、异、薄、软、窄、厚等困难的产品加工制造领域正在进行不断深化、延伸。而新一代技术开辟出来的主要应用领域范围主要可以包括利用木材制造家具、农林牧渔、房屋建筑、桥梁、医疗卫生、办公室实木家具、教育和医学科研以及一些最为极限的应用领域。
现在的工业机器人的种类仍然是以用于焊接的机器人、搬运的机器人、喷涂的机器人、装配的机器人、切削的机器人、检查的机器人、清洁的机器人等。
一般来说，机器人可按功能分为下列五个部分：
1.机械本体:由包括机身、框架、机械链条和连接在内的所有支撑部件组成。
2.动力执行单元:主要由动力电源、电动机等的动力执行驱动单元及它们所需要驱动的控制电路单元组成。
3.检测性传感设备:主要由传感器和它们以及与之相应的信号传输检测电路组成。
4.控制和信息处理设备:是由计算机和其他相应的硬件、软件组合而成的一种控制系统。
5.执行机构包括机械传动和操作记勾,一般采用机械、电、液等机构。 装配机器人的现在状况和未来发展
在最近几年，装配型的机器人取得了巨大的进步。对十几个用机器人的国家进行调查，作用是装配的机器人占所有机器人类型的35.4％，而作用是组装的机器人式数量变多最快的机器人。机器人控制的装配被广泛用于电子，机械工程和汽车行业。
通常，可以使用常规工业机器人进行组装，但是经过特殊设计的组装机器人通常效率更高。与一般工业机器人相比，组装机器人具有高速，高精度，大负荷，柔性好，成本低的特点。
（一）装配机器人的现状
日本公司发明的Scara型组装机器人式现在世界上使用最多的机器人。它最大的优点就是在竖直方向的安装，例如，将元件插入印刷电路板的机器人，它具有四个方向的连接点：三个水平方向的旋转接头和一个垂直方向的接头。会滑动的接头就可以将机械手抓住目标并将目标水平放下，然后将目标垂直的插入底座。平的旋转接头可以方便的在插入零部件时能够轻松地调节孔的大小，并且灵活，因此被称为Scara（选择性顺应性装配机械臂Scara）。但是,它仅仅可以纠正横向的误差,并且是一种很好地适合"上下"式安装的拆卸和运输任务。只要生产线设计得恰当,这类任务就会占到现有的装配式任务中80%。 Scara 组装的机器人具有较大的操纵性,这使进给变得更容易，而笛卡尔坐标机器人由于工作区域和行程相对较小，因此更加准确，坚固且速度更快。当前在电子工业中有使用笛卡尔坐标机器人的趋势。沿空间的任何方向组装至少需要六个自治度。根据任务的不同，组装机器人可以具有笛卡尔坐标，圆柱坐标或关节坐标等。
随着电子现代科学计算机信息技术,微电子现代科学信息技术,网络现代科学信息技术等的不断进步和工业飞速发展,组装工业机器人的先进技术也在当今我国国内得到了新的阶段飞速发展。当前，国际机器人的研究者正在努力的进行科学研究，让未来的机器人想着更智能，更加多元化的方向发展。多家公司已使用诸如有限元分析，模态分析和仿真之类的现代设计技术来优化机械臂的设计。以目前德国kuka公司集团为主要企业代表的德国机器人制造公司已将传统智能机器人的各种平行形和四边形连接结构重新更换过来成为全新的一种开放式可连接链条形结构,从而进一步大幅扩大了智能机器人的应用可操作性。此外,轻质的柔性铝合金主体材料在机械工业中广泛使用也极大地提高了该系列机器人的工作效率。此外,还应用了高级RV减速。使用机械手及交流伺服电动机,使得该设备几乎免维修。同时,机械结构朝着模块化、可重构性方向发展。例如,组合模块中的伺服电机,变速箱和检测系统按三种数量顺序排列:通过组合模块,连接模块采用了重组方式来设计和制造整个机器人的一台机器,并且国外已经有模块化的组装机器人。
目录
引言 1
一、 装配机器人的现在状况和未来发展 2
（一）装配机器人的现状 2
（二）装配机器人的发展趋势 3
二、 SCARA机器人研究意义 4
（一） Scara机器人的研究意义 4
（二） Scara式机器人的优点 5
三、 机器人的构成设计 6
(一) 操作机 6
(二) 驱动单元 7
(三) 控制装置 7
(四) 人工智能系统 7
四、 对SCARA式机器人的结构设计 7
(一) Scara机器人传动方案 7
(二) 驱动装置方案 9
(三) 各自由度电机选择 10
(四) 同步齿形带传动设计 12
(五) 丝杠上螺母的设计 13
五、 Scara机器人的仿真调试 14
结论 17
谢辞 18
参考文献 19
引言
机器人技术主要是在技术基础上综合了计算机、传感器技术、人工智能等许多学科而发展起来形成的一种高新技术,其本质上就是感觉、决策、行动和交互四大技术相结合的产物,它们在当代科学界中研究得非常积极,应用范围也日益普及。机器人的发展程度水平对于一个国家的自动化技术程度有很 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
大的影响和体现。
本文中所谈到的机器人主要指的是一种应用于工业领域的机械设备,既有手动操作机、控制器、传感器和伺服驱动设备,也有一种模拟机械仿生运行、自动控制、可以重复进行编程、并且能够在三维空间内完成多种作业的现代自动化制造设备。
目前现在我国汽车机器人的应用领域主要仍然十分集中于电动汽车和车用电子信息工业,它们已经基本占据了我国现有的汽车机器人相关产品市场总量的18.9%。其次最重要的就是家用电器以及设备配件制造业,约占率为16.4%,而民用石油和食品化工行业仅仅约为11.7%。此外,工业制药机器人已经在药物食品、制药、器械、航空航天飞行以及有色金属加工等各个方面也都得到了相当广泛的研究应用。随着目前我国现代工业工用机器人制造技术的快速进步和不断发展,其主要应用领域范围已经逐渐开始由原来传统的机械制造业逐渐逐步拓宽扩大到非传统制造业,同时工用机器人在原来的传统制造业中也正在不断地开始进行更加深度的技术渗透,向大、异、薄、软、窄、厚等困难的产品加工制造领域正在进行不断深化、延伸。而新一代技术开辟出来的主要应用领域范围主要可以包括利用木材制造家具、农林牧渔、房屋建筑、桥梁、医疗卫生、办公室实木家具、教育和医学科研以及一些最为极限的应用领域。
现在的工业机器人的种类仍然是以用于焊接的机器人、搬运的机器人、喷涂的机器人、装配的机器人、切削的机器人、检查的机器人、清洁的机器人等。
一般来说，机器人可按功能分为下列五个部分：
1.机械本体:由包括机身、框架、机械链条和连接在内的所有支撑部件组成。
2.动力执行单元:主要由动力电源、电动机等的动力执行驱动单元及它们所需要驱动的控制电路单元组成。
3.检测性传感设备:主要由传感器和它们以及与之相应的信号传输检测电路组成。
4.控制和信息处理设备:是由计算机和其他相应的硬件、软件组合而成的一种控制系统。
5.执行机构包括机械传动和操作记勾,一般采用机械、电、液等机构。 装配机器人的现在状况和未来发展
在最近几年，装配型的机器人取得了巨大的进步。对十几个用机器人的国家进行调查，作用是装配的机器人占所有机器人类型的35.4％，而作用是组装的机器人式数量变多最快的机器人。机器人控制的装配被广泛用于电子，机械工程和汽车行业。
通常，可以使用常规工业机器人进行组装，但是经过特殊设计的组装机器人通常效率更高。与一般工业机器人相比，组装机器人具有高速，高精度，大负荷，柔性好，成本低的特点。
（一）装配机器人的现状
日本公司发明的Scara型组装机器人式现在世界上使用最多的机器人。它最大的优点就是在竖直方向的安装，例如，将元件插入印刷电路板的机器人，它具有四个方向的连接点：三个水平方向的旋转接头和一个垂直方向的接头。会滑动的接头就可以将机械手抓住目标并将目标水平放下，然后将目标垂直的插入底座。平的旋转接头可以方便的在插入零部件时能够轻松地调节孔的大小，并且灵活，因此被称为Scara（选择性顺应性装配机械臂Scara）。但是,它仅仅可以纠正横向的误差,并且是一种很好地适合"上下"式安装的拆卸和运输任务。只要生产线设计得恰当,这类任务就会占到现有的装配式任务中80%。 Scara 组装的机器人具有较大的操纵性,这使进给变得更容易，而笛卡尔坐标机器人由于工作区域和行程相对较小，因此更加准确，坚固且速度更快。当前在电子工业中有使用笛卡尔坐标机器人的趋势。沿空间的任何方向组装至少需要六个自治度。根据任务的不同，组装机器人可以具有笛卡尔坐标，圆柱坐标或关节坐标等。
随着电子现代科学计算机信息技术,微电子现代科学信息技术,网络现代科学信息技术等的不断进步和工业飞速发展,组装工业机器人的先进技术也在当今我国国内得到了新的阶段飞速发展。当前，国际机器人的研究者正在努力的进行科学研究，让未来的机器人想着更智能，更加多元化的方向发展。多家公司已使用诸如有限元分析，模态分析和仿真之类的现代设计技术来优化机械臂的设计。以目前德国kuka公司集团为主要企业代表的德国机器人制造公司已将传统智能机器人的各种平行形和四边形连接结构重新更换过来成为全新的一种开放式可连接链条形结构,从而进一步大幅扩大了智能机器人的应用可操作性。此外,轻质的柔性铝合金主体材料在机械工业中广泛使用也极大地提高了该系列机器人的工作效率。此外,还应用了高级RV减速。使用机械手及交流伺服电动机,使得该设备几乎免维修。同时,机械结构朝着模块化、可重构性方向发展。例如,组合模块中的伺服电机,变速箱和检测系统按三种数量顺序排列:通过组合模块,连接模块采用了重组方式来设计和制造整个机器人的一台机器,并且国外已经有模块化的组装机器人。
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