500㎏四自由度重载搬运机器人基座及末端夹持器设计【字数：14924】
搬运机器人通常指的是在工业生产中具有自动搬运作业的工业机器人，搬运机器人的出现不仅提高了工业上的生产效率，而且能够帮助人类完成了一系列繁重的体力工作。本课题针对一个500㎏四自由度的重载搬运机器人进行基座及末端夹持器的设计，用来完成工厂车间繁重的搬运任务。本课题先是概述了国内外重载搬运机器人的研究现状，并对基座和末端夹持器的选择进行了方案的比较，通过对方案的选择以确保对基座和末端夹持器进行结构设计。然后通过对基座回转力矩和回转缸结构的计算与校核，对末端夹持器在夹持重物时对其夹紧力的计算，以及对驱动末端夹持器的夹紧缸的结构进行了较为详细的计算与校核。最后通过运用solidworks三维建模软件对末端夹持器的结构进行了建模分析，以确保该结构设计的可装配性和合理性。
目录
1.绪论 1
1.1 本课题研究目的及意义 1
1.2 搬运机器人国内外的研究现状 2
1.2.1 国内的研究现状 2
1.2.2 国外的研究现状 4
1.3 本课题主要的设计内容 6
2.基座及末端夹持器方案的比较 7
2.1 总体方案概述 7
2.2 基座的方案比较 7
2.2.1 固定式基座 7
2.2.2 移动式基座 8
2.2.3 基座的选择 8
2.3 末端夹持器的方案比较 8
2.3.1 机械夹持式夹持器 9
2.3.2 磁吸附式夹持器 11
2.3.3 真空吸附式夹持器 13
2.3.4 末端夹持器方案的选择 13
3.基座和末端夹持器的设计 14
3.1 基座的设计 14
3.1.1 基座的设计要求 14
3.1.2 基座的整体设计 14
3.1.3 机器人底座回转力矩的计算 15
3.1.4 回转缸参数的选择与计算 16
3.1.5 缸筒壁厚的校核 16
3.1.6 缸盖螺钉的计算 17
3.1.7 动片联接螺钉强度的计算 18
3.2 末端夹持器的设计 19
3.2.1 末端夹持器的设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
计要求 19
3.2.2 末端夹持器夹紧力与实际驱动力的计算 20
3.2.3 夹紧缸的主要尺寸计算 21
3.2.4 缸体的结构计算和校核 23
3.2.5 缸筒两端的计算 24
3.2.6 活塞的设计 27
3.2.7 活塞杆的设计与校核 28
4.末端夹持器的三维建模 30
4.1 末端夹持器的三维建模 30
4.1.1 基于Solidworks三维建模过程 30
4.1.2 末端夹持器总体结构三维建模与装配 32
全文总结 33
参考文献 34
致谢 35 1.绪论
1.1 本课题研究目的及意义
在当代的制造领域内由于工业自动化水平的快速提升，如今高性能的工业机器人在市场上非常需求。直到现在，工业机器人已经成为自动化生产领域的核心装备，在汽车制造、机械制造、船舶制造、电子器件、集成电路等对产品质量要求较严、对生产效能要求较高的许多企业都普遍的使用着大量的工业机器人。
目前，由于技术的先进发展，搬运机器人在一定程度上有了很大的需求，尤其是在自动化程度较高的生产上，搬运机器人的作用日益凸显，需求量也日益增多。搬运机器人指的是从事物料搬运作业的机器人的总称，在工业生产中指的是以无人搬运车为搬运工作的机器人。无人搬运车具有精准的计算机控制系统和路径感应传感器，它能够自动行走和定位停止，并广泛的适用于机械电子、医疗纺织等行业的物品的搬运和运送[1]。在机械加工行业，它大多应用于机械加工厂，进行物料的搬运、运送等，它通常需要机械控制系统以及数控系统设备相互连接，用来构成在机械生产搬运任务中的自动化搬运系统。
搬运机器人是以自动搬运工件的机器人为主体，它通过代替人工搬运从而加快了产业的生产效率和产品质量，而且，它还非常明显的降低了人工搬运作业时出现的误差和安全隐患。它可全天候作业，可广泛的应用于机械加工、食品生产、塑料处理等企业。此外，它还可以对各种包装箱的物品同样都能适用。搬运机器人是先进水平的工业自动化设备，它不仅加快提升了企业的生产效益和工业上对各类产品的需求，而且在保证产品的质量和数量的前提下，对于改善人工劳动具有很大的作用，该机器人的出现同样象征了企业在生产研发上的高自动化水平。时至今日，搬运机器人已然成为企业实现生产自动化的关键领域，它成为了工业发展的必然走向。国外一些发达国家目前已研制出了负载能力高达几万牛顿的重载搬运机器人，但国外的机器人成本较高，我国传统的搬运机器人较多不满足工业需求，因而研制可承受高载荷的重载搬运机器人对我国的发展具有重大意义。
本课题针对一个500㎏四自由度的重载搬运机器人进行基座及末端夹持器的设计，通过对基座整体结构的设计，对末端夹持器的驱动结构液压缸的设计以及对夹持器夹紧力的计算等，能够达到符合预期的设计标准，用来完成工厂车间繁重的搬运工作。
1.2 搬运机器人国内外的研究现状
重载搬运机器人是工业机器人中搬运负载较大的机器人。重载搬运机器人的出现是为了代替人工无法完成的搬运作业，它不仅可以在相对特别的条件下进行搬运任务，而且能够一整天或者是更长的时间进行不间断的搬运作业。由此看来，搬运机器人完成了人工仍然存在局限的延伸。在自动化生产线和机械生产的应用范围，搬运机器人通过程序的驱动用来完成工厂车间的上下料和搬运的作业。目前，在世界范围内已经投入应用了几十万台的搬运机器人，这些机器人在机械加工生产、码垛搬运等自动化搬运场合的应用中具有巨大的优势。
1.2.1 国内的研究现状
工业机器人在工业机械制造中占据重要的位置，它作为一个国家整体制造业水平和创新的标准而存在，这些都会通过其在生产制造、研发应用的环节上产生。近来的几年中，一些发达国家比如德国、日本、美国都把机器人作为战略性产业的标准来着重进行发展，这些发达国家想要通过提升机器人的创新技术来降低人工劳动所产生的压力，在保证其在高端制造领域的领先地位上实现制造业的领先和再创新能力[2]。当前，我们国家也愈加专注机器人的发展，公司、企业等各方面都想要通过机器人的创新技术来实现制造业的发展。所以，为了更快的实现中国的强国之路，为了提高人民的生活水平我国需要不断的加强自我创新能力和技术，因为只有自主掌握核心技术才是发展的关键因素，这已经成为全世界的目标。
目录
1.绪论 1
1.1 本课题研究目的及意义 1
1.2 搬运机器人国内外的研究现状 2
1.2.1 国内的研究现状 2
1.2.2 国外的研究现状 4
1.3 本课题主要的设计内容 6
2.基座及末端夹持器方案的比较 7
2.1 总体方案概述 7
2.2 基座的方案比较 7
2.2.1 固定式基座 7
2.2.2 移动式基座 8
2.2.3 基座的选择 8
2.3 末端夹持器的方案比较 8
2.3.1 机械夹持式夹持器 9
2.3.2 磁吸附式夹持器 11
2.3.3 真空吸附式夹持器 13
2.3.4 末端夹持器方案的选择 13
3.基座和末端夹持器的设计 14
3.1 基座的设计 14
3.1.1 基座的设计要求 14
3.1.2 基座的整体设计 14
3.1.3 机器人底座回转力矩的计算 15
3.1.4 回转缸参数的选择与计算 16
3.1.5 缸筒壁厚的校核 16
3.1.6 缸盖螺钉的计算 17
3.1.7 动片联接螺钉强度的计算 18
3.2 末端夹持器的设计 19
3.2.1 末端夹持器的设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
计要求 19
3.2.2 末端夹持器夹紧力与实际驱动力的计算 20
3.2.3 夹紧缸的主要尺寸计算 21
3.2.4 缸体的结构计算和校核 23
3.2.5 缸筒两端的计算 24
3.2.6 活塞的设计 27
3.2.7 活塞杆的设计与校核 28
4.末端夹持器的三维建模 30
4.1 末端夹持器的三维建模 30
4.1.1 基于Solidworks三维建模过程 30
4.1.2 末端夹持器总体结构三维建模与装配 32
全文总结 33
参考文献 34
致谢 35 1.绪论
1.1 本课题研究目的及意义
在当代的制造领域内由于工业自动化水平的快速提升，如今高性能的工业机器人在市场上非常需求。直到现在，工业机器人已经成为自动化生产领域的核心装备，在汽车制造、机械制造、船舶制造、电子器件、集成电路等对产品质量要求较严、对生产效能要求较高的许多企业都普遍的使用着大量的工业机器人。
目前，由于技术的先进发展，搬运机器人在一定程度上有了很大的需求，尤其是在自动化程度较高的生产上，搬运机器人的作用日益凸显，需求量也日益增多。搬运机器人指的是从事物料搬运作业的机器人的总称，在工业生产中指的是以无人搬运车为搬运工作的机器人。无人搬运车具有精准的计算机控制系统和路径感应传感器，它能够自动行走和定位停止，并广泛的适用于机械电子、医疗纺织等行业的物品的搬运和运送[1]。在机械加工行业，它大多应用于机械加工厂，进行物料的搬运、运送等，它通常需要机械控制系统以及数控系统设备相互连接，用来构成在机械生产搬运任务中的自动化搬运系统。
搬运机器人是以自动搬运工件的机器人为主体，它通过代替人工搬运从而加快了产业的生产效率和产品质量，而且，它还非常明显的降低了人工搬运作业时出现的误差和安全隐患。它可全天候作业，可广泛的应用于机械加工、食品生产、塑料处理等企业。此外，它还可以对各种包装箱的物品同样都能适用。搬运机器人是先进水平的工业自动化设备，它不仅加快提升了企业的生产效益和工业上对各类产品的需求，而且在保证产品的质量和数量的前提下，对于改善人工劳动具有很大的作用，该机器人的出现同样象征了企业在生产研发上的高自动化水平。时至今日，搬运机器人已然成为企业实现生产自动化的关键领域，它成为了工业发展的必然走向。国外一些发达国家目前已研制出了负载能力高达几万牛顿的重载搬运机器人，但国外的机器人成本较高，我国传统的搬运机器人较多不满足工业需求，因而研制可承受高载荷的重载搬运机器人对我国的发展具有重大意义。
本课题针对一个500㎏四自由度的重载搬运机器人进行基座及末端夹持器的设计，通过对基座整体结构的设计，对末端夹持器的驱动结构液压缸的设计以及对夹持器夹紧力的计算等，能够达到符合预期的设计标准，用来完成工厂车间繁重的搬运工作。
1.2 搬运机器人国内外的研究现状
重载搬运机器人是工业机器人中搬运负载较大的机器人。重载搬运机器人的出现是为了代替人工无法完成的搬运作业，它不仅可以在相对特别的条件下进行搬运任务，而且能够一整天或者是更长的时间进行不间断的搬运作业。由此看来，搬运机器人完成了人工仍然存在局限的延伸。在自动化生产线和机械生产的应用范围，搬运机器人通过程序的驱动用来完成工厂车间的上下料和搬运的作业。目前，在世界范围内已经投入应用了几十万台的搬运机器人，这些机器人在机械加工生产、码垛搬运等自动化搬运场合的应用中具有巨大的优势。
1.2.1 国内的研究现状
工业机器人在工业机械制造中占据重要的位置，它作为一个国家整体制造业水平和创新的标准而存在，这些都会通过其在生产制造、研发应用的环节上产生。近来的几年中，一些发达国家比如德国、日本、美国都把机器人作为战略性产业的标准来着重进行发展，这些发达国家想要通过提升机器人的创新技术来降低人工劳动所产生的压力，在保证其在高端制造领域的领先地位上实现制造业的领先和再创新能力[2]。当前，我们国家也愈加专注机器人的发展，公司、企业等各方面都想要通过机器人的创新技术来实现制造业的发展。所以，为了更快的实现中国的强国之路，为了提高人民的生活水平我国需要不断的加强自我创新能力和技术，因为只有自主掌握核心技术才是发展的关键因素，这已经成为全世界的目标。
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