模块化竞赛机器人的设计与建模(附件)
模块化可重构机器人在外在结构上特点比较显著,具有简单的结构、功能强大、稳定性高等优点,它是现代机器人发展的一个前沿分支。模块化可重构机器人已经成为当今世界机器人研究的热点问题。其宗旨就是根据不同机器人的种类和不同的实验任务及工程要求，按照相关原则把机器人结构上划分出各个独立功能的模块，根据特定场合或者是特定任务用不同的模块组装不同的机器人结构。UG软件是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG同时也是一个交互式CAD/CAM系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。本次课题就是先对实验室模块化竞赛机器人进行结构分析和模块分析，对现有机器人利用UG三维建模软件进行模块化建模与装配。关键词 模块化机器人，模块化，可重构，UG软件，建模，装配目 录
1 引言 1
1.1 机器人的发展现状及特点 1
1.2 国内外研究情况及意义 2
1.3 模块化机器人的研究和发展现状 3
1.4 本论文主要研究的内容 4
2 模块化的概念 4
2.1 模块化的含义 4
2.2 模块化的优缺点 5
2.3 模块划分的一般原则 5
3 模块化的设计原理 6
4模块化竞赛机器人的UG三维建模与装配（一） 6
4.1模块化竞赛机器人建模（一） 6
4.2 模块化竞赛机器人装配（一） 9
5 模块化竞赛机器人的UG三维建模与装配（二） 15
5.1 模块化竞赛机器人建模（二） 15
5.2 模块化竞赛机器人装配（二） 18
6 模块化竞赛机器人的UG三维建模与装配（三） 27
6.1 模块化竞赛机器人装配（三） 27
6.2 模块化竞赛机器人装配（三） 32
结 论 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
1 引言
从上世纪八十年代以来，模块化机器人概念及其技术的研究一直是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
赛机器人装配（二） 18
6 模块化竞赛机器人的UG三维建模与装配（三） 27
6.1 模块化竞赛机器人装配（三） 27
6.2 模块化竞赛机器人装配（三） 32
结 论 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
1 引言
从上世纪八十年代以来，模块化机器人概念及其技术的研究一直是机器人研究领域中最感兴趣和最热点的研究项目之一。首先由于机器人的应用范围变得越来越广泛，再者机器人的工作任务和环境等事先很难确定，可重构模块化机器人就是在这种条件下应运而生的新一代机器人。可重构模块化机器人是由一系列不同尺寸、不同系列的模块构成，然后根据特定的任务要求选择一组模块而进行装配设计成的机器人。
1.1 机器人的发展现状及特点
机器人的产生和应用是社会发展的需要，它是在现代生产技术和科学技术发展的基础上出现的新一代机器。上世纪七十年代以来，欧美等世界强国在工业机器人的研究和制造领域投入了大量的努力，因此机器人的研发使用能够飞速发展，同样也为社会带来了巨大的财富。
机器人主要的几个的特点如下：
1.机器人持久地在各种工作环境中从事重复、单调的高强度劳动，为人类带来了巨大财富；
2.机器人适应环境和任务变化的能力很强。机器人能在高风险场所进行各种高风险工作和任务。机器人只要根据工作环境的情况，对工业机器人的用材和结构进行合理设计和选择，就可以在各种高风险环境中进行工作作业；
3.机器人的适用性很强。一般来讲，机器自动化程度越高，它的专用性也越强，然而，现代社会除了对产品数量有要求外，更重要的是产品品种的多样性。机器人由于其自身的动作程序和工作点定位可以进行灵活调整和改变，并且其具有较多的运动自由度，所以能迅速适应各种产品的改型，以此来满足各种产品的生产；
4．机器人的柔性比较特别。现代产品生产的一大特点就是要求生产线应具有一定的柔性制造能力。自从上世纪八十年代以来，社会对产品的更新要求越来越频繁，并且产品生产逐渐转向多品种小批量模式，机器人正好能满足这种特殊要求；
5.机器人的动作精准度很高。机器人可以保证产品质量的稳定性，由于机器人操作精准度是由它本身组成的软硬件所决定，不会受精神、情感等人为因素的影响，更不会因紧张、疲劳人为情感等偷懒马虎，所以能保证动作的准确度；
6.工业机器人可以明显提高生产效率并能大幅度降低产品成本。采用机器人可以节省材料、减少能源消耗、提高生产效率、节约改造费用等。
1.2 国内外研究情况及意义
随着目前市场竞争越来越激励，市场需求在不断变化并且变得不可预测，未来的产品具有以下几个特点：① 产品的需求越来越个性化 ② 产品的生命周期越来越短 ③ 产品所包含的知识信息量越来越多。因此就对产品的生产制造系统有了更高的全新要求。现在在研究更新领域主要采取的几个大致方法有：① 产品的生产组织管理模式采用大批量模式 ② 产品的设计基于产品族，并且建立产品族的模块化平台 ③ 提高机械制造系统的柔性度。柔性制造系统可以采用大量全新功能的先进设备，如加工中心，机器人等来提高机械制造系统的适用范围，以此满足各式各样不同规格产品的加工。但随着机器人的内在系统越来越复杂，通过增加系统功能来提高系统柔性的方法已使机器人本身系统的复杂性在提高，而可靠性和生产效率却在降低。这显然不能适应目前市场变化的需求。所以目前机械制造系统的发展方向就是采用可重构制造系统。可重构制造系统既具有生产线的效率，又具有较高的柔性，所以可重构性是未来制造系统、设备和产品更新的必要途径。
可重构性就是指机器人或机电产品及其系统可以根据其外部环境、任务变化、内部状态变化等来自动调整其自身结构构型的一种能力。机械构型重构的动力源来自于外部要求的变化以及内部性能的变化。构型重构的目的是为了适应各种任务需求的变化。构形重构的方法有：机械结构构型的变化、控制系统软硬件结构构型的变化、组织管理形式的变化等。
从理论上来讲，机器人是一种柔性的自动化机器，它能够通过编程非常容易地完成各式各样的复杂困难任务。因此，它在制造领域和非制造领域都得到了广泛应用。然而随着制造装备柔性的要求越来越高，同时随着机器人应用领域的不断扩大，机器人的工作环境的复杂程度和工作范围的变化程度也越来越大。然而一台机器人它所能完成任务的范围却受其自身的机械结构限制，所以实际应用中很少使用通过编程来适应新的工作。所以我们需要选择一个具有适当结构的机器人来满足各种不同环境和要求的工作任务。传统的机器人已经由于受机械结构的限制和其本身的局限性被慢慢淘汰。传统机器人的几个主要劣势：
1.传统机器人是根据给定的任务来设计的，即使能通过编程等传统方式来适应新的工作，但其能完成的任务范围却受到自身机械结构的限制，所以不能满足复杂多变任务的需求；
2.传统机器人是根据给定环境进行设计的，它不能适应不可估算的未知任务和未知环境的变化，因此不能满足未知环境的需求；
3.传统机器人更新周期长，成本高，维护成本高，维修保养困难。
因此，解决传统机器人不足之处的一种很好的途径就是研究并开发模块化可重构机器人。模块化可重构机器人是由不同尺寸、不同特征、不同功能的模块组成的，通过把这些功能模块组合起来，就能够装配成或重新组装成各种不同构型的机器人，以此来满足各种不同工作任务、工作环境的需求。
1.3 模块化机器人的研究和发展现状
模块化机器人的研究始于上世纪八十年代。主要是制造业受到市场全球化竞争
1 引言 1
1.1 机器人的发展现状及特点 1
1.2 国内外研究情况及意义 2
1.3 模块化机器人的研究和发展现状 3
1.4 本论文主要研究的内容 4
2 模块化的概念 4
2.1 模块化的含义 4
2.2 模块化的优缺点 5
2.3 模块划分的一般原则 5
3 模块化的设计原理 6
4模块化竞赛机器人的UG三维建模与装配（一） 6
4.1模块化竞赛机器人建模（一） 6
4.2 模块化竞赛机器人装配（一） 9
5 模块化竞赛机器人的UG三维建模与装配（二） 15
5.1 模块化竞赛机器人建模（二） 15
5.2 模块化竞赛机器人装配（二） 18
6 模块化竞赛机器人的UG三维建模与装配（三） 27
6.1 模块化竞赛机器人装配（三） 27
6.2 模块化竞赛机器人装配（三） 32
结 论 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
1 引言
从上世纪八十年代以来，模块化机器人概念及其技术的研究一直是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
赛机器人装配（二） 18
6 模块化竞赛机器人的UG三维建模与装配（三） 27
6.1 模块化竞赛机器人装配（三） 27
6.2 模块化竞赛机器人装配（三） 32
结 论 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
1 引言
从上世纪八十年代以来，模块化机器人概念及其技术的研究一直是机器人研究领域中最感兴趣和最热点的研究项目之一。首先由于机器人的应用范围变得越来越广泛，再者机器人的工作任务和环境等事先很难确定，可重构模块化机器人就是在这种条件下应运而生的新一代机器人。可重构模块化机器人是由一系列不同尺寸、不同系列的模块构成，然后根据特定的任务要求选择一组模块而进行装配设计成的机器人。
1.1 机器人的发展现状及特点
机器人的产生和应用是社会发展的需要，它是在现代生产技术和科学技术发展的基础上出现的新一代机器。上世纪七十年代以来，欧美等世界强国在工业机器人的研究和制造领域投入了大量的努力，因此机器人的研发使用能够飞速发展，同样也为社会带来了巨大的财富。
机器人主要的几个的特点如下：
1.机器人持久地在各种工作环境中从事重复、单调的高强度劳动，为人类带来了巨大财富；
2.机器人适应环境和任务变化的能力很强。机器人能在高风险场所进行各种高风险工作和任务。机器人只要根据工作环境的情况，对工业机器人的用材和结构进行合理设计和选择，就可以在各种高风险环境中进行工作作业；
3.机器人的适用性很强。一般来讲，机器自动化程度越高，它的专用性也越强，然而，现代社会除了对产品数量有要求外，更重要的是产品品种的多样性。机器人由于其自身的动作程序和工作点定位可以进行灵活调整和改变，并且其具有较多的运动自由度，所以能迅速适应各种产品的改型，以此来满足各种产品的生产；
4．机器人的柔性比较特别。现代产品生产的一大特点就是要求生产线应具有一定的柔性制造能力。自从上世纪八十年代以来，社会对产品的更新要求越来越频繁，并且产品生产逐渐转向多品种小批量模式，机器人正好能满足这种特殊要求；
5.机器人的动作精准度很高。机器人可以保证产品质量的稳定性，由于机器人操作精准度是由它本身组成的软硬件所决定，不会受精神、情感等人为因素的影响，更不会因紧张、疲劳人为情感等偷懒马虎，所以能保证动作的准确度；
6.工业机器人可以明显提高生产效率并能大幅度降低产品成本。采用机器人可以节省材料、减少能源消耗、提高生产效率、节约改造费用等。
1.2 国内外研究情况及意义
随着目前市场竞争越来越激励，市场需求在不断变化并且变得不可预测，未来的产品具有以下几个特点：① 产品的需求越来越个性化 ② 产品的生命周期越来越短 ③ 产品所包含的知识信息量越来越多。因此就对产品的生产制造系统有了更高的全新要求。现在在研究更新领域主要采取的几个大致方法有：① 产品的生产组织管理模式采用大批量模式 ② 产品的设计基于产品族，并且建立产品族的模块化平台 ③ 提高机械制造系统的柔性度。柔性制造系统可以采用大量全新功能的先进设备，如加工中心，机器人等来提高机械制造系统的适用范围，以此满足各式各样不同规格产品的加工。但随着机器人的内在系统越来越复杂，通过增加系统功能来提高系统柔性的方法已使机器人本身系统的复杂性在提高，而可靠性和生产效率却在降低。这显然不能适应目前市场变化的需求。所以目前机械制造系统的发展方向就是采用可重构制造系统。可重构制造系统既具有生产线的效率，又具有较高的柔性，所以可重构性是未来制造系统、设备和产品更新的必要途径。
可重构性就是指机器人或机电产品及其系统可以根据其外部环境、任务变化、内部状态变化等来自动调整其自身结构构型的一种能力。机械构型重构的动力源来自于外部要求的变化以及内部性能的变化。构型重构的目的是为了适应各种任务需求的变化。构形重构的方法有：机械结构构型的变化、控制系统软硬件结构构型的变化、组织管理形式的变化等。
从理论上来讲，机器人是一种柔性的自动化机器，它能够通过编程非常容易地完成各式各样的复杂困难任务。因此，它在制造领域和非制造领域都得到了广泛应用。然而随着制造装备柔性的要求越来越高，同时随着机器人应用领域的不断扩大，机器人的工作环境的复杂程度和工作范围的变化程度也越来越大。然而一台机器人它所能完成任务的范围却受其自身的机械结构限制，所以实际应用中很少使用通过编程来适应新的工作。所以我们需要选择一个具有适当结构的机器人来满足各种不同环境和要求的工作任务。传统的机器人已经由于受机械结构的限制和其本身的局限性被慢慢淘汰。传统机器人的几个主要劣势：
1.传统机器人是根据给定的任务来设计的，即使能通过编程等传统方式来适应新的工作，但其能完成的任务范围却受到自身机械结构的限制，所以不能满足复杂多变任务的需求；
2.传统机器人是根据给定环境进行设计的，它不能适应不可估算的未知任务和未知环境的变化，因此不能满足未知环境的需求；
3.传统机器人更新周期长，成本高，维护成本高，维修保养困难。
因此，解决传统机器人不足之处的一种很好的途径就是研究并开发模块化可重构机器人。模块化可重构机器人是由不同尺寸、不同特征、不同功能的模块组成的，通过把这些功能模块组合起来，就能够装配成或重新组装成各种不同构型的机器人，以此来满足各种不同工作任务、工作环境的需求。
1.3 模块化机器人的研究和发展现状
模块化机器人的研究始于上世纪八十年代。主要是制造业受到市场全球化竞争
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