完整版六自由度工业机器人毕业论文文档格式.docx
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结构设计;
控制系统;
各位如果需要此设计的全套内容(包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT)可加免费讲解。
Abstract
Inthemodernlarge-scalemanufacturingindustry,enterprisespaymoreattentionontheautomationdegreeoftheproductionprocessinordertoenhancetheproductionefficiency,andguaranteetheproductquality.Asanimportantpartoftheautomationproductionline,industrialrobotsaregraduallyapprovedandadoptedbyenterprises.Thetechniquelevelandtheapplicationdegreeofindustrialrobotsreflectthenationalleveloftheindustrialautomationtosomeextent,currently,industrialrobotsmainlyundertakethejopsofwelding,spraying,transportingandstowingetc.,whichareusuallydonerepeatedlyandtakehighworkstrength,andmostoftheserobotsworkinplaybackway.
Inthispaper,IwilldesignanindustrialrobotwithsixDOFs.First,Iwilltransformlinelayoutanddesignthestructureofthebasetoimprovetheworkefficiencyofproduction,andthen,accordingtothedesignrequirements,Idesigntherobotmechanicalstructureoftheoverallplanandspecific,andchosetherightmeansoftransmissionanddrivemode,Then,Idesignthebigarm,thesmallarmandtheendmanipulatoroftherobot,andIdesignthetransmissionstructure,Thisrobotisa6-DOFjointrobot,Thesejointsareallrotaryjoints,jointsusedmotor,reducer,geartransmission,wormgearandwormdrivemechanismtorealizevariousdegreesoffreedom,soastoachievetherequiredmovement.Onthisbasis,thispaperwilldesignthecontrolsystemoftherobot,whichcontrolledbyPCandDSPmotioncontrolcard,anddeterminetheoverallschemeofthecontrolsystem,designDSPandPCIbusinterfacecircuit.
Keywords:
6-DOFindustrialrobot,linelayout,structuredesign,thecontrolsystem
摘要I
AbstractI..I..
第1章绪论5...
1.1课题背景及研究的目的和意义5..
1.2国内外在该方向的研究现状及分析6.
1.3本文的主要研究内容9..
第2章生产线布局及总体方案的确定9.
2.1生产线布局方案9...
2.1.1机械手1..0.
2.1.2工作流程1..0.
2.1.3方案预期达到的目标1..1
2.2总体方案的设计1..1
2.2.1机构的选型1..1
2.2.2驱动方式的选择1..2
2.2.3传动方案的选择1..3
2.2.4总体结构方案设计1..4
2.2.5控制方案的设计1..7
2.2.6技术参数列表1..7
2.3本章小结1..8.
第3章结构的设计1..9
3.1引言1..9.
3.2电机力矩的计算以及驱动电机的选择1.9
3.3减速器的设计2..1
3.4腰部的设计2..1.
3.5手臂的设计2..2.
3.5.1手臂的设计基本要求2..2
3.5.2大臂和小臂2..2.
3.5.3连杆2..4.
3.6手腕部的设计2..4
3.7末端执行器的设计2..4
3.8本章小结2..6.
第4章传动系统的设计及校核2..6
4.1腰部蜗轮蜗杆设计及校核2..6
4.2腕部传动系统设计及校核2..7
4.2.1传动方案2..7.
4.2.2齿轮的设计及校核2..7
4.2.2.1齿轮组设计2..7
4.2.2.2直齿圆锥齿轮的设计2..7
4.2.3轴的设计2..7.
4.3本章小结2..9.
第5章控制系统设计2..9.
5.1引言2..9.
5.2控制系统的设计2..9.
5.2.1控制系统的类型选择2..9
5.2.2控制系统的硬件电路3..0
5.3PCI的接口设计3..0.
5.4DSP的设计3..1.
5.4.1DSP概述3..1.
5.4.2DSP硬件电路3..1
5.4.3DSP软件3..2.
5.5本章小结3..2.
结论3..2.
参考文献3..4.
致谢3..5.
第1章绪论
1.1课题背景及研究的目的和意义
轮毂制造业属于劳动密集型的行业,除了繁重的体力工作外,几乎每个工序都存在着对人体有害的污染源和潜在的工伤事故:
热加工工序烫灼
伤的危险,大量易燃易爆燃料及消耗材料时时刻刻威胁着操作手的安全铝液除气除渣产生的有毒烟尘,机加工冷却液的有害蒸汽,以及涂装工序液体漆、粉漆、前处理药液等等都会严重影响工人的健康;
无处不在的轰鸣及刺耳的噪音会使你情绪坏到极点。
[1]
针对原有轮毂生产线存在的劳动强度高,生产效率低,粗加工加工尺寸不稳定等问题,通过工业机器人及新的数控加工设备,不仅有效解决了轮毂大小头轴承孔同轴度,大小头螺孔位置度的质量问题,满足用户图纸的要求,而且降低了工人的劳动强度,提高生产效率将近一倍,取得了良好的经济效益。
[2]
工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
[3]它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。
[4]生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平,可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;
尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。
因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。
在工业领域广泛应用着工业机器人。
工业机器人一般指在工厂车间环境中,配合自动化生产的需要,代替人来完成材料或零件的搬运、加工、装配等操作的一种机器人。
工业机器人的定义为:
“一种自动定位控制、可重复
编程的、多功能的、多自由度的操作机。
能搬运材料、零件或操持工具,用以完成各种作业。
”操作机定义为:
“具有和人的手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。
”一个典型的机器人系统由本体、关节伺服驱动系统、计算机控制系统、传感系统、通讯接口等几部分组成。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
轮毂生产线改造设计是一个实际应用课题。
通过本设计可以使学生在实际课题设计中对生产加工,机械系统设计,机械手及其控制等知识得到切实的锻炼。
1.2国内外在该方向的研究现状及分析
在西方发达国家,企业主为了避免这种强体力高危工种所带来的高额人工费用,早已采用了自动化生产线代替部分人工操作进行铝合金轮毂的生产。
在亚洲,日、韩企业的自动化生产起步较早,形成了鲜明的地域特色。
[1]而在中国大陆,一直没有铝合金轮毂生产厂真正考虑过这个问题,到目前还没有一条像样的轮毂自动化生产线。
中国大陆企业之所以不重视这方面的发展,首先是由于近几十年的惯性思维使然。
过去几十年缺乏资金和技术,拥有的优势就是众多的廉价劳动力,为了促进经济的发展,充分利用这个优势,无论在社会大环境要求还是在经济指标考量上无疑都是正确的。
另外的原因是企业管理者僵化的思维。
随着经济的发展和企业规模的不断扩大,有的企业管理者还把思维定位在旧的发展模式上,认为搞自动化生产线硬件投入大,得不偿失,而没有综合考虑自动化生产带来的综合效益。
机器人是一种能够进行编程,并在自动控制下执行某种操作或移动作业任务的机械装置。
机
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