加 速度。测量系统用于机器人运动的位移测量。控制器用于控制机器人 各部件的位置速度加速度使机器人手臂以给定速度沿给定轨迹 到达目标点。 在这个项目中我主要完成了步进电机结构的介绍还有在工业机 器人使用当中的些参数的计算最后就是提到对步进电机的发展趋 势以及日常维修与保养。 关键词自由度力矩速度控制器 驱动系统 苏州工业园区职业技术学院届毕业项目 第页共页 目录 绪论 引言 课题研究的背景和意义 国内外研究现状 本论文研究的主要内容 二工业机器人关节本体结构设计 工业机器人的工作对象任务及性能 工业机器人关节的基本参数确定 本体结构布局设计 三关节整体的驱动系统设计 关节的驱动方案 方案液压驱动系统 方案二步进电机驱动系统 关节驱动系统参数确定 承受工作负载的启动转矩 步进电机转动角范围确定和脉冲数计算 电机转速的确定和脉冲频率计算 步进电机控制系统设计 步进电机运动控制系统组成 步进电机工作原理 步进电机特性及主要技术指标 传动件之间的定位装配 传动件的消隙 四微用步进电机使用和保养 步进电机的使用说明 步进电机的故障分析 步进电机的保养 五总结与展望 总结 展望 参考文献 六致谢 苏州工业园区职业技术学院届毕业项目 第页共页 绪论 引言 随着人们生活水平的提高用户对产品的外观质量提出了越来越高的要求。然而以传统 的动力系统油压方式已经不能满足工业的需求远远不能够现代工业发展速度。因此国 外企业都投入了大量的科研资金来研究新的动力系统来代替传统动力且不断提高机器人 的精度从而提高了产出品的质量满足不同场合的实际需要。同时还可以避免由于精度不 够带来的些不良后果。 国内许多大企业也投入了大量的经费来研究工业机器人关节微用步进电机系统但和国 外的系统技术及其工程应用水平相比还有定差距因此我花了大量的时间用于研究国外产 品但是国内加工制造企业的自动化程度普遍不高尤其是中小型企业的自动化程度就更 不高了这就导致我们不能与国外及接轨和良好的兼容。所以我们必须从根本上解决此类问 题。自主创新借鉴应用步进电机动力系统来代替传统的机器人关节动力系统。 因此必须从国内加工业的实际情况出发研究开发性能指标技术水平能够既满足国内 加工业实际情况也能完美和国外接轨的可靠性高操作灵活简便及易维修的工业机器人关 节微用步进电机系统。这样既满足国内加工制造企业不同层次的实际需要。同时保证了机器 人系统的精度。因此在设计阶段就应该认真考虑影响机器人关节活动精度的因素选择合 适的步进电机还有设计准确的择合 适的步进电机还有设计准确的关节活动模型来满足现代化工厂的生产需要。 国内外研究现状 自从上个世纪年代初国外就开始了对用于工业机器人动力系统进行了研究直到 上个世纪年代末才成功研制了种满足现代化工厂的机器人动力系统。从此这项技术领 域在国外研究和开发应用十分迅速。上个世纪年代初许多工业比较发达的国家用于苏州工业园区职业技术学院届毕业项目 第页共页 产品制造的机器人动力系统已到达普及的阶段被广泛的应用于高精度的产品加工场合。 随着国外技术不断地研究用于高精度产品生产的机器人得到越来越广泛的发展和应 用许多大型企业的厂房生产线都开始着手于新技术的研发实现作业的自动化。现阶段国 外机器人关节动力系统主要是 在机器人结构研究方面机型主要是关节型而且普遍应用等现代方法来进行 本体结构的设计仿真和制造。 在机器人控制技术研究方面主要由计算机控制大量采用了编程技术基于 的开放结构控制系统也正在快速发展。 在机器人关节驱动技术研究方面广泛应用步进电机驱动。 在其他方面研究大量使用各种新型传感器通用模块化编程语言也被广泛使用 信息处理大大提高。 然而我国对机器人关节驱动的研究比较晚最近十几年我国才开始了此方面的研究 但是我国高科技领域技术的研究和开发运用发展十分迅速已经掌握了机器人本体结构的设 计仿真和制造技术控制系统硬件和软件设计技术运动学分析和轨迹规划技术以及在工 作空间分析技术缩短了同国外技术研究和应用的差距基本上达到了国外年代中后期 的技术水平。现阶段我国研究的现状主要是 在机器人驱动的基础技术方面对它的运动学动力学分析与综合运动控制算法 编程语言离线编程技术进行了深入的研究开发新理念驱动装置。 在机器人结构研究方面机型主要是关节型而且普遍应用等现代方法来进 行本体结构的设计仿真和制造。 在机器人控制技术研究方面多分级分层控制的控制装置已被开发出来也掌 握了驱动系统控制软件和离线编程技术设计。 在机器人关节驱动技术研究方面也广泛应用步进电机驱动。但是总的看来与国 外技术及其工程应用水平还存在定的差距。 本论文研究的主要内容 在查阅了大量的有关机器人微用步进电机研究现状的基础上根据课题的研究目标本 论文关节型机器人微用步进电机设计对该机器人的本体结构进行研究将主要完成以下 几个方面的工作 根据该机器人的工作对象任务及性能要求参考国内外机器人的先进机型确 定该机器人的基本技术参数并对该机器人的本体结构布局以及整机转动系统进行设计。 根据机器人的相关参数算出步进电机的额定电压和额定电流。 选择改机器人的本体结构材料以及手腕转动系统中转动零件的型号利用模块化 设计的思想利用软件绘制出手腕结构的装配图及各零件的零件图完成本体结 构的详细设计。 苏州工业园区职业技术学院届毕业项目 第页共页 二工业机器人关节本体结构设计 工业机器人的工作对象任务及性能 工作对象国内众多中小企业不同层次用户需进行不同精度的磨具加工需要适应流 水线化生产。 工作任务将机器人安装在固定的工作台上可以根据流水线上的产品对其进行自动 加工。 性能要求根据该机器人的工作对象及任务要求改装后的机器人手腕要灵活能够 在工作空间内自由运动具有防爆功能能够长时间连续稳定可靠地工作并具有光滑的流 线型外表面电源线控制线和气管线能从大小臂和手腕内部穿过使电源线控制线和气 管线不易损坏。同时机器人的轨迹精度及速度稳定性也要满足实际应用的要求。 工业机器人关节的基本参数确定 在机器人本体结构总体设计过程中关键的问题之就是确定基本技术参数自由度 有效负载运动精度可达空间和灵巧工作空间运动特性动态特性和经济性指标等和 结构参数杆长偏距转角范围等。因此本文将根据该机器人工作对象设定结构参 数初值又根据结构上的限制进行圆整最后所确定的基本技术参数和结构参数。 工业机器人基本参数 自由度 有效负载 本体质量 重复定位精度 关节变量范围底座回转 肘部俯仰 手腕俯仰 关节最高转速底座回转 肘部俯仰 手腕俯仰 关节最大转矩底座回转 肘部俯仰 手腕俯仰 苏州工业园区职业技术学院 毕毕业业项项目目 届 年月日 项目类别工业案例 项目名称机器人的微用步进电机 专业名称机电体化专业 姓名赵凯强 学号 班级机电 指导教师彭芳 苏州工业园区职业技术学院 毕业项目任务书个人表 系部机电工程系 毕业项目类别工业案例 毕业项目名称机器人的微用步进电机 校内指导教师彭芳职称讲师工程师类别专职 校外指导老师职称类别 学生赵凯强专业机电班级机电班 毕业项目的主要任务及目标 任务结合工作实际及学校所学内容简单大体阐述种工业机器 人关节结构的微用步进电机选型及其参数计算。 目标据该机器人的工作对象任务及性能要求参考国内外机器人的 先进机型确定该机器人的基本技术参数实现技术上的突破。 根据机器人的相关参数算出步进电机的额定电压和额定电流。 实现经济上的节约。 根据机器人的本体结构材料以及手腕转动系统中转动零件的型 号利用模块化设计的思想利用审查零件的有关尺寸结构 视图材料实现结构上的合理性。 毕业项目的主要内容 绪论 引言 课题研究的背景和意义 国内外研究现状 本论文研究的主要内容 二工业机器人关节本体结构设计 工业机器人的工作对象任务及性能 工业机器人关节的基本参数确定 本体结构布局设计 三关节整体的驱动系统设计 关节的驱动方案 方案液压驱动系统 方案二步进电机驱动系统 关节驱动系统参数确定 承受工作负载的启动转矩 步进电机转动角范围确定和脉冲数计算 电机转速的确定和脉冲频率计算 步进电机控制系统设计 步进电机运动控制系统组成 步进电机工作原理 步进电机特性及主要技术指标 脉冲分配器 步进电机的驱动器 传动件之间的定位装配 传动件的消隙 四微用步进电机使用和保养 步进电机的使用说明 步进电机的故障分析 步进电机的保养 五总结与展望 总结 展望 续表 主要参考文献 赵长德主编机电体化系统设计机械工程出版社 年版 陈锡璞主编工程经济机械工程出版社年版 徐建俊主编电机与电气控制机械工业出版社年 版 张伟林主编电气控制与综合应用技术人民邮电出版 社年版 徐兵主编机械装配技术中国轻工业出版社年版 进度安排 毕业项目各阶段任务起止日期 毕业项目的主题选择 毕业项目资料的搜集 毕业项目初稿的完成 对毕业项目的修改 依据导师建议再次修改 最终完成 诚信声明 本人郑重声明 所呈交的毕业项目报告论文机器人的微用步进电机是本人在指导老 师的指导下研究写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方 式发布的文字研究成果均在论文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人独自承担。 作者签名 年月日 摘要 工业机器人般由手臂手腕驱动系统测量系统控制器 传感器等组成。机器人手臂有六个自由度。