（全套资料）自动机器人组装机构设计（含图纸论文）

本文结合螺钉的形状装配位置和精度的各方面的要求以及机器人拧紧过程中出现的问题，参考近几年机器人技术研究和发展的状况，在充分发挥机电软硬件各自特点和优势互补的基础上，对装配用拧紧螺钉机器人的整体机械结构传动系统和驱动装置进行了分析和设计，提出了套整体结构设计方案和传动方案。

采用直角坐标的框架式机械结构形式，这种方式能够提高系统的稳定性和操作灵活性，并对它的三个坐标运动进行了设计采用自我设计的自动送料装置最后采用步进电机驱动，导轨和滚珠丝杠传动力和扭矩。

通过以上各部分的工作，得出了结构简单实用化自动上料的装配用机器人的整体设计方案和执行部件的结构设计，它对其他类型的数控系统的设计也有定的借鉴价值。

关键词自动组装螺钉机器人结构设计论.本课题的提出和研究意义.机器人的基本结构及其分类.本论文主要研究内容.自动组装作业用机器人总体方案设计.机器人的任务要求和结构设计.传动系统设计.驱动系统性能分析与方案设计.控制系统方案设计.传动系统设计.滚珠丝杠副的特点.设计条件.导向精度与轴向间隙的确定.丝杠轴的确定.螺母的确定.定位精度的确定.回转扭矩的确定.导轨的受力分析.使用条件.滑块作用载荷.导轨的刚性设计.预压的选定.考虑预压载荷的寿命结论致谢绪论.本课题的提出和研究意义在组装体系中，以前的人工操作已经不能满足现代企业高精度高效率低成本生产方式的要求。

随着相关学科的发展及各种先进技术的应用，组装机器人的研究与开发越来越受到广泛的重视，组装机器人已经成为先进制造业不可缺少的自动化装备，研究开发的组装用机器人得到了广泛的应用，利用组装用机器人进行工作可以实现典型的组装动作，如抓取，插入和拧紧等动作。

个机器人系统般由操作机机械本体驱动单元控制器和为机器人进行作业而连接的外部设备组成。

操作机是机器人完成作业的实体，它具有与人手臂相似的动作功能驱动单元是用来为操作机及各部件提供动力和运动的装置控制器是对机器人的起动停止等进行操作的装置，它指挥机器人按规定的要求动作人工智能系统是智能机器人所具有的，它包括了感觉系统和决策规划智能系统。

装配机器人的机构合理，性能完善，必将加速产品化的进程改善工人的劳动环境，降低了工人的劳动强度大大提高了劳动生产率。

这将意味着装配工作的生产自动化的开始，开辟了工业机器人应用的新领域。

.机器人的基本结构及其分类机器人作为典型的机电体化产品，其控制方式经历了三代发展第代是示教再现式可编程机器人，具有记忆存储功能，能按照作者在示教阶段给出的轨迹重复进行特定的作业过程，但对周围环境基本上没有感知和环境信息反馈控制的能力。

随着传感器技术包括视觉传感器非视觉传感器力觉触觉接近觉等以及信息处理技术的发展，出现了第二代机器人具有感觉功能的自适应机器人，在获取作业环境和作业对象的部分有关信息的基础上，能够进行定的适时处理按照固定的逻辑发出动作命令。

第三代是智能机器人，该种机器人不仅具有第二代机器人更完善的环境感知功能，而且具有逻辑思维学习判断和决策功能，可根据作业要求和环境信息自主的进行工作，该机器人目前正处于研制和开发过程中，预计到世纪初期将进入普及阶段。

尽管机器人的外观形状和功能各异，但它们的主要构成基本上是致的，从控制观点上讲，机器人系统可分为四部分人机接口控制系统驱动系统和执行机构。

按机械结构坐标形式将机器人分为直角坐标型圆柱坐标型球坐标型水平多关节型和关节型等几种。

直角坐标型机器人具有结构简单易于实现高定位精度空间轨迹易于求解三个关节的运动相互独立，其间没有耦合，不影响末端手爪的姿态，不产生奇异状态，运动和控制都比较简单，但机体所占空间体积大，动作范围小，操作灵活性差。

圆柱坐标型和球坐标型机器人占地面积小，动作范围大，在空间中定位比较直观，但存在移动关节不容易保护的问题。

型机器人的主要特点是结构简便，响应快，最适用于在垂直方向上完成零件的装配作业。

关节型机器人虽然运动学分析比较复杂，控制难度大，但与其他形式的机器人相比较操作灵活性强，因而其应用日益广泛。

.本论文主要研究内容随着机器人技术的迅速发展和应用领域的不断深化，不但要求机器人控制可靠性强使用灵活性高和操作方便性好，还要求降低生产成本，开发经济性强的机器人系统更具有现实意义。

结合自动组装作业用机械人的特点和性能，本论文主要研究以下几个方面的问题自动组装作业用机械人总体方案的确定机器人是典型的机电体化装置，必须采用系统的观点，立足全局，对机器人各功能模块进行合理划分。

首先根据设计要求从理论上分析工作状况，然后提出设计思路，包括传动方式控制方式等，在综合分析的基础上，整体规划机械手的整体结构形式驱动装置传动系统控制系统，从而选定最优方案。

自动组装作业用机器人传动方案确定怎样把驱动的力和扭矩精确地传递给执行部件，是机器人的主要设计方面，本文结合工业要求，采用滚珠丝杠和型导轨作为传动元件。

上料装置的设计机器人最大的特点是可以实现自动化，提高劳动生产率，降低生产成本，而实现全自动是它的发展方向，参考国内外的自动送料装置并结合本设计的实际情况，通过分析进行创新，设计出能满足该设计要求的专用送料装置。

该装置结构简单，性能可靠成本低。

.自动组装作业用机器人总体方案设计机器人是典型的机电体化产品，合理分配机械电子硬件软件各部分所承担的任务和功能，对提高系统的整体性能结构简化成本降低起着举足轻重的作用。

因此，对拧紧螺钉用装配机器人采用系统的观点进行整体功能分析，可以实现结构优化，是实现经济性灵活性和高可靠性系统设计的重要环节和关键步骤。

.机器人的任务要求和结构设计为提高劳动生产率，加快产品的生产速度。

要求机器人工作部件取出螺钉然后进行定位拧紧装配，即机器人手部完成定位下降顶出螺钉旋转定位拧紧螺钉上升定位这样反复工作过程。

机械结构是自动组装拧紧螺钉机器人是最终的执行机构，是机器人赖以实现各种运动的实体，机械结构的布局类型传动方式以及驱动系统的设计直接关系着机器人的工作性能。

机器人的机械结构按坐标形式主要有直角坐标型球坐标型圆柱坐标型型和关节型等。

直角坐标型机器人操作臂的优点是结构简单刚度高，三个关节的运动相互独立，其间没有耦合，不影响末端手爪的姿态，不产生奇异状态，运动和控制都比较简单缺点是占地面积大，动作范围小，操作灵活性差。

球坐标机器人和圆柱坐标机器人占地面积小，工作空间较大，在空间中的定位也比较直观，但是它们的移动关节不容易防护，极坐标型机器人也存在移动关节不易防护的问题，它们多用于些特殊的作业环境。

型机器人的主要特点是结构轻便，响应快，最适用于在垂直方向完成零件的装配作业。

关节型机器人操作臂的优点是结构紧凑，占地面积小，动作灵活，在作业空间内手臂的干涉最小，工作空间大缺点