自动机器人组装机构设计摘要点是进行控制时计算量比较大，确定末端执行部件的位姿不直观。综上所述，直角坐标型结构简单，而且刚性很好，因而它的应用日益广泛。针对该自动组装作业用机器人，为了使它具有定的操作灵活性和较好的使用性能，在结构设计上采用直角坐标型。它的整体布局结构合理，如图.。整个机器人系统设计为五个自由度，将运动分解为两部分移动部分和操作部分。移动部分占两个自由度，包括左右和前后的移动机构，这两个自由度之间没有耦合，相互不干扰操作部分占三个自由度，包括上下运动和两个旋转运动机构。.传动系统设计传动装置的作用主要是将驱动元件的动力传递给机器人相应的执行部件，以实现各种预定的运动。目前常用的传动方式有皮带轮传动链条传动齿轮齿条传动蜗轮蜗杆传动行星齿轮传动谐波减速传动以及螺旋传动等。谐波齿轮传动具有体积小结构紧凑效率高能获得大的传动比等优点，但存在扭转刚度较低且传动比不能太小的缺点。行星齿轮传动具有结构紧凑效率高的优点是用于中等减速比传动，但存在齿轮间隙，难以实现正反转过程中精确位置要求，因此限制了它的广泛应用。蜗轮蜗杆机构常用于要求有大的传动比且传动过程中要求机构自锁的场合，这种方式安全性能高，但同样存在齿侧间隙，而且效率较低。皮带轮传动可以实现过载保护，可是存在弹性滑动，和链传动样使用段时间后易松弛，传动运转过程中还产生动载荷，因此，二者常用于传动精度要求不高的场合。滚珠丝杠传动具有传动效率高摩擦阻力小运转平稳且能够有效消除传动间隙，无传动“爬行”现象和不自锁等优点，但是价格较高。因此滚珠丝杠螺母被广泛应用于要求较高的数控传动系统中。另外，在数控传动系统中，同步齿形带传动由于其具有稳定的工作性能也得到了广泛的应用。图.总体布局图机器人移动部分传动由于机器人精度要求不是很高，在满足性能的基础上考虑到经济性要求，所以，上下移动机构选用螺旋传动，由对丝杠螺母螺旋副来承担将电动机的旋转运动转换为机器人的直线移动。此时应充分考虑自锁问题，选择执行机构空手时上升，抓取螺钉后下降，从而可保证移动长度合乎要求时能尽量短。另外，在设计的过程中，为减少悬置部分总的质量，将控制执行部件的电动机安置在立柱上。机械手旋转臂的运动，则选用键和套筒传动，由于其结构紧凑可以实现大的传动比等优点。直角坐标运动的二维运动，如图.。图.运动的传动图机器人执行部分传动考虑到机器人移动部分的操作误差和取螺钉时的准确性，机器人的执行部分由两部分组成，部分是机构可以上下自由移动，以实现机器人放置螺钉时的位置调整，这部分由滚珠丝杠传动来实现电动机的功能传递另部分是机器人的旋转拧紧螺钉的运动，这部分由键连接电动机，带动轴起旋转，它的扭矩和力的传递由对联轴器传递。它的结构如图.。送料装置的设计本次设计的目的是利用机器人完成自动组装任务，在设计机器人的运动完成后，要考虑物料的送给问题，根据查阅资料，利用自我设计的机构来完成上料。这种装置结构简单，安装方便。如图.。图.轴运动的传动图图.执行部件的位置图.驱动系统性能分析与方案设计机器人驱动系统的设计往往要受到作业环境条件的限制，同时还要考虑价格因素的影响以及所能达到的技术水平。目前机器人的驱动方式主要有液压驱动气动驱动和电气驱动三种形式。液压驱动系统能够提供较大的驱动压力和功率，具有结构简单性能稳定等特点，液压伺服驱动系统响应速度快，可达到较高的定位精度和刚度，但油路系统复杂，工作性能受环境影响较大，移动性能差，且易造成泄漏现象，常用于要求提供较大驱动力矩对移动性能要求差的特大功率机器人系统中。气动系统具有结构简单动作迅速，可在恶劣的环境中工作，但气动装置也存在噪声问题，只适用于精度要求不高的点位系统中。电气驱动系统具有精度高控制准确响应迅速等优点。综合考虑各种驱动式的优缺点，选用电气驱动方式。电气驱动方式包括普通电机直流伺服电机交流伺服电机和步进电机以及力矩电机等驱动方式。伺服电机转子惯量小动态特性好，由伺服电动机所构成的机器人驱动系统具有运行精度高调速范围广速度运行平滑具有高可靠性并易于控制等优点，交直流伺服电动机己成为机器人驱动系统的主流，直流伺服电动机的电刷易磨损形成电火花，限制了其应用范围。近年来随着交流调速技术的迅速发展，交流电机的驱动系统得到了广泛的应用，但是交流伺服电机必须采用闭环控制方式，这种复杂的控制系统造成控制成本大大提高。随着集成电路技术的发展，伺服系统的价格在大幅度降低，可靠性也得到了提高。步进电动机是种可以直接将数字脉冲信号转换成机械位移的机电执行元件，具有控制简单响应速度快工作可靠无累计误差等优点。它能够直接接受数字信号，无需中间转换，直接输出的位移量与输入数字脉冲量相对应，能实现直接的数字控制。步进电机以开环方式工作，可省去伺服电机驱动装置中位置检测与反馈部分以及,转换，从而简化了系统结构，使控制成本大大降低。另外，步进电机的抗干扰能力强无累计定位误差，可重复反转而不损坏，并且步进电机的位置和速度控制简单，具有定精度，使用与维护都很方便。传统观念认为步进电机的控制性能差难以实现机器人的空间轨迹控制，因而步进电机很少用于机器人的轨迹控制。考虑到步进电机的输出不是连续量，为了达到些系统较高的定位精度要求，可以对步进电机驱动系统进行细分控制，也可以采用闭环控制方式获得更高的驱动性能。由于步进电机驱动具有较好的经济性，随着电机制造技术的提高，尤其是步进电机驱动技术的革命性变化，步进电机也己经被广泛应用于数控机床复印机打印机以及机器人关节臂的驱动上。平面关节型机器人多采用步进电机直接驱动方式，不但可以节省机械传动装置，而且可以有效的消除机械减速所带来的误差和效率的降低，提高运行的速度和定位精度。开环控制由于不存在噪声干扰问题，工作安全可靠，系统简单，价格低廉，特别是电子计算机技术的迅速发展和提高，步进电机开环控制精度几乎能达到闭环控制的控制精度。考虑到控制的方便性可靠性以及系统整体上的经济性，对移动系统和控制手爪转动的电机均采用步进电机构成的开环驱动控制方式。开环控制可以大大简化系统结构，减轻计算机的运算负担，并且可以降低成本和提高可靠性。控制手抓开合的电机则选用般的交流电机即可。在步进电机的选型上，考虑到步进电机品种规格较多，仔细分析它们的特点，来恰到好处的选择。步进电机按结构和工作原理可分为反应式永磁式以及混合式等几种。反应式步进电机又称可变磁阻型，多为单极性励磁，结构简单，精度容易保证，步距角小，启动和运行频率较高，但励磁电流较大，电机内部阻尼小，低频时容易产生振荡，断电后无定位转矩。永磁式步进电机步距角大，启动频率较低，但控制功率较小，效率高，造价便宜，内部阻尼大，不易振荡，断电后有定位转矩。与相比转矩大，但转子惯性也较大。混合式步进电机是永磁式和反应式相结合的种形式。兼有磁阻式步距角小响应频率高和永磁式励磁功率小效率高的优点。但是结构复杂，需要正反脉冲供电，成本较高。根据几种常用电机的性能特点分析，对该机械手的控制移动部分升降和控制手爪微量旋转的驱动由于其要求