.然后传感器发出信号，通过机器人的底座旋转，腰部伸缩，手臂伸缩将物料搬运到指定的位置，手部松开，将物料放在指定的位置，再回到下个物料的位置，这就完成了个周期。.小结本章主要在分析物料搬运机械人的性能要求和工作特点的基础上，对机器人的机械结构驱动系统和传动方式以及控制系统等问题进行了整体的分析和方案的设计，确定了采用轮式移动载体。第三章机器人的手部设计.手部的结构设计概述工业机器人的手又称为末端执行器，它是机器人直接用于抓取和握紧吸附专用工具如喷枪扳手焊具喷头等进行操作的部件。它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的前端。由于被握工件的形状尺寸重量材质及表面状态等不同，因此工业机器人末端操作器是多种多样的，大致可分为以下几类夹钳式取料手吸附式取料手专用操作器及转换器仿生多指灵巧手本文设计对象为物料搬运机器人，并不需要复杂的多指人工指，只需要设计能从不同角度抓取工件的钳形指。手指是直接与工件接触的部件。手指松开和夹紧工件，是通过手指的张开与闭合来实现的。该设计采用两个手指，其外形如图.所示图.机械手手指形状设计时应考虑的几个问题应具有足够的握力即夹紧力在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。手指间应有定的开闭角两个手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角保证工件能顺利进入或脱开。若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。应保证工件的准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带形面的手指，以便自动定心。应具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求具有足够的强度和刚度以防止折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重轻。应考虑被抓取对象的要求应根据抓取工件的形状抓取部位和抓取数量的不同，来设计和确定手指的形状。手部夹紧力的计算拟定物料搬运机器人手部最大抓取重量为，其夹角为度。根据工作位置和工作环境的需要，最终采用的手部结构如图.所示。陀螺，测量旋转角速度，无需外部参考，适于短时间的精确定位起点终点摆放台检测微动开关，反馈是否接触摆放台侧壁信息物料抓取检测微动开关，检测物料是否被有效抓起可扩展功能突出的障碍物检测采用超声波传感器行进路径上有无障碍物可扩展功能运行环境白色引导线检测采用颜色传感器识别白线信息，利用白线导航。.移动载体移动载体能执行轮式物料搬运机器人的移动功能。常见的移动载体有轮式履带式和足式行走机构，此外还有各种轮履跟腿的混合式结构。轮式轮式移动载体直是平坦地面上运动的最有效的工具。它具有能高速稳定移动能量利用效率高机构和控制简单等优点，缺点是移动场所限制在平面上，且般情况下需要定的转弯半径，因而造成灵活性下降。轮式移动载体依据车轮的数量可分为轮轮轮轮及多轮机构。单轮和双轮主要是进行直立稳定移动控制问题的基础研究，而不着眼于移动机器人的实用化问题。从高速移动时加强稳定性的观点出发，多数采用的是四轮机构。五轮以上的机构有较大的稳定性，适合子台阶阶梯或三维弯曲路面等非平地状态的移动。全方位车轮机构是目前常用的轮式机构，具备全方位移动功能，操作灵活，特按照所用轮子的类型和驱动方式，轮式移动载体可分为五大类，即,和其中前面的数字表示移动度，后面的数字表示转向度。轮式机器人在地面上滚动时，会受到非完整约束，这是由轮子的运动本质决定的，即轮子在地面上做无滑动的纯滚动。尽管非完整系统类别与轮式平台的类型有关，但所有轮式平台都是非完整的。履带式为了改善车轮对松软地面和不平坦地面的适应能力，履带式移动机构被广泛采用。履带式移动机构有以下特点支承面积大，接地比压小，适于松软和泥泞地面作业。机动性好，爬坡越沟等性能好。履带不易打滑，牵引附着能力好。履带运动方式在不平地面上的机动性很差，转弯不便，转向时能耗较大。足式足式行走机器人即所谓的步行机器人。步行机器人不仅能在平地上而且能在凹凸不平的地面上行据当时统计，美国大约台工业机器人，工作时间共达万小时以上，与此同时，出现了所谓了高级机器人，例如森德斯兰德公司发明了用小型计算机控制台机器人的系统。又如，万能自动公司制成了由台机器人组成的汽车车轮生产自动线。麻省理工学院研制了具有“手眼”系统的高识别能力微型机器人。其他国家，如日本苏联西欧，大多是从，年开始以美国的和型机器人为蓝本开始进行研制的。就日本来说，年，日本丰田织机公司引进美国的,川崎重工公司引进，并获得迅速发展。通过引进技术仿制改造创新。很快研制出国产化机器人，技术水平很快赶上美国并超过其他国家。经过大约年的实用化时期以后，从年开始进入广泛的普及时代。我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚年，但是由于种种原因，工业机器人技术的发展比较慢。目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通过引进仿制改造创新，工业机器人将会获得快速的发展。.机器人的发展趋势随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块控制模块检测模块组成结构不同的机器人开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度开发多关节多自由度的手臂和手指开发各类行走机器人，以适应不同的场合研制各种传感器跟检测元件，如触觉视觉听觉味觉和测距传感器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息位置信息状态信息以完成模式识别状态检测。并采用专家系统进行问题求解动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。.本文的主要研究内容本文研究了国内外物料机械人发展的现状，通过学习物料机械人的工作原理，熟悉了物料搬运机械人的运动机理。在此基础上，确定了物料搬运机械人的基本系统结构，对物料搬运机械人的运动进行了简单的力学模型分析，完成了机械手机械方面的设计包括传动部分执行部分驱动部分和该机器人的系统控制。要机器人可以像人样拿取东西，最基本的条件是要有套类似于指腕臂关节等部分组成的抓取和转移机构执行机构能像肌肉那样使手臂动作的驱动传动系统年美国联合控制公司研制出了第台机器人。它的结构是在机体上安装个回转长臂，端部装有使用电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。日本是工业机器人发展速度最快应用范围最广的国家。自从年从美国引进二种典型机器人后，日本就直大力从事机器人方面的研究。目前的工业机器人大部分还属于第代，主要是依靠人工进行控制控制方式则为开环式，还不具备识别能力改进的方面主要是降低加工与维护成本和提高加工工件的精度。第二代机器人目前正在加紧研制。它拥有微型电子计算机控制系统，有视觉和触觉能力，甚至听跟想的能力。还要研究安装各种传感器，能把感觉到的信息进行反馈，使机器人具有初步感觉的机能。第三代机器人则能独立地完成各种加工过程中的任务。它能与电子计算机跟电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中的重要环。随着工业机器人研究制造和应用领域不断扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。国际工业机器人会议决定每年召开次会议，讨论和研究机器人的发展及应用问题。现在，在加工工业中，生产过程的机械化自动化已成为了突出主题。化学工业等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工装配等生产是不连续的。专用机床是实现大批量生产自动化的有效办法程控机床数控机床加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸搬运装配等作业，有待于进步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。目前，工业机器人主要用于装卸搬运焊接铸锻和热处理等方面，无论数量品种和性能方面还不能满足工业生产发展的需要。使用工业机器人代替人工操作的，主要是在危险作业广义行走,物料,搬运,机器人,结构设计,毕业设计,全套,图纸研究的背景与意义.机器人的研究现状.机器人的发展趋势.本文的主要研究内容第二章机器人总体方案设计.自行走式物料搬运机器人的功能.传感器系统.移动载体.自由度与机器人的运作.控制方式的选择.小结第三章机器人的手部设计.手部的结构设计概述设计时应考虑的几个问题手部夹紧力的计算弹簧的计算.手部主轴的校核计算.驱动方式手部电机选择原则般执行电机的选择原则手部电机的选择电机转速与夹紧力速度几何关系的确定第四章手臂的设计.手臂结构设计.手部质量计算.手臂计算及电机选择.小结.腰身的设计腰身以上部分的重量计算腰身计算及电机选择.底座的设计底座机构设计底座以上部分的重量计算底座电机选择.齿轮的校核计算选择齿轮材料热处理方法精度及齿数验算齿面接触疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度.小结第六章结论与展望.结论参考文献致谢摘要在现代工业中，生产过程的机械化自动化已成为突出的主题。机器人技术是利用计算机的记忆功能编程功能来控制操作机自动完成工业生产中类指定任务的高新技术，是当今各国竞相发展的高技术内容之。目前，工业机器人主要承担着焊接喷涂搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式般采取示教再现的方式。本文设计的是个拥有四个自由度的机器人，用于给冲压设备运送物料。该机器人由手部手臂腰身和底座等组成，具备上下料，翻转和转位等多种功能，并且结构简单，操作方便。驱动方式为电机驱动，采用步进电机。关键词机器人工作方式结构设计步进电第章绪论.研究的背景与意义机器人是种新型的自动化操作装置。它可以根据作业的不同要求，按照预先确定的程序搬运物体，装卸零件以及操持喷枪，焊把等工具去完成定的作业。因此，它可在繁重高温，多粉尘的劳动环境较差的场所工作。在化学工业等连续性生产过程中的自动化已基本得到解决。可是在机械工业中，加工装配等生产并不是连续的。专用机床是解决大批量生产自动化的有效办法程控机床数控机床加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除了切削加工本身外，还有大量的装卸搬运装配等作业，需要进步实现机械化。机器人的出现