.基于上述驱动系统的特点和机器人驱动系统的设计要求，本文选用直流伺服电机驱动的方式对机器人进行驱动。表.为选定的各个关节电机型号及其相关参数。表.机器人驱动电机参数电机参数腰关节肩关节肘关节腕关节手爪型号额定电压额定转矩.•.•.•.•.•最大转矩.•.•.•额定转速最高转速转子惯量.•.•.•.传动方式由于般的电机驱动系统输出的力矩较小，需要通过传动机构来增加力矩，提高带负载能力。对机器人的传动机构的般要求有结构紧凑，即具有相同的传动功率和传动比时体积最小，重量最轻传动刚度大，即由驱动器的输出轴到连杆关节的转轴在相同的扭矩时角度变形要小，这样可以提高整机的固有频率，并大大减轻整机的低频振动回差要小，即由正转到反转时空行程要小，这样可以得到较高的位置控制精度寿命长价格低。本文所选用的电机都采用了电机和齿轮轮系体化的设计，结构紧凑，具有很强的带负载能力，但是不能通过电机直接驱动各个连杆的运动。为减小机构运行过程的冲击和振动，并且不降低控制精度，采用了齿形带传动。齿形带传动是同步带的种，用来传递平行轴间的运动或将回转运动转换成直线运动，在本文中主要用于腰关节肩关节和肘关节的传动。齿形带传动原理如图.所示。齿轮带的传动比计算公式为齿轮带的平均速度为图.齿形带传动.制动器制动器及其作用制动器是将机械运动部分的能量变为热能释放，从而使运动的机械速度降低或者停止的装置，它大致可分为机械制动器和电气制动起两类。在机器人机构中，学要使用制动器的情况如下特殊情况下的瞬间停止和需要采取安全措施停电时，防止运动部分下滑而破坏其他装置。机械制动器机械制动器有螺旋式自动加载制动器盘式制动器闸瓦式制动器和电磁制动器等几种。口和个引出线出口。大臂大臂长度，具体尺寸如图.所示图.大臂外形小臂小臂长度，具体尺寸如图.所示图.小臂外形.机械手的设计工业机器人的手又称为末端执行器，它使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.机械手手指形状传动机构是向手指传递运动和动力，以实现夹紧和松开动作的机构。根据手指开合的动作特点分为回转型和平移形。本文采用回转型传动机构。图.为初步设计的机械手机构简图只画出了半，另外半关于中心线对称。图.机械手机构简图在图.中，为电机输出轴，曲柄连杆滑块和支架构成曲柄滑块机构滑块连杆摇杆和支架构成滑块摇杆机构。通过两个机构串联，使电机最终驱动的来回摆动，从而实现手指的开合运动。图.中的黑线和蓝线表示机构运行的两个极限位置。为便于手指的顺利合拢，可以在两个手指之间设置个弹簧，这样还可以提供适当的夹紧力。另外，在选用电机的时候，要使电机的功率足以克服弹簧的收缩和张开，并且提供足够加紧物体的力。采用专用计算机作为上层主控计算机，使用专用机器人语言作为离线编程工具，采用专用微处理器，并将控制算法固化在中，这种专用系统很难或不可能集成外部硬件和软件。修改封闭系统的代价是非常昂贵的，如果不进行重新设计，多数情况下技术上是不可能的。解决这些问题的根本办法是研究和使用具有开放结构的机器人系统。美国工业机器人技术的发展，大致经历了以下几个阶段年为试验定型阶段。年，万能自动化公司制造的工业机器人供用户做工艺试验。年，该公司生产的工业机器人定型为型。年为实际应用阶段。这时期，工业机器人在美国进入应用阶段，例如，美国通用汽车公司年订购了台工业机器人年该公司又自行研制出新工业机器人，并用组成电焊小汽车车身的焊接自动线又如，美国克莱斯勒汽车公司条冲压自动线上的台冲床都用工业机器人传递工件。年至今直处于推广应用和技术发展阶段。年，工业机器人处于技术发展阶段。年月美国在伊利斯工学院研究所召开了第届全国工业机器人会议。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“目前研究主要集中在赋予机器人“眼睛”，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机器人的触觉装置。机器人的这些组成部分并不是各自独立的，或者说并不是简单的叠加在起，从而构成个机器人的。要实现机器人所期望实现的功能，机器人的各部分之间必然还存在着相互关联相互影响和相互制约。它们之间的相互关系如图所示。图机器人各组成部分之间的关系机器人的机械系统主要由执行机构和驱动传动系统组成。执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。驱动传动系统主要包括驱动机构和传动系统。驱动机构提供机器人各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。有的文献则把机器人分为机械系统驱动系统和控制系统三大部分。其中的机械系统又叫操作机，相当于本文中的执行机构部分。.机器人的历史现状机器人首先是从美国开始研制的。年美国联合控制公司研制出第台机器人。它的结构特点是机体上安装回转长臂，端部装有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最快应用最多的国家。自年从美国引进两种典型机器人后，大力从事机器人的研究。目前工业机器人大部分还属于第代，主要依靠人工进行控制控制方式则为开环式，没有识别能力改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机器人正在加紧研制。运料四,自由度,工业,机器人,毕业设计,全套,图纸在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在定程度上反映了个国家工业自动化的水平，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。本文将设计台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座大臂小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式驱动方式，搭建机器人的结构平台在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择反馈方式和反馈元件的选择端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括关节的伺服控制和制动问题实时监测机器人的各个关节的运动情况机器人的示教编程和在线修改程序设置参考点和回参考点。关键词机器人，示教编程，伺服，制动第章绪论.机器人概述在现代工业中，生产过程的机械化自动化已成为突出的主题。化工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。“工业机器人”多数是指程序可变编的独立的自动抓取搬运工件操作工具的装置国内称作工业机器人或通用机器人。机器人是种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单成本低廉维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。