（全套CAD）自动机器人组装机构设计（终稿）

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自动，机器人，组装，机构，设计，毕业设计，全套，图纸机器人技术研究和发展状况的基础上，结合自动组装用机器人的设计，对机器人技术进行了系统的分析，提出了整体结构执行部件和上料装置的设计方案。

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。

使其能够完成自动装配螺钉的任务。

以达到满足预期目的的要求。

五特色或创新之处在装配体系中，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，装配机器人的研究与开发越来越受到广泛的重视，装配机器人已经成为先进制造业不可缺少的自动化装备，研究开发的装配用机器人得到了广泛的应用，利用装配用机器人进行工作可以实现典型的装配动作，如抓取，插入和拧紧等动作。

装配机器人机构合理，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。

六已具备的条件和尚需解决的问题已具备的条件如今自动机器人的发展突飞猛进，多自由度，多功能的机器人的技术也日臻成熟，为我们的研究带来了很大的帮助。

有待解决的问题如何展开分析克服螺钉自动装配作业中存在的认扣成功率低机构复杂专用设备成本较高等缺点，在分析典型轴孔间隙配合插入问题的基础上，采用什么样的方法对螺钉在螺孔中装配时的允许倾斜角度进行计算，阐述螺钉认扣过程中的几种状态。

七指导教师意见指导教师签名年月日河北科技师范学院本科毕业设计中期检查表题目自动机器人组装机构设计学生姓名宋宗南学号专业机械设计制造及其自动化指导教师李志红李锦泽职称副教授主要研究内容及进展主要研究内容，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，以实现结构优化，实现经济性灵活性和高可靠性系统设计.课题进展情况初步设计已经完成，校核已经完毕。

尚须完成的任务制作图纸，完成设计说明书。

存在的主要问题及解决措施问题蝶形弹簧和扭矩转换器的选取解决措施在网上查询相关资料，借阅工具书。

指导教师审查意见指导教师签名年月日院系部审查意见签字盖章年月日河北科技师范学院本科毕业论文设计答辩记录表题目学生姓名学号专业答辩主持人答辩组成员答辩记录人地点时间年月日答辩过程及内容组长签名成员签名河北科技师范学院本科毕业论文设计成绩评定汇总表指导教师评分表工作态度出勤与工作量调研论证或实验设计论文设计质量创新完成情况总成绩指导教师评语是否同意参加答辩指导教师签字评阅人评分表选题质量能力水平创新论文设计质量总成绩评阅人评语是否同意参加答辩是评阅人签字答辩小组评分表论文设计创新陈述答辩总成绩答辩小组评语答辩小组成员签字院系部答辩委员会意见综合成绩院系部答辩委员会主任签字院系部盖章年月日河北科技师范学院本科毕业设计工作总结自动机器人组装机构设计院系部名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名宋宗南学生学号指导教师李志红李锦泽年月日河北科技师范学院教务处制计划的实施情况及工作的详细进程毕业设计时间共周，具体时间分配如下第周组织学习毕业设计大纲任务书指导书选择确定课题调查分析收集原始资料，查找有关文献，学习新的知识。

第周需求分析阶段分析设计任务书的要求和用户需求，进行可行性分析和需求分析，确定系统所需的功能和任务目标安装建立设计所需软硬件环境对系统所需的数据进行分析，确定系统的输入数据输出数据和中间结果数据，以及数据的格式类型范围，所要输出的数据表格等。