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。机器人的出现并得图.手部结构简图手指的回转支点到对称中心线的距离毫米。手指的回转支点到抓物点之间的距离毫米工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点连线间的夹角手部机架采用铸钢铸造，其摩擦系数，重力加速度取。夹紧时由力学关系可以得到公式，从而得到夹紧力.所需的驱动力，.代入数据，得夹紧机构采用丝杠传动原理传送夹紧力，拟定丝杠的大径，螺距设为，牙型角为的梯形普通螺纹。弹簧的计算现在通过计算来确定弹簧的旋绕比最大工作负荷工作极限负荷最小工作负荷弹簧要求刚度总圈数有效圈数单圈刚度等系列有弹簧有关的数据来确定弹簧是否合格。弹簧外形如图.所示。图.手部弹簧为了使弹簧能够更可靠的工，弹簧材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限，同时应该具有足够的的韧性和塑形，以及良好的可热处理性。查表选用材料碳素弹簧钢丝。弹簧材料的许用应力及必须按照负荷性质来确定。弹簧按负荷性质分为三类Ⅰ类受变负荷作用，次数在此以上的弹簧Ⅱ类受变负荷作用，次数在次或冲击负荷的弹簧Ⅲ类受变负荷作用，次数在次以下的弹簧。旋绕比或指弹簧指数.式中中径弹簧丝的直径查表，得，最大工作负荷，单位，.式中曲度系数，由表查得.，代入数据得，工作极限负荷，.式中初应力代入数据的，最小工作负荷.即弹簧要求刚度，单位为.式中弹簧的长度，代入数据得，单圈刚度.切变模量，由表取.代入数据得，有效圈数，.即.手部主轴的校核计算手部主轴示意图图.手部主轴简图此轴的材料选用钢轴的强度校核扭转切应力.手部主轴最大径此轴所受的最大扭矩代入数据，得.水平面内垂直面内支反力水平面内弯矩垂直面内弯矩计算弯矩.查机械设计教材对于脉动变化的转矩.由机械设计教材表,查得号钢调质处理后,抗拉强度极限,弯曲疲劳强度极限,剪切疲劳极限,许用弯曲应力按弯扭合成强度计算像大脑指挥手那样进行动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机器人的性能。般而言，机器人通常就是由执行机构驱动传动系统和控制统这三部分组成，如图.所示。图.机器人的般组成现代智能机器人与过去相比，还具有定的智能系统，主要是增加了感觉装置视觉装置和语言识别装置等。目前机器人技术的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，还有机器人的触觉装置。机器人的这些组成部分并不是相互独立的，或者说并不只是简简单单的叠加在起，就能构成个机器人的。要实现我们所期望机器人能实现的功能，机器人的各部分之间必需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跟驱动传动系统组成。执行机构是机器人赖以完成各种工作任务的实体，它通常由连杆和关节组成，由驱动传动系统提供动力，能按照控制系统的要求完成各种工作任务。驱动传动系统包括了驱动机构和传动系统。驱动机构负责提供机器人各关节所需要的动力，传动系统可将驱动力转换为满足机器人各关节的力矩跟运动所要求的驱动力或力矩。有些文献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。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物料搬运机器人应具备以下功能移动通过机器人的移动实现物料的远距离搬运导航跟定位能够自主的按照预先设置的路线运行，并获得位置资料运输能搬运物料从位置到位置规划路径在离线的状态下，操作者要为机器人在结构化的环境中寻找无碰撞路径避障扩展功能机器人应该具有定的感受适应外界环境变化的能力，尤其是要能检测出明显的障碍物，自动调用避障策略无线通讯有数据传输功能，有效距离米。.传感器系统传感器系统属于机器人控制系统，是整个机器人的感觉器官，负责探测工作环境以及检测机器人自身的运动。传感器系统有能检测机器人运动的传感器和实现机器人可扩展功能所需的传感器。下面主要介绍能实现各种基本作业的传感器行进距离检测编码器，采用积分增量思想，具有较好的短期精度偏转角度检测的多粉尘高温噪声工作空间狭小等不适于人工作业的工作环境。在国外机械制造业中，工业机器人应用较多，发展较快。目前主要应用于机床模锻压力机的上下料，以及点焊喷漆等作业，它可按照事先制订的作业程序完成规定的操作，但还不具备传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生些偏离时，就将引起零部件甚至机器人本身的损坏。随着现代化科学技术的飞速发展和社会的进步，针对于上述各个领域的机器人系统的应用和研究对系统本身也提出越来越多的要求。制造业要求机器人系统具有更大的柔性和更强大的编程环境，适应不同的应用场合和多品种小批量的生产过程。计算机集成制造要求机器人系统能和车间中的其它自动化设备集成在起。研究人员为了提高机器人系统的性能和智能水平，要求机器人系统具有开放结构和集成各种外部传感器的能力。然而，目前商品化的机器人系统多采用封闭结构的专用控制器，般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。得到应用，为这些加工作业的机械化与自动化奠定了良好的基础。工业机器人是近代在自动控制领域中出现的项新技术，并且已经成为了现代机械制造生产系统中的个非常重要的组成部分。机器人的迅速发展是基于它的积极作用正慢慢的被人们所认识第它能部分代人工操作第二它能按照生产工艺的技术要求，遵循定的程序时间和位置来完成工件的输送和装卸第三它能操作必要的机具进行焊接和装配作业。从而能大大的改善工人的劳动条件，显著提高劳动生产率，加快实现工业生产的机械化和自动化。因而机器人受到各个先进的工业国家的重视，他们投入大量的人力和物力加以研究与应用。尤其在高温高压粉尘噪音以及带有放射性及污染的场合，应用的更广泛。在我国，近几年也有较快的发展，并取得了定的效果，受到机械工业部门的重视。机器人般分为三类。第类是通用机器人，它不需要人工操作，也就是本文所研究的对象。它是种完全独立的不附属于个主机的装置，可以根据任务需要来编制程序，以完成各项规定的操作。它除了具备普通机械所具有的物理性能之外，还具备通用机械记忆智能，是种三元机械。第二类称为操作机，它需要人工的操作，操作机起源于原子军事工业，