六自由度搬运机器人设计（三爪结构）

摘要

随着时间的更迭，科学技术在不断地突破，社会也在高速发展中。企业在这个过程中，生产方式也发生了很大的改变，由传统的生产方式向自动化生产过渡，越来越多的自动化设备被投入使用，在一些需要流水线生产的行业，很多已经实现了柔性生产线，通过各种自动化设备的运行流转，完成整个生产流程。而在生产线中，代替人工进行各种作业的，就是工业机器人，机器人可以进行物料的搬运、堆垛、喷涂等需要高强度劳动且重复性极高的工艺。而且机器人能够在程序的控制下，稳定工作，很少出现失误，在提高生产效率的同时，还能保证工件的质量。作为跨时代的发明，工业机器人在各行各业都有使用。
本次设计的机器人是六自由度的搬运机器人，用于在生产中搬运小型工件。本次设计从机器人的总体设计入手，对机器人的工作原理和特点进行分析，然后对机器人的主要机械臂进行结构设计，选用合理的传动方式和驱动方式，并对一些关键元器件进行选型，最终设计出符合课题的六自由度机器人。

关键词：柔性生产线；搬运；结构设计；六自由度机器人
Abstract
With the change of time, science and technology are constantly breaking through, and society is also developing at a high speed. Enterprise in the process, mode of production and great changes have taken place, the transition from traditional production mode to the automation production, more and more automation equipment have been put into use, in some need to assembly line production industry, has achieved the flexible production line, a lot of operation flow through a variety of automation equipment, complete the whole production process. In the production line, instead of manual operations, is industrial robots, robots can carry out material handling, stacking, spraying and other processes that require high intensity of labor and high repeatability. And the robot can under the control of the program, stable work, few mistakes, in improving production efficiency at the same time, but also to ensure the quality of the workpiece. As a generational invention, industrial robots are used in all walks of life.
The robot designed in this paper is a six degrees of freedom handling robot, used for carrying small workpiece in production. This design from the overall design of the robot, the working principle and characteristics of the robot were analyzed, and then the main mechanical arm of the robot structure design, choosing reasonable mode of transmission and drive mode, and the selection of some of the key components, the final design conforms to the subject of six degrees of freedom small handling robots.

Keywords ：Flexible Transfer Line；Handling；physicaldesign；Six-DOF Robot

目录
1绪论1
1.1研究的背景及意义1
1.2机器人国内外研究现状2
1.2.1国外研究现状2
1.2.2国内研究现状2
1.3主要研究内容3
1.4机器人设计要求4
2总体方案设计5
2.1机器人方案论述5
2.2机器人传动原理5
2.4机械手总体方案设计6
3机器人大臂结构设计7
3.1大臂结构设计的基本要求7
3.2大臂部结构设计7
3.2.1大臂电机及减速器选型7
3.4减速器参数的计算8
3.5承载能力计算12
4机器人小臂结构设计14
4.1手腕部设计14
4.2小臂部结构设计19
4.3凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算19
5机器人机身设计21
5.1步进电机选择21
5.2齿轮设计与计算24
5.3轴的设计与计算31
致谢38
参考文献39

1绪论
1.1研究的背景及意义
近年来，科技发展迅速，在科技的加持下，设备越来越先进，很多高科技设备被研发出来投入使用。科学技术就是第一生产力，正是这样，社会经济水平不断提高，随之而来的是人力成本越来越高，所以企业为了能够提高生产力并且节省成本，使用机器设备代替人工实现作业是一种趋势，在这样的情况下，很多自动化设备应运而生。一些需要对物料进行搬运的行业，率先使用了搬运机器人来代替人工进行搬运码垛。机器人并不是大家所想的人型设备，而是由几段机械臂组成，能够进行各种关节动作的自动化设备。这种设备能够高强度进行重复性的工作；正因为这个特点，机器人在自动化生产线上的使用非常广泛。在生产线上使用机器人能够进行工件搬运、码垛等各种作业。目前，机器人已经在很多精密制造行业代替了人工进行作业且饱受好评。
机器人其实是多关节的机械手，是目前机电一体化设备里面的核心设备之一，机器人也是机械手进步的成果。机器人的开发涉及非常多的专业领域，所以是重点开发设备。从上个世纪五十年代机械手出现以来，经过这么多年的技术发展，如今机器人已经具有非常强大的功能。在各行各业都有应用。之所以在机器人的研发上投入这么多，是因为它不仅可以自动化行业使用，而且在一些特种行业，机器人也能够代替人工进行作业，减少环境对操作人员的伤害，也扩大了探索领域。目前正在开发的人工智能，更能够与

六自由度机器人大臂关节

六自由度机器人低速大齿轮

六自由度机器人刚轮

六自由度机器人机身部分

六自由度机器人机身箱体

六自由度机器人输出轴

六自由度机器人柔轮

六自由度机器人中间板

六自由度机器人中间轴

六自由度机器人总装配图