球面SCARA机器人机械部分设计

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1、盐城工学院本科生毕业设计说明书2011目录1前言………………………………………………………………………………11.1课题来源与技术要求分析……………………………………………………11.2国内外发展及研究现状………………………………………………………11.3研究目的………………………………………………………………………21.4设计内容及思路………………………………………………………………22球面SCARA机器人机械结构设计………………………………………………42.1运动方案及主要技术参数的拟定……………………………………………42.

2、1.1方案拟定……………………………………………………………………52.1.2脉冲当量和传动比的确定…………………………………………………62.2各传动系统设计与校核………………………………………………………72.2.1第一自由度电机校核………………………………………………………82.2.2第一自由度同步带传动设计………………………………………………92.2.3第一自由度谐波减速器选择………………………………………………102.2.4第二自由度电机校核………………………………………………………112.2.5第二自由度谐波减速器选择

3、………………………………………………132.2.6第三自由度电机校核………………………………………………………132.2.7球面SCARA机器人外形图…………………………………………………153Pro/E软件简介…………………………………………………………………164工业机器人运行时应采取的安全措施…………………………………………184.1安全要求………………………………………………………………………184.2实施方法………………………………………………………………………185结论…………………………………………………………………

4、…………19参考文献……………………………………………………………………………20致谢……………………………………………………………………………21附录……………………………………………………………………………2221盐城工学院本科生毕业设计说明书20111前言1.1课题来源与技术要求分析课题“球面SCARA机器人机械部分设计”来源于盐城工学院的教学实验。要求设计的机器人具有三个自由度：大臂轴的水平旋转运动；小臂轴的垂直回转运动；顶针的垂直上下运动。球面SCARA机器人可以单独使用，也可以与其他机器人组合使用。球面SCARA机器人

5、有着许多实际和潜在的应用：（1）绘图，球面SCARA机器人可以在球面上画线、绘图案、在皮革或橡皮球表面着色，在地球仪的表面绘制世界地图等；（2）装配，传统的装配机器人通常只适合在单一方向上装配，如平面SCARA机器人在印刷电路板上沿垂直方向安装电子元件。而球面SCARA机器人可在各个方向作业；（3）雕刻，在球面或自由曲面上雕刻，在珠宝行业中存在潜在的应用；（4）打印，在球面SCARA机器人的末端装上喷墨头，可以在球面或自由曲面上进行喷墨打印；（5）非接触三维测量等[1]。1.2国内外发展及研究现状那么什么是机器人呢？人们一般的理解

6、来看，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置，或者叫自动化装置，它仍然是个机器，它有三个特点，一个是有类人的功能，比如说作业功能，感知功能，行走功能，还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是它可以编程，改变它的工作、动作、工作的对象，和工作的一些要求，它是人造的机器或机械电子装置。但从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，所以人们又提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。那么这给机器人提出来更高层次的要求，展望21世纪，机

7、器人将是一个与20世纪计算机的普及一样，会深入地应用到各个领域，在21世纪的前20年是机器人从制造业走向非制造业的发展一个重要时期，也是智能机器人发展的一个关键时期[2]。近几年，国内外机器人领域发展主要有如下几个趋势[3]：（1）机器人在制造业的应用范围越来越广阔，并向食品、核能、矿业和建筑等工业新领域扩展。（2）机器人性能不断提高，而单机价格不断下降，平均单机价格从1991年的10.3万美元降至2002年的6.5万美元。（3）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机检测系统三位一体化，由关节模块、连杆模

8、块用重组方式构造机器人整机，国外已有模块化装配机器人产品问世。（4）机器人编程语言趋于通用化。21盐城工学院本科生毕业设计说明书2011（5）工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日渐小巧，