摘 要

最近二十几年来，机器人技术的发展可以说是空前的，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。但我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比有着较大的差距，起步晚，发展慢。因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人对推广机器人的应用是很有现实意义的^[1]。机器人在工业生产有着较大的应用，从事点焊、弧焊、喷漆、搬运、装配等作业;在电子工业、核工业、深海、外太空，机器人也有着巨大的作用。尤其是在汽车制造行业，机械手的应用显得更为普遍。如何才能使所设计的机械手节省能源、运动精确、提高效率，已经成为科研人员研究的重点。在工业机器人的实际应用中，串联机器人应用可以说最为普遍，已经广泛的应用于生产中的机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配等作业^[22]。因此机器人的工作效率和质量已经成为了衡量机器人性能的一项重要指标，提高工业机器人的工作效率，减小实际操作中的误差也就成为工业机器人应用中急需解决的关键性问题。

关键词：机械手 ； 串联型； 应用； 六自由度

Structure design of series six DOF Manipulator

ABSTRACT

In the past twenty years, robotic technology is developing very fast, the various uses of therobot can be used widely in various fields. But our country in the research and application of robot and the developed countries there is still a certain gap, so the research and design of different kinds of robots, especially industrial robot applications on the promotion of the robotis a very practical significance.Robots are widely used in industrial production, engage in spot welding and arc welding,spraying, handling and assembly operations; in the electronics industry, nuclear industry,deep sea, the outer space, the robot is playing great and irreplaceable role. Especially in the automobile manufacturing industry becomes more and more popular. How to save energy and improve efficiency, precise movements of the manipulator design, become the focus of the research.In the practical application of the industrial robot, the most widely used serial robot, has been widely used in production of machining, welding, heat treatment, surface coating, loading and unloading and assembly operations. So the efficiency and quality of the robot is an important index to measure the performance of the robot, improve industrial robot working efficiency,reduce the error in the actual operation has become the key problem in urgent need ofindustrial robot application solution.

Key words：Manipulator ； series type ； application ； six degree of freedom

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外同类研究概况 1

1.3 未来机器人产业发展现状 3

1.4 研究内容及计划 3

1.5 特色与创新 4

第二章 机械手的总体设计方案 5

2.1 机械手基本形式的选择 5

2.2 机械手的主要部件 5

2.3 驱动机构的选择 7

第三章 驱动电机的选择 9

3.1 小手臂部伺服电机的选择 9

3.2 旋转臂电机的选择 10

3.3 连杆伺服电机的选择 10

3.4 底盘旋转电机的选择 11

3.5 科尔摩根CKM伺服电机简介 12

第四章 轴的强度校核 14

4.1 小手臂摆动处轴的强度校核 14

第五章 腕部的设计计算 17

5.1 腕部设计的基本要求 17

5.2 腕部回转力矩的计算 17

第六章 关于solidwork 19

6.1 solidwork的介绍 23

总结与展望 20

致 谢 21

参考文献 22

1. 绪论

1.1 研究目的及意义

现在的现代工业中，生产的自动化已经显得格外的突出。随着国内机械自动化的提高，现在的加工车间一般都配有机械手。其目的和现实意义在于：

一是提高生产效率，这是由加工、装配等生产的不连续性导致的。在美国，小批量零件生产占据了总零件生产的75%；而在一般的金属加工中，加工数量在50件一下的占据了四分之三，仅仅有5%的零件为机床加工^[2]。正是由于装卸、搬运等工序越来越需求机械化，所以工业机械手的制造技术的提高显得尤为重要和迫切。

二是应用机械手可以从事一些人无法或很难从事的劳动，实现生产过程中的机械化和自动化。

三是机械手可以在有害环境下进行工作，从而保证了人身安全。美国在20世 纪中期的原子能实验中，率先使用了机械手进行放射性材料的搬运，而人则可以在安全间中进行操作^[3]。到了50世纪，工业生产中运用机械手的越来越多，一些高危、污染严重的地方都用机械手来代替人来劳动。在我国，机械手主要应用在注塑业的制品抓取传送，浇注业的提炼高温溶液，机械加工业的取料送料等的繁重作业。

1.2 国内外同类研究概况