毕业设计（论文）-双臂搬运机器人结构设计.docx

毕业设计（论文）题目智能搬运机器人结构设计系（院）机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级学生姓名学号指导教师职称二O二三年四月二十日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名:年月日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）：同意学校在不以营利为目的的前提卜.，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:年月日摘要在工业4.0时代，衡量机器人的工作能力主要有以下几个方面的关键参数：反映机器人动作灵活性的自由度：机港人手将与其他部分之间发生相对运动的关节数：机器人手臂或手部安装点所能达到的空间区域：点动速度和程序的执行速度：在规定的性能范困内，机械然结处能承受的最大压力：重亚精度、最小移动距离和转角等，在上述提到的指标中通常情况下机器人的自由度、承受载荷能力是机器人的筑要技术参数，一般来说自由度越高,机器人所能完成的动作越发杂，所能适用的工作场景就越广泛。般工业机器人拥有3-6个自由度，而本文研究的智能搬运机器人拥有12个自由度，该投运机器人的工作场景更加广泛。本文针对棒料搬运和抓放,设计了一款12自由度（双六自由度）结构的智能搬运机器人。该论文主要进行了以卜.工作：介绍了国内外双普机器人发展概况以及研究现状，表明r智能搬运机器人研究的重要性，对智能搬运机器人的整体结构进行设计，完成了机器人传动和驱动方案的选型，并对机器人的手腕、大小臂、底座、机械爪等关节部分进行结构设计并对各部分电机进行设计并校核。关键词：智能搬运机器人；机械结构设计；关键零部件目录I绪论11.1 智能搬运机器人概述11.2 研究现状11.3 搬运机器人分类31.4 主要任务42 智能搬运机器人本体结构设计52.1 机器人设计基本技术要求52.2 驱动系统及传动系统设计623大臂结构设计72.4 小臂结构设计82.5 底座结构设计112.6 总体结构设计113 智能搬运机器人关节结构设计123.1 智能搬运机器人的手腕结构设计123.2 腰部回转关节结构153.3 臂部驱动回转结构153.4 手抓结构设计154 结论18致谢19参考文献201绪论1.1 智能搬运机器人概述在工业生产中,为了提1.劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。需要一种能够进行简单重更性劳作、花费少、效率高的机械设备，尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合这种需求更为迫切。因此，搬运机器人应运而生。搬运机器人在实际的工作中就是个机械手，它的快速发展正是因为其积极作用和影晌日渐被人们意识到。首先，它在很多场合能够替代人工作业：其次，它能够严格按照预先设定的程序，快速准确地完成工件的拆装及运蛤：再次，它能操作必要的机具进行焊接和装配，因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用.实现自动抓取、运送及放置的功能，实用价值较高。1.2 研究现状随着信息技术与互联网的快速发展与普及，智能机器人技术得到r突飞猛进的发展，其能够部分代杵人工工作，已经成为未来各个领域的关注点，目前我国智能机器人技术还相对落后。本文主要从国内外机器人的发展现状入手研究，经过对相关的资料分析,提出未来智能机器人的发展趋势,并以我国农业智能机器人应用经验为例，分析智能机器人对我国农业领域的应用情况，对于我国农业水平的提高具有深远意义。1.2.1 国内现状近年来，随若我国人口红利的逐渐消失，企业用工成本不断上涨，各种工业机器人获得了广泛的应用。焊接、装配、切割、分拣、搬运等机罂人的出现，不仅通过“机器换人''解放了企业和行业的生产力，更推动了产业发展由劳动密集型向技术密集型的转变，促进了行业从传统模式向现代化、智能化的升级。在众多的工业机涔人中，搬运机涔人无疑是应用率最高的机涔人之一，不管是在工业制造、仓储物流、烟草、医药、食品、化工等行业领域，还是在邮同、图书馆、港码头、机场、停车场等场景，都能见到搬运机器人的身影而按照其可以进行自动化搬运作业的定义，搬运机器人不仅包括机械臂、机械手等固定机器人,轨道搬运车、轨道机器人等轨道移动机器人.还包括无人撤运车、AGV等自主移动机器人。2018年上半年以来，全球工业机器人市场规模已经达到155亿美元，我国市场也已超过40亿美元，庞大的市场销量卜.，搬运机器人的占比超过/30%.这些数据表明，如今搬运机器人不仅是饱受市场追捧的全新热点，更是工业机器人产业发展的主要力量。搬运机器人的强劲表现，与其广泛的市场需求密不可分。众所周知，物料搬运是一项无处不在的日常工作，存在于各行各业间，但看似不起眼的简单工作背后，却有着长期性、基础性的企业需求，还时常受到人员、成本及效率等因素的限制，在这样的楮况下，撒运机涔人大有可为。以智能制造为技术背景的时代已经提前到来，在互联网平台、人工智能技术逐渐普及的大数据条件下，机器人的智能化程度越来越高，这不仅提升了我国劳动力技能，而且开辟了新的工作岗位，机器人工程师迅速成为行业抢手货，转而成为“智造人才未来，培养从研发、生产、维护到系统集成的多层次、多类型技能人才将会是提升企业核心竞争力的关键所在。1.2.2 国外现状为了使机器人能更好的应用于工业，件工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力.在美国和加拿大，各主要大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧亚于制造过程机器人系统的研究，卡耐基梅隆机器人研究所恻重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发德国正研究开发“MOVEANDP1.AY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。除了这些研究单位，各大机器人企业也投入大量人力、财力开发机器人系统。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操做和维修）。而雎机价格不断卜降，平均班机价格从1991年的10.3万美元降至2002年的6.5万美元。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、连杆模块用重组方式构造机器人整机，国外己有模块化装配机器人产品问世.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，且采用模块化结构：大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用/视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制：多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。虚拟现实技术在机那人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人.当代遥控机涔人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控、遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入使用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名的实例。机器人化机械开始兴起。从94年美国开发Hr虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。1.3 搬运机器人分类目前因工业机器人的种类多还没有统的分类标准，按照行业来分，机器人使用于工业，服务领域和特殊筑域。I、按机器人使用用途分类（1）专用型机胧人它是一种专用机械装置，带有一个固定的程序，一般不配备独立的控制系统.其主要特点是动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠、成本低。主要用在加工中心上如自动换刀机器人和自动生产线的装卸机器人等。（2）通用型机港人通用型机器人主要特点：具有独立的控制系统，程序可变，动作灵活多样的机器人.在其性能范国内，其操作程序是可变的，可以在不同的情况下通过调整而使用，并且驱动系统和控制系统是独立的“通用机器人工作范围广、定位精度富、通用性强，适用于不断更换生产品种的中小批量自动化生产。通用机器人是根据其控制那边方式分为简易型和伺服型两种，简易式以'开关',式控制式定位.选用点位控制伺服,如果点位连续即可以实现轨迹控制,伺服蟹通过伺服控制系统,可以实现数字化控制。2、按机器人驱动方式分类主要仃以下几类:(I)液压传动型机器人液压传动型机涔人是一种用液体(主要是液压油)的压力来骈动执行涔运动的机器人.其主要优点是：传动平稳、抓重力大(常常可达几百公斤以上)、结构紧凑、动作灵敏。缺点：有液压油泄漏的可能性，对密封要求较为严格。且不宜在高温、低温卜工作。若机器人采用电液向服骈动系统，可实现连续轨迹控制，使机罂人的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本i°(2)气压传动皇机器人气压传动型机器人是其驱动动力源主要是压缩空气。其主要优点：气源来源极为方便，气动动作迅速，结构简单，成本低。缺点：输出力小(抓筑一般在30公斤以卜I,而且因为气体具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，在同样抓重条件下它比液压机器人的结构大。经常用在高速、负荷轻、高温、粉尘大的环境下工作。(3)机械传动型机器人机械传动型机器人主要是由凸轮、连FF、齿轮、齿条、蜗轮蜗杆等机械传动系统驱动的机器人“它是一种附着在工作主机上的特殊机器人，其动力由工作机械传递。其主要特点是其运动准确、可靠，用于工作主机的装卸。动作频率大,但结构大，动作程序不具有变显。3、按控制方式分类(1)点位控制它的运动是在空间中从点到另点的运动。它只能控制运动过程中几个点的位置，而不能控制它的轨迹。如果想控制更多的点，这将不可避免地增加电气控制系统的豆杂性。目前使用的特殊的和通用的工业机器人都属于这一类”(2)连续轨迹控制它的运动轨迹是空间中任意的连续曲线。其特点是设定点是无限的，整个运动过程都受到控制。它能实现稳定、准确的运动，应用范围广泛，但电气控制系统比较复杂。这种工业机器人通常是由小型计算机控制。1.4 主要任务本文拟以智能撒运机器人为研究时象，对机器人进行驱动传统系统进行设计并对主要部件进行结构设计：利用软件建立机罂人三维模型。生要内容如下:首先是绪论部分。介绍了国内外双臂机器人发展概况以及研究现状，表明了智能搬运机器人研究的重要性。随后是智能搬运机器人的本体结构设计.根据所需完成任务的要求对机器人的驱动、传动系统进行设计，并利用UG建模设计了机器人的大臂、小臂、底座，完成了总体结构的设计方案。第三章为智能撤运机器人的关节结构设计。对机器人的手腕、大小再、底座、机械爪等关节部分进行结构设计并对各部分电机进行设计并校核。第四章为总结与后续规划部分。总结了本文的研究成果并针对一些不足提出规划下一步的研究和学习方向.2智能搬运机器人本体结构设计和堆照机器人对比，双购机蹲人的两个机械臂看似分离，实则为一个整体,两个手臂之间存在着协作关系.它们使用同一个系统，使用同样的数据，通过双臂之间的合作，完成两个手臂才能完成的工作任务”文2.1机器人设计基本技术要求（I）自由度自由度是为了使末端执行器的位置得以确定，给定的各部分专属的广义坐标的数目。工作所需要完成的目标影响了机器人的自由度设计，自由度数量越大就越接近灵长类动物的手部机能,所能做到的各种动作就越多样,泛用性也就越高,但是相应的，机涔人的设计也会更困难，对其进行控制也相对更困难，刚性也就越差，所以依据机器人所设定的任务目的选择合理的自由度数珏是第一个任务.（2）工作空间工作空间是指单纯机器人手将末端所能达到的空间中的位置。机器人的能力可以通过其所能达到的空间反映.在工作空间内，除要避免机器人自身产生干涉，还不能与机器人自身之外的人、物发生碰撞，以此保证操作人员和其他人员的安全。（3）机器人的性能指标通常用以卜.几种指标来描述机器人的性能：I）负我能力：负载能力是机涔人所能负载的工件重量。2）运动范圉：运动范围是机器人在特定工作环境内所能到达的最大范用。3）精度：精度即机器人达到设定位置的精确度。4）重包精度：重宏精度是连续多次到达同设定区域的工作能力，机器人的电复精度越高，说明他的稳定性越好u%2.2 驱动系统及传动系统设计双臂工业机器人的驶动系统包括驱动电机和传动机构。股应用于工业机器人的驱动电机主要有以下三种：1）直流向服电机：该电机常用于有高转速、高精度要求的驱动装置，其特点是启动力矩大、反应快速、谢速稳定、功率较大等特点。但电机结构较为发杂，设计时的经济成本过高，且在实际操作过程中有电刷放电的安全问题。2）交流伺服电机：该类型电机应用范围极广，其调速性能与直流电机相差无儿，具有设计结构简单、维护成本低等优点，但价格较为昂贵。3）步进电机：一般安装在功率较低的机器人上，易r实现数字控制且控制结构简单，但不能满足本文搬运机器人的工作需求“文这三种电机各具特点，本文所设计的机港人作业范围不大，负载为2kg以卜根据这些特点各关节驱动电机均选取交流伺服电机.图2-1搬运机器人的驱动结构双微机器人传动机构与卵动装置相配合可以更好实现工作目标，合理选择传动方式至关重要“目前在机器人设计中有两种常见的传动方式，一种是兼RV减速器传动，还有一种是靠同步带传动。RV减速器的特点是比较小巧、传动比大、运动精度比较高，适合对速度、载荷有较高要求的工作环境中使用，相比于其他类型减速罂更坚固稳定,常用于航天设备：同步带传动承受的工作力是齿恻脑介传递受力，具有转动比准确、结构紧凑的优点，同时其维护成本低，结构设计简单，在对于载荷要求较小的工作环境中具有优挎。因本文所设计的搬运机涔人所搬运的工件道量较轻，为了使设计更简洁,传动机构选用电机驱动的同步带传动。见图22,通过手腕仰俯电机带动同步带传动，以达成机器人手腕的仰俯运动1川。手腕仰俯电机图2-2搬运机器人的传动结构2.3 大臂结构设计本机器人机械手鸭按照抓起工件、放置工件的基本动作方式，可以确定该机器人单个手臂只需拥有有2个白由度，即手菖的翻转运动、手野的俯仰运动,手律的俯仰是通过安装在手惜端部的电机带动同步带来实现的，手臂的翻转通过安装在手忡末端的电机旋转可带动手臂转动。机器人手臂设计的基本要求：(I)有足物的承载能力和刚度。经常选用工字钢和槽钢、钢管等做咫杆(2)导向性要好。为了不使导向机构不发生回转，常采用花型，花键等形式的菖杆(3)重量和转动惯量要小，如采用轻型材料、降低臂部至心与立柱中心距离，增加配重等方式。(4)机器人应平稳运动、定位精度要高，通过增加缓冲原件，缓冲回路等提i系统运动平稳性。为满足上述要求，设计的机器人大我部分如图2-3所示。图2-3机器人大曾结构大臂部分上有2个自由度，其中第一个自由度如图24所示，电机骚动驱动轴，使与驱动轴链接的大壁板绕岩驱动轴线进行旋转，而大寓与底座之间的装配是通过深沟球轴承进行装陀，深沟球轴承的外圈与轴承座相接触（轴承座与底座固定配合），轴承内圈与驱动轴接触，并用锁环固定。大臂的第二个旋转关节也是同理装配，并且可以注意到，大再由两块大鸭板板组成，也就是机械臂的腰部和肩部共有4个旋转关节，且腰部和肩部各共用I个旋转副。图24机器人大智的自由度2.4 小臂结构设计机器人的小将联结着大再和机械爪，是非常重要的部分。小臂通过运动将机械爪运动到指定的位置上。本文机器人采用关节型侧置式臂部结构，主体部分所选材料与大博相同，本文设计的搬运机器人小臂依靠电机羯动旋转，结构如图2-5所东。图2-5机器人小臂结构小将上仃3个自由度，首先观察小府末端的自由度，见图2-6。同理大臂旋转关节的设计原理，电机通过固定板固定住，驱动驱动抽，带动与驱动轴配合的连接板进行旋转，从而使小臂进行整体旋转，两个深沟球轴承完成釉向、径向承孙图2S机器人小曾末端的自由度小咫上关乎手腕仰俯运动的自由度通过小臂中间的电机邨动安装在小臂侧板上的小同步带轮旋转，通过安装在侧板上的同步带带动大同步带轮进行旋转,从而驱动旋转架进行旋转，见图2-7。由于搬运机器人手皆需要尽可能设计的简单轻便且稳定，所以选择将电机安装在小惜中间的位置，增强整体手寓结构的稳定性，通过同步带传动的方式来实现腕部旋转架的旋转。图2-7机器人小皙上第二个自由度小博上最后一个自由度，靠固定在旋转架上的电机带动法兰盘上的末端执行罂进行旋转，见图2-8。由于该自由度关乎末端执行错最终抓取工件时的精准度，所以直接将电机安装在距高机械爪更近的小臂末端，使末端执行器的灵敏度尽量提高。图2-X机器人小臂上第三个自由度IO2.5 底座结构设计底座部分将机错人大制部分与版:部回转结构进行战结，并且承载了机器人全部的重量”底座结构图如图2-9所示-S1.2-9智能搬运机器人底座三雄图2.6 总体结构设计木文研尢的机器人是双臂结构的，且通过关节联动各个结构。利用UG设计的三维结构如图2-10所示，是由6个转动环节组成的双六自由度搬运机械臂。其机械臂结构主耍组成为：机器人底座、机器人底座和机器人大臂之间的回转部分、机器人大臂、机器人小臂、手臂夹板、手腕部分和末端执行器等部分。其中，机械管部分由4个郸动转动环节组成，回转部分为1个共用转动关节，双耨各有5个回转关节，组成双六自由度机械菖.手M传电机小胃mw电机手麻博9电机大先侦手引电机2-10智能搬运机器人整体结构三维图3智能搬运机器人关节结构设计3.1 智能搬运机器人的手腕结构设计3.1.1 手腕结构设计双臂机器人在夹取物料时需要将垂直放置的料变为水平或倾斜放置，所以手腕必须具备旋转和翻转运动。该机器人手腕部分辨固定在旋转架上的电机带动法兰盘上的末端执行器进行旋转。本课题智能搬运机器人采用BR手腕。BR手腕图3-1机器人手腕示意图手腕是工作过程中支承手部并连接手部的连接件，同时因为手腕自身具有多种活动自由度，可利用其活动度改变或调节手部工件的空间姿态。其结构如图3-2所示。图3-2机器人手腕结构手腕旋转运动原理如图3-3所示。图33手腕旋转运动的原理3.1.2 手腕转动时所需的驱动力矩手腕的回转、上下和左右摆动均为旋转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩,电机驱动同步带路转动，带动手腕转动。Mg=Mg+Mp手腕转动时所需的驱动力矩可近似按下式计算：式中：Mq-驱动手腕转动的驱动力矩(Ncm)；Mj-惯性力矩(Ncm):M1,参与转动的零部件的重量对转动轴线所产生的偏重力矩：下面以手腕受力情况，分析各阻力矩的计算：(1)、手腕加速运动时所产生的惯性力矩。若手腕起动过程按等加速运动，手腕转动时的角速度为,起动过程所用的时间为A3则当手腕加速时产生的惯w(J÷J1)C/性矩M?：式中:J参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量J1.-工件对手腕转动轴线的转动惯量若工件中心与转动轴线不重介，其转动惯量J1.为：=4÷1.2g式中:J1.工件对过武心轴线的转动惯量Gi-工件的重量e工件的重心到转动轴线的偏心距M,=G"+Gw(2)、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏电力矩式中：G1.手腕转动件的重量；e3一手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距当工件的重心与手腕转动轴线重合时，Giei=O测定参与手腕转动的部件的质狂m=2Kg,分析部件的质量:分布情况，质量=0.05Agw-密度等效分布在一个半径r=50mm的圆盘上，那么转动惯员：工件的质量为2kg,质量分布于长1.=20mm的棒料上，那么转动惯量假如工件中心与转动轴线不重合，对于长1.=2Omm的棒料来说，最大偏心距J1=吊-=0.002依"FJ=Je+m1e12=0.0093AgMe1.=IOmm.其转动惯量为：则手腕加速时产生的惯性力矩Mg为：=I2.87MH(J+Jt)(0.5+0.0093)×90Af,=*/0.1手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩为Mp.考虑手腕转动件重心与转动轴线重合，e1=0,夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线ea=50,MIt=G©+Gj=1.ONm则：所以：Mg=AVM,=12.87+1=13.87Mn3.2 腰部回转关节结构该运机器人的腹部运动设计为回转形式，电机安装在基座下方，通过电机驱动齿轮带动【可转装置旋转，从而带动整个腰部在基座上旋转工作。Ii1.3-4智能撤运机台人腰部回转关节结构图3.3 臂部驱动回转结构由电机带动旋转轴使机械骨的大臂底座进行旋转，并通过深沟球轴承来承受大臂的轴向与径向我荷，大菖底座与旋转轴的配合是通过螺栓连接的.图3-5机器人底座与大臂部分的连接结构3.4 手抓结构设计搬运机器人的手抓主要有两指式、三指式、多指式等抓案形式，如果从物料内部夹紧，手指通过向外探开夹紧物料，此种方式为内夹持手指：与之相反，如果通过向内夹紧物料，此种程外夹持手指。在内或外夹持过程中，手指可以绕个或多点做旋转或直线移动.夹持式手部结构主要由驱动机构、传动机构、爪钳等组成。传动方式由电机驱动螺母进行直线运动，运动的螺母带动连杆机构驱使爪钳开合并产生夹紧力，以用来夹紧和放开物料。爪钳类似人类手指，其直接与工件接触，形状会依据实际被夹取物料有所不同。一般设计时尽量让爪钳与物料的接触点尽可能的多，这样在夹紧时接触面大,夹取物料会更加可独。因抓取的工件是棒料，使用两指结构容易造成工件掉落，无法保证机器人工作时的桎定性。多指结构过于更杂且设计成本较高，在进行大量重复工作如搬运工件时容易造成损坏，维护成本过高，而三指结构不仅能抓取棒料形状的工件,还可以稳定抓取一些不规则形状的工件，且设计简单、维护成本相较多指结构低许多，故木文撮运机器人使用三手指外夹持夹紧机构。图3-6智能搬运机器人手抓结构图设计参数：令机械爪每个手指与工件接触面的长度为IOcm.每个手指的开闭角最大能达到120。3.4.1 机器人手指结构设计1、手指在抓取物料时，要确保夹紧力适中既要防止夹伤物料，乂要避免夹不紧物料，要使其具有足够的夹紧力。设计过程在考虑物料所承受的全力同时要注意在物料搬运过程中惯性和振动所带来的冲击力也有可能使物料松动或脱落。2、手指间应具有一定的开闭角,本文设计的机潜人手指开闭角为120。手指的张开与闭合应该能确保被夹持物料能顺利进入手指或者能平稳脱高，在夹持不同大小的工件时要按最大直径设计手指间的开闭角。3、在夹持和解放过程中应保证工件定位准确性。手指在夹持过程中应注意定位基准，有的手指还需要根据工件表面设计成形槽形式，以使工件在夹紧过程中自动定中。4、手指应具有足够的强度和刚度，防止夹紧过程中手指断裂和变形。5、依据被抓取对象调整夹爪夹持方式。根据机器人所夹物料特点，通过参考相关设计,我们选用个支点和三个手指的转换。机械爪由丝杆机构和曲柄滑块机构组成，见图37,丝杆通过电机驱动，配合螺母将旋转运动转为直线运动，从而带动连杆进行运动，最终驱动爪进行开合动作。图3-7智镇搬运机器人手抓三维图3.4.2 手部夹紧电机的选型手部驱动力计算工件重量m=2kg0直彳仝2O100mm,最大张开角度8=120。摩擦系数为=03(D夹紧驱动力P=bRN(3-25)(2)夹紧力计算：12Nsin=1.2MgN=Mg(4sin)=2x9.8(4xsin60ox0.3)=19.0(N),、八(3-26)所以：P=b/RN=19.6x19.0/24=15.5(N)(3)实际驱动力：P实际pK1.K2(3-27)式中：-同步带轮传动效率，取=0.94K1安全系数，取1.5：K2工况系数,主要考虑惯性力的影响，若被抓取工件的最大加速度取a=g时，则：K2=1+a/g(3-28)所以：P实际=15.5×1.5x20.94=49.4(N)夹持工件时所需夹紧电机驱动力为494(N).根据计算结果选取腕部两关节驱动电机为日本安川公司生产的SGM7J05型号电机，额定功率为50w04结论资能搬运机器人是近几十年才开始发展的一项高新技术，在制造业和生活服务援域具有极大的应用需求。对智能搬运机器人进行结构设计和运动分析对其在生产和生活中的应用有着重要的意义.本文介绍了国内外双普机器人发展概况以及研究现状，表明了智能搬运机器人研究的妾要性。根据所需完成任务的要求对机器人的驱动、传动系统进行设i,并利用UG建模设计了机器人的大鞫、小臂、底座等部分，完成了总体结构的设计方案。对机器人的手腕、大小球、底座、机械爪等关节部分进行结构设计并时各部分电机进行设计并校核。最后运用Mat1.ab软件对智能搬运机器人进行参数化建模，并以此验证了机器人设计的可行性。机器人这门学科非常纪杂，包含了方方面面的知识。由于个人知识有限，对于许多知识点的认识并不到位，而且对于软件操作仍不熟练，所以本文对智能搬运机器人的研究还存在一些不足之处，卜面两点是我自己整理出来的问题：（1）本文研究的对纵是双六自由度机泯人，其工作范围和角度仍有所限制,后续研究设计可考虑多自由度冗余机械普：（2）本文设计的智能搬运机器人仍较为基础，对多传感器信息融合技术未有升入的研究，欠缺高智能化设计的体现。致谢本文针对智能搬运机器人进行整体结构设计工作，主要完成智能搬运机器人的本体结构设计、关节结构设计等工作，以及运用UG三维设计软件对智能搬运机器人的结构进行设计，完成整个机器的3D及部分2D图纸设计。由于时间和本人水平有限的原因，本设计中还有许多的不足之处，设计的智能搬运机器人仍较为基础，后续如有机会将考虑进行进步的改善工作。这次的毕业设计，眼看就要结束了,在此过程中我明白了只有脚踏实地的认真对待每一个问题，并且在遇到困难的时候，要做到坚持不懈，才能克服面前的诸多难题。这对我来说是一次磨练意志和锻炼实际能力的一次机会，也为我将来人生路上克服各种困雄奠定了基础。时光如梭，四年的大学时光即将结束，在大学期间,我不仅仅是在课堂中学会了很多基于书本上的教学理论知识，还认识了许多志同道合的学习伙伴和指引了我的老册们，从他们身上我学到了许多书本上没有的知识。在论文的最后，我特别感谢在毕业设计期间所有同学老师和家人，尤其是我的指导老师XX老拜，在半设期间对我帮助颇多，没有您的大力支持我也无法顺利完成毕业设计，再次表示感谢.参考文献11梁权军,陈风凯,罗晓涛,等.仿人形机涔人手臂结构及机器人手臂控制方法CN112571446AP.2021.2刘光明.种双臂机器人的设计与实现J.深圳职业技术学院学报.2016.150):4.(3)周骥平，颜景平，陈文家.双聘机器人研究的现状与思考，2001HJ房立龙.仿人双找你作机器人设计研究D中国科学技术大学.2015.5MATTHIASB.NeWsafetystandardsforCOHabonHiVero-bosABBYuMiRdua1.*arnbo1.(6)张新雨.人形机器人阿特拉斯W.医疗卫生装备,2013.34(10):1.RRcddivariH.YangC,JuZ,以a1.Tc1.copcrationcontro1.ofBaxterrobotusingbodynHHion(rucking(CV/Internationa1.ConferenceonMu1.hsensorFusion&InformationIn1.egrationforInte1.1.igentSystems.IEEE.2014.81陆志远.仿人机涔人手臂的似人运动轨迹规划研究D,东j大学,2014.19)李猛.翦于视觉的双骨机器人物调运动研究(切.百岛；青岛科技大学.2017.HO1.艳涛.汇童机器人第4、5代集体亮相J.机器人技术与代用,2012<4>：44.I1.1.1.知:金传.EDUROBOT680H教学机器人控制系统研究及改进【D1.上海交通大学.2002.|12|周际.双博工业机涔人结构设计与焰动分析D.合肥：合肥工业大学.2017.131白图平.机器人动力学分析与电机选择计算D.中国科学院沈阳自动化研究所,2000.114党选举.王凯利.姜辉.等.工业机器人谐波减速器迟滞特性的神经网络建模山.光学精密工程,2019(3):8.|15|曾东江，王覆.王宇.智能搬运机器人结构设计与动态仿此分析几测控技术,2021.