四自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)及定位精度分析,自由度,直角坐標(biāo),機(jī)器人,機(jī)械,結(jié)構(gòu),改進(jìn),改良,設(shè)計(jì),定位,精度,分析 四自由度圓柱坐標(biāo)型?四自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì) 摘 要 在現(xiàn)代制造業(yè)中，?四自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人已成為不可或缺的核心自動(dòng)化裝備。?四自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人適應(yīng)工作環(huán)境能力強(qiáng)，可擔(dān)任各種類型各種強(qiáng)度的生產(chǎn)工作，精度高、速度快、易于控制，可顯著提高生產(chǎn)的工業(yè)自動(dòng)化水平。國(guó)內(nèi)?四自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人起步晚，市場(chǎng)占有率低，許多核心技術(shù)還沒有掌握，可靠性低，應(yīng)用范圍小，零部件互換性低。 現(xiàn)設(shè)計(jì)一種四自由度的圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人，能實(shí)現(xiàn)工件的上下搬運(yùn)。該四自由度機(jī)器人由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度機(jī)構(gòu)和兩個(gè)平移自由度機(jī)構(gòu)組成，根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)，選擇足夠功率的伺服電機(jī)，然后，估算驅(qū)使機(jī)構(gòu)各自由度運(yùn)動(dòng)需要的力及扭矩，選擇傳動(dòng)比合適且大小合適的減速器。通過伺服電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人腰部旋轉(zhuǎn)，手臂的豎直升降，手臂的水平移動(dòng)和末端操縱器的旋轉(zhuǎn)。在機(jī)器人輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分，還考慮了伺服電機(jī)導(dǎo)線坦克鏈的排布，機(jī)構(gòu)零點(diǎn)位置的觸發(fā)開關(guān)及其導(dǎo)線排布的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：四自由度，圓柱坐標(biāo)，?四自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人，機(jī)械設(shè)計(jì)  Mechanical Design of a 4-DOF Cylindrical Industrial Robot Abstract In modern manufacturing, industrial robot has become an indispensable core automation equipment. Industrial robot has good adaptability, can adapt to all kinds of mass production, high precision, fast speed, easy to control, can significantly improve the automation level of production. Domestic industrial robots started late, has low market share, low reliability, and many core technologies have not yet mastered. The application scope is small, the interchangeability of parts is low. The design of a kind of four degree of freedom cylindrical coordinate robot, can realize the workpiece moving up and down. The four degree of freedom robot mechanism is composed of two rotational degrees of freedom and two translational degrees of freedom mechanism. According to the robot movement parameters, servo motor is selected, and then estimates the sufficient power, force and torque of each degree of freedom movement needs, choose the appropriate transmission ratio and suitable reducer. Drive mechanism motion through the servo motor reducer, and then we can realize the robot waist rotation, vertical lifting arm, arm movement and rotation of the end effector. In part of the design of robot auxiliary system, we take the arrangement of servo motor wire tank chain, design the trigger switch and wire arranging mechanism the zero position into consideration. Key Words： 4-DOF; Cylindrical?coordinates; Industrial Robot; Mechanical design  目 錄 摘 要 ⅰ Abstract ⅱ 第一章 引 言 1 1.1 ?四自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人 1 1.1.1 ?四自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人的概念及特點(diǎn) 1 1.1.2 ?四自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人的組成 1 1.1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2 1.2 研究?jī)?nèi)容 2 1.2.1 研究方法 2 1.2.2 研究成果 2 1.3研究意義 2 第二章 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.1 設(shè)計(jì)分析及方案擬定 4 2.1.1 設(shè)計(jì)要求 4 2.1.2 設(shè)計(jì)流程 5 2.1.3 方案擬定 5 2.2 主要結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì) 6 2.2.1旋轉(zhuǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu) 6 2.2.2滾珠絲杠結(jié)構(gòu) 7 2.2.3中間連接器 9 2.2.4外殼設(shè)計(jì) 11 2.3受載變形校核 11 第三章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 3.1腰部轉(zhuǎn)動(dòng) 13 3.1.1減速器選擇 13 3.1.2伺服電機(jī)選擇 14 3.1.3傳動(dòng)法蘭盤設(shè)計(jì) 15 3.2豎直平移 16 3.2.1滾珠絲杠及螺母選擇 16 3.2.2伺服電機(jī)選擇 18 3.2.3聯(lián)軸器選擇 19 3.3水平平移 20 3.3.1滾珠螺母絲杠選擇 21 3.3.2伺服電機(jī)選擇 21 3.3.3聯(lián)軸器選擇 22 3.4手臂末端操縱器旋轉(zhuǎn) 23 3.4.1伺服電機(jī)選擇 23 3.4.2減速器選擇 24 第四章 輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 4.1 坦克鏈線路設(shè)計(jì) 25 4.2 機(jī)構(gòu)零點(diǎn)設(shè)計(jì) 26 第五章 機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)及定位精度分析 28 5.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì) 28 5.2 定位精度分析 28 第六章 總結(jié)與展望 28 5.1 總結(jié) 28 5.2 展望 28 參考文獻(xiàn) 30 致謝 31 附錄 32 iii