The 6-DOF robot designed in this article is one of the school-enterprise cooperation projects of Beijing University of Technology and Jet Kingdom Machinery Technology Co., LTD. This research is made for raise the standard of the industrial welding robots in China. When the research finished perfectly, we can make a big progress and smash up a monopoly of foreign-related enterprises in the region of high precision industrial welding robot.
And reasonable access to a wide range of industrial welding robots learn from the literature data on the basis of its technological achievements, the robot was designed according to requirements of the subject programs and the overall composition of the concrete structure. Compared with some other plans, the 6-DOF articulated robot with all rotary joints driven by AC servo motors finally rose. In order to obtain the excellent kinematics and dynamics characteristic, the joints actuating mechanism includes planet gear speed reducer, worm couple and wheel train. The design improved the reliability and the space utilization, saved weight, and met the requirements.原文请+QQ3249,114优'文^论,文'网
To meet the needs of control systems, we studied the kinematics, built the coordinate system table with D-H, the forward and inverse kinematics matrix, and got the solution. In addition, we also used graphical approach to analyze the robot's movement space, and got the actual working space of robot axis profile map.
Finally, we simulated the assembly of the industrial welding robot and the scenario work with Pro-E, and analyzed the simulation systematically. The work in this paper should be basis of the 6 DOF welding robot product design, and can be some reference in relate areas.
Keywords: 6 DOF industrial welding robot; structural study design; kinematics analysis; work space analysis; Pro / E ; assembly simulation
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摘 要 I
Abstract II
1 绪 论 1
1.1 引言 1
1.1.1 工业机器人的发展过程及其应用 1
1.1.2 工业机器人研究的现状与意义 2
1.2 国内外机器人研究现状 2
1.2.1 国外机器人发展现状 3
1.2.2 国内机器人发展现状 4
1.3 本文研究的意义及主要内容 4
1.3.1 本文研究目的和意义 4
1.3.2 本文主要研究内容和工作 5
1.4 本文中设计机器人的主要参数 5
2 工业焊接机器人总体结构设计 7
2.1 工业机器人机械设计的特点 7
2.2 与工业机器人有关的概念 7
2.3 机器人手臂结构方案设计 8
2.3.1 方案功能设计与分析 8
2.3.2 机器人手臂结构设计 10
2.4 机器人手臂驱动方案设计 11
2.4.1 机器人驱动方案的对比分析及选择 11
2.4.2 各关节交流伺服电机的选择 11
2.5 本章小结 13
3 机器人传动机构与箱体结构设计 14
3.1 传动系统的确定 14
3.1.1 几种主要的传动系统 14
3.1.2 机器人传动系统的设计 17
3.2 机器人结构设计 18
3.2.1 外部结构的设计 18
3.2.2 主要传动轴的设计 21
3.2.2 其它元器件的选择 22
3.3 本章小结 23
4 装配与渲染及动态仿真 24
4.1 机器人的装配 24
4.1.1 底座的装配 24
4.1.2 肩部的装配 25
4.1.3 小臂的装配 27
4.1.4 掌部的装配 28
4.1.5 腕部的装配 28
4.1.6 大臂的装配 29
4.2 渲染 29
4.3 运动仿真 30
4.4 本章小结 33
5 运动学与工作空间分析 34
5.1 概述 34
5.2 工业机器人位置与姿态的描述 34
5.2.1 刚体位姿的描述 35
5.2.2 关节坐标变换 36
5.2.3 Denavit-Hartenberg(D-H)表示法 38
5.2.4 连杆变换矩阵及其乘积 39
5.3 机器人运动学求解 41
5.3.1 机器人运动学正解 41
5.3.2 机器人运动学逆解 44
5.4 工作空间分析 46
5.4.1 工作空间的概念 46
5.4.2 工作空间的形成 47
5.4.3 工作空间中的空腔和空洞 47
5.4.4 实际工作空间的图解分析和作图 48
5.5 本章小结 48
6 总结与展望 50
6.1 总结 50
6.2 展望 50
参考文献 51
附 录 52
谢 辞 63
1 绪 论
1.1 引言工业机器人，一般指的是在工厂车间环境中，配合自动化生产的需要，代替人来完成材料或零件的搬运、加工、装配等操作的一种机器人。国际标准化组织(ISO)对工业机器人所下的定义是“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用设备，以执行各种工程任务”。2091
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