作品包括：

Word设计说明书1份，约15000字

任务书一份

开题报告一份

CAD版本图纸，共6张

摘要

随着机电一体化技术在各个工业邻域的广泛应用，机械设备的自动控制成分显得尤为重要，由于各种各样工作的不同需要，作业人员们常常经受在高温、腐蚀及有毒气体等恶劣环境工作的危害，不仅增强了工人的劳动强度，甚至于危害到生命安全。因此，越来越多的企业考虑由工业机器人代替一部分人工操作来提高工作效率，而机械手作为工业机器人的一个关键部件，是近代自动化控制领域中出现的一项新型技术。

本文将设计一台三自由度机器人手臂机构，是模仿人的手臂而设计的。这种机器人有肩、肘、腕三个关节自由度，由大臂、小臂两根连杆以及一个机械手组成。臂杆部分是开式连杆系，臂杆主要用于对物体的抓取、搬运、放置工作。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的动力传输系统，控制系统，包括电机的选择、数据采集卡和驱动器的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计,最终能够应用于焊接与装配作业。

关键词：机械手   自由度   控制系统 

目录

摘要    I

Abstract    II

第一章 绪论    1

1.1机器人概述    1

1.2机器人手臂的应用    2

1.3机器人的发展趋势    2

第二章 机械手臂的设计方案    4

2.1设计要求分析    4

2.1.1机械手的坐标型式的选择    4

2.1.2主要技术性能参数    5

2.1.3机器人的运动过程分析    7

2.2工业机器人的执行机构设计    8

2.2.1末端执行机构设计    8

2.2.2总体结构设计    9

2.2.3液压油缸的选择和夹紧力的校验    9

2.3工业机器人手臂机构的设计    11

2.3.1手臂的设计要求    11

2.3.2伸缩液压油缸的选择    12

2.3.3活塞杆的强度校核    12

2.3.4腰部和基座结构设计    13

2.4 驱动方式设计    15

2.4.1传动系统等效转动惯量计算    17

2.4.2验算矩频特性    18

2.4.3启动矩频特性校核    19

2.4.4运行矩频特性校核    20

2.4.5轴承选取    21

第三章 工业机器人控制系统概述    22

3.1工业机器人控制系统的特点及其基本要求    22

3.2工业机器人控制的分类    23

3.2.1按轨迹控制方式    23

3.2.2力（力矩）控制方式    24

3.2.3速度控制方式    24

3.3机器人控制系统组成    25

第四章 控制系统硬件    27

4.1 工业机器人运动控制系统形式    27

4.2控制系统的搭建    28

4.2.1工控机    29

4.2.2运动控制器    29

4.2.3 驱动器    30

第五章 控制系统软件    32

5.1预想的功能    32

5.2实现方式    32

5.3软件设计    33

5.3.1 PLC电路设计    33

5.3.2 PLC选型    35

第六章 工业机器人运行时应采取的安全措施    36

6.1安全要求    36

6.2 实施方法    37

第七章 总结    38

参考文献    39

致谢    41

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