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摘 要

本设计为基于慧鱼机器人的三自由度机械臂的结构设计，主要研究内容分为两大部分。第一，机械臂机械部分的腰部回转机构的设计；大、小臂回转的结构设计。第二，关于慧鱼机器人ROBO的程序控制。

本设计由整体布局入手，参考现有关节型机械臂的相关设计，在机械设计的有关理论下，初步确定腰部的转动惯量，从而确定电机的选型，安装等相关设计。在机械臂的灵活和精度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的机械臂各个主要零部件的设计。

在主要零部件的设计中，主要包括腰部壳体的设计、轴的结构设计、轴承的选择、电机的设计计算、大小臂的结构和固定等。其次，在控制部分会全面介绍ROBO软件如何控制机械臂完成整套工作内容。

在现有关节型机械臂的结构上本设计整体做了修改，能够更好的满足本设计的设计要求。本设计结构简单、重量轻、外形尺寸小、运转安全、操作方便、便于维修和管理。

关键词：机械手；谐波减速器；结构设计；ROBO程序控制

Abstract

This design for vaporizes quickly fish robot welding manipulator structure design, the main research content is divided into two parts. First, the design of the mechanical part of welding manipulator waist slewing mechanism; Large, forearm and wrist rotation of structure design. Second, the program control ROBO vaporizes quickly fish robot.

This design by the overall layout, related resources of existing joint type robot arm is designed, under the theory of mechanical design, preliminary determine the rotational inertia of the waist, to determine the motor selection, installation and related design. On the premise of flexibility and accuracy of mechanical arm to complete the design of overall structure, then according to the general structure, so as to determine the design of the main components of mechanical arm design.

In the design of main components, mainly including the waist shell design, structure design of shaft, bearing selection, design and calculation of the motor, the structure of the forearm and fixed. Secondly, in the control section will introduce the ROBO software how to control the robotic arm to finish the whole work.

In the existing structure of mechanical arm joint type have modified this design on the whole, can better meet the design requirements of this design. This design has simple structure, light weight, small dimension, safe operation, convenient operation, easy to maintenance and management.

KeyWords：robot arm；harmonic drive；structure design； ROBO program control

目录

摘要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1 机器人简介 1

1.1.2 点焊机器人介绍及其研究意义 5

1.1.3 机器人的组成 8

1.2 机械手的组成 11

1.3 本文主要研究工作 15

2 机械臂的总体结构设计及原始参数 16

2.1 机械手的总体结构的类型 16

2.2 设计具体采用方案 17

3 机械臂腰部机座及手臂的结构设计 19

3.1 腰部机座结构的设计及具体方案 19

3.1.1.结构设计 19

3.1.2.具体采用方案 20

3.2 腰部电动机及减速器的选择 20

3.2.1. 腰部电动机的选择 20

3.2.2.腰部减速器的选择 21

3.3 手臂结构的设计及具体方案 22

3.3.1.结构设计 22

3.3.2. 具体采用方案 24

3.4 大臂电动机的选择及减速器的相关计算 24

3.4.1.电动机的选择 24

3.4.2.减速器的相关计算 26

4 轴承的选用与校核 27

5 关于慧鱼机器人的ROBO PRO程序设计 40

5.1 ROBO Pro软件介绍 40

5.2 慧鱼模型的ROBO Pro主程序 41

6 结论 43

参考文献 45

致谢 47

1 绪论

1.1 机器人简介

机器人技术一词虽然出现的较晚，但这一概念在人类的想象中却早已出现。自古至今，有不少科学家和杰出工人们都曾制造出具有人类特征或具有动物特征的机器人原型。我国的西周时期能工巧匠们就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国的最早涉及机器人概念的文章和记录，此外春秋后期鲁班制造过一只木鸟，并且能在空中飞行，体现了我国古代劳动人民的智慧。

机器人一词由捷克作家--卡雷尔.恰佩克在他讽刺剧《罗莎姆的万能机器人》中首次提出，剧中描述了一机器奴仆Robot。此次Robot被沿袭下来，中文译为机器人。1942年美国科幻作家埃萨克.阿西莫夫在他的科幻小说《我.机器人》里提出了“机器人三大定律”，这三大定律后来都成为学术界的默认研发原则。

现代机器人出现于20世纪中期，当计算机技术出现，电子技术的进步，数控机床的出现及与机器人相关的控制技术和零件加工技术的成熟，为现代机器人的发展打下了基础。

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