凌空摘果机器人机械手设计

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凌空摘果机器人机械手设计
 
摘     要
 本论文所研究的是凌空摘果机器人机械手的设计。机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它能在劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。
 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
 实际的机器人由带有腕(或称为手臂)的主机身和机身端部的工具(通常是某些类型的夹持器)组成,同时也包括一个辅助动力系统。本文是对整个设计工作较全面的介绍，机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。
 由于关节型机器人具有传动原理简单、结构凑紧、所占空间体积小、相对的工作空间大，还能绕过基座周围的一些障碍物等特点。综合以上几点考虑，以及为了提高生产效率和降低劳动强度，满足特定的工作要求，课题设计的机器人为垂直多关节机器人，采用了直流伺服电机驱动，通过一系列的轴和齿轮传动顺利实现了腕部的旋转与摆动，手爪的自动抓取与放松工件运动。为了使整个机构结构紧凑，合理布置了电动机、轴和齿轮，设计了齿轮和轴的结构，并进行了强度校核计算。由于驱动电机的个数与手臂自由度的个数是紧密联系的，因此减少电机的数量不但能减小机械手臂的重量，而且还会简化整个系统的动力学与运动学的分析。在选材方面,为了使机器人重量较轻,以及腕部能够灵活的运动,故选取轻型材料,我所设计的机器人的材料为铸造铝合金中的铝铜合金。该机器人手臂具有刚性好、传动精度高、重量轻的特点。设计中大多采用了标准件和常用件，降低了设计和制造的成本。
 
 关键词：机器人 手臂 设计 机构

Picking Robot for Fruit Planting on Hillside
 Abstract
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Keywords:   Robot;  Arm;  Design;  Structure
目  录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景与意义 1
1.2 国内外机器人研究概况 1
1.2.1 国内发展概况 1
1.2.2 国外发展概况 1
1.3 研究内容 3
1.4 本章小结 3
第二章 设计方案 4
2.1 设计题目 4
2.2 设计目标与要求 4
2.3 设计方案 4
2.3.1 竞赛场地及用品规格 4
2.3.2 方案比较及设计 5
2.4 本章小结 6
第三章 机械手结构设计 7
3.1机械臂的机械结构 7
3.1.1机械臂总体设计 7
3.1.2机械臂螺纹螺杆机构 9
3.1.3机械臂的俯仰驱动部分 9
3.1.4机械臂的手爪部分 10
3.2蜗轮蜗杆设计计算 10
3.3齿轮传动设计计算 12
3.4 机械臂结构尺寸确定 14
3.5本章小结 15
第四章 控制原理及电路控制 16
4.1动力控制原理 16
4.2电源的选择 16
4.3电路控制原理 16
4.4本章小结 17
第五章 创新与特色 18
5.1 作品创新 18
5.1.1 手臂上的创新 18
5.1.2 手爪上的创新 18
5.2 作品特色 18
5.2.1 果实暂时存放机构 19
5.2.2 动力效率高 19
5.2.3 结构紧凑 19
5.2.4 成本低 19
5.2.5 上下坡特殊 20
5.3 展望 20
5.4 本章小结 20
第六章 总结 21
参考文献 22
致 谢 23