PUMA机器人结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】.doc

目　　录 摘　　要 １ Abstract 2 1 绪论 3 1.1 概述 3 1.2 工业机器人的主要组成 5 1.2.1 机械臂 5 1.2.2 腕部机构 6 1.2.3 手部装置 6 1.2.4 控制系统 6 1.3 机器人的发展 7 1.3.1 美国 7 1.3.2 英国 8 1.3.3 法国 9 1.3.4 德国 9 1.3.5 俄罗斯 10 1.3.6 中国 10 1.3.7 日本 10 1.4 PUMA机器人的研究意义及结构设计特点 11 2 PUMA机器人机械结构设计 13 2.1 齿轮计算 13 2.1.1 回转机座一级齿轮计算 13 2.1.2 回转机座二级齿轮的计算 17 2.2 轴承的计算 21 2.3 键连接的强度计算 22 2.3.1 手腕齿轮轴处的键 22 2.3.2 手腕平心轴处的键 22 3 PUMA机器人动力学建摸 24 3.1 运动学分析 24 3.1.1 坐标系的建立 24 3.1.2 姿态的欧拉角描述 24 3.1.3 姿态的欧拉参数描述 27 3.1.4 雅克比矩阵 31 3.2 动力学建摸 32 3.2.1 机械系统动力学建摸理论 32 3.2.2 PUMA机器人动力学建摸 34 4 机器人伺服执行机构 38 4.1 直流（DC）伺服电机的基本工作原理 38 4.2 交流（AC）伺服电机的基本工作 39 4.3 AC伺服控制系统中的特殊电路 40 4.3.1 转子位置检测电路 40 4.3.2 正弦波发生器 41 4.3.3 DC-SIN变换电路 41 4.3.4 速度检测电路 42 4.4 交流（AC）伺服控制系统的数字化 42 结 论 44 致 谢 45 参考文献 46 摘　　要 工业机器人的工作实体（操作机），实质上是一个拟人手臂的空间机构。工业机器人的机构结构类型繁多，在这些基本型式中，关节型由于它在相同的几何参数和运动参数的条件下具有较大的工作空间，所以四商用机器人的优选型式。PUMA就是一种精密轻型关节式通用机器人。它具有传动精度高、结构小巧紧凑、重量轻、工作范围大、适应性广等优点。机器人运动控制的核心与基础是其伺服执行机构及其控制系统。随着微电子技术的迅速发展，过去主要用于恒速运转的AC驱动技术，终于在90年代，可以逐步取代高性能的DC驱动。 本文先从各个方面了解了机器人的各个方面，然后在此基础上，对PUMA机器人进行了设计。首先，进行各部位的机械结构设计，确定选用的零件是不是能够承担工作。然后，又对PUMA机器人进行了动力学建摸，建立了坐标系利用欧拉定理和雅克比矩阵、拉各朗日方程进行运动分析。最后，了解了机器人伺服执行机构。 关键词：工业机器人；关节式；动力学；伺服执行机构 Abstract Industrial robots work entities (operation) would, in essence, is an anthropomorphic arm of the space agency. Industrial Robot many types of institutional structure, in which the basic pattern, As articulated in the same geometry and kinematic parameters of the conditions with a larger working space. So four commercial robot optimization type. PUMA is a sophisticated light-General robot joints. It has high precision drive, compact structure compact, light weight, scope of work, the advantages of wide adaptability. Robot motion control with the core foundation of its implementing agencies and servo control system. With microelectronic technology and rapid development of the past, mainly for the operation of the constant speed AC drive technology, and finally in the 1990s, can gradually replace the high-performance DC Drivers. The pa