关节型机器人腰部结构设计

　第5期总第207期　2010年3月

内蒙古科技与经济

InnerMongoliaScienceTechnology&EconomyNo.5,the207thissue

.2010Mar

关节型机器人的结构设计

周彦云

(包头轻工职业技术学院,内蒙古包头　014035)

　　摘　要:文章主要介绍了串联关节型机器人的机械结构设计、运动学分析和控制系统设计,并以五

自由度关节型机器人为例,就机械结构、运动学分析、硬件驱动结构、软件控制系统、伺服通信协议等内容作了详细分析设计。

关键词:关节型;机器人;结构;运动学;控制　　中图分类号:TP242　　文献标识码:A　　文章编号:1007—6921(2010)05—0082—03　　机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的,通过可编程序动作来执行任务的,并具有编程能力的多功能机械手,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化设备。机器人学是一门跨学科的综合性技术。动力学、机械设计、传感技术、模式识别、电气液压驱动、控制工程、智能控制、计算机科学技术、人工智能、仿生学、微机电系统以及计算机集成制造系统(CIMS)等学科都与机器人技术有着密切的关系。正是由于技术的这

　第5期总第207期　2010年3月

内蒙古科技与经济

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.2010Mar

关节型机器人的结构设计

周彦云

(包头轻工职业技术学院,内蒙古包头　014035)

　　摘　要:文章主要介绍了串联关节型机器人的机械结构设计、运动学分析和控制系统设计,并以五

自由度关节型机器人为例,就机械结构、运动学分析、硬件驱动结构、软件控制系统、伺服通信协议等内容作了详细分析设计。

关键词:关节型;机器人;结构;运动学;控制　　中图分类号:TP242　　文献标识码:A　　文章编号:1007—6921(2010)05—0082—03　　机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的,通过可编程序动作来执行任务的,并具有编程能力的多功能机械手,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化设备。机器人学是一门跨学科的综合性技术。动力学、机械设计、传感技术、模式识别、电气液压驱动、控制工程、智能控制、计算机科学技术、人工智能、仿生学、微机电系统以及计算机集成制造系统(CIMS)等学科都与机器人技术有着密切的关系。正是由于技术的这

错误！未找到引用源。

南京理工大学

毕业设计说明书(论文)

作

者:

学号： 机械工程学院 机械工程及自动化

全气动多自由度关节型机器人的

结构优化研究

学院(系): 专题

业: 目:

指导者： 评阅者：

(姓名) (姓名)

(专业技术职务) (专业技术职务)

2007 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结

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学号： 机械工程学院 机械工程及自动化

全气动多自由度关节型机器人的

结构优化研究

学院(系): 专题

业: 目:

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(姓名) (姓名)

(专业技术职务) (专业技术职务)

2007 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结

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学号： 机械工程学院 机械工程及自动化

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结构优化研究

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2007 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结

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学号： 机械工程学院 机械工程及自动化

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结构优化研究

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2007 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结

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由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结

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全气动多自由度关节型机器人的

结构优化研究

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由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结

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全气动多自由度关节型机器人的

结构优化研究

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毕业设计说明书（论文）中文摘要

由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结

智能四足机器人结构设计

摘要

对于我们的未来生活，每个人有不同的构想，但大多数人都相信，在将来的社会，机器人将作为家庭的一员进入我们的生活，与我们每天朝夕相处。可现在普遍存在人们心中的疑问是：将来机器人将以何种身份进入我们的生活，是玩伴还是佣人，智能步行机器人的设计就是为了将来机器人能进入我们中国人的家庭生活，为我们的家庭生活带来欢乐。

本设计采用关节型结构，成功地设计了智能步行机器人的本体结构。本机器人具有前后行、平地侧行等基本行走功能。另外机器人头部还装有CD摄影机，胸腔内部可装备内置电源和智能设备。本设计参考了狗的结构组成，使得机器人结构尽量与狗的本体结构相似，尤其在长度配比方面。本设计的结构比较复杂，关节数目众多，为了力求优化设计，设计者兼顾了关键部件的互换性和结构紧凑的原则。所有的关节都用了2036型的直流伺服电机作为驱动源，充分利用伺服电机的特性。伺服电机的驱动都采用了谐波减速器机构，该减速方案减速比大、效率高，是比较理想的减速方案。

关键词：智能四足机器人； 结构设计； 谐波传动

- I -

Intelligent Four-Foot Robot Frame Design

Abstract

For our future life