PLC步进电机驱动的单轨道平面关节型机器人设计+CAD图纸(2)
作为电子元件装配以及搬运的机器人，SCALA型关节机器人具有重要的应用，其一般情况下有四个自由度，示教再现，步进电机驱动，具有平面连续轨迹和点位控制的工业机器人。平面关节型机器人主要性能指标是速度以及精度，并且要求水平方向具有较好的柔性，垂直方向具有较大的刚度。因而本设计采用平面关节型机器人的结构特点，在关节运动特性设计以及传动方式等方面的改进，并采用具有较好高频特性的步进电机驱动，安全能适应相当范围的装配以及搬运作业。其中步进电机在一定范围机器人中应用的可行性，经过多年的探索与实践，已经得到了肯定 的结论，并已经付诸实施。
平面关节型机器人本体结构由多部分构成。操作机由臂,关节和末端执行装置构成,是机器人完成作业的实体,具有和人手臂相似的功能,可在空间抓放物体或进行其它操作 。驱动单元由驱动器,减速器,检测元件等组成 。控制装置包括检测(如传感器)和控制(如计算机)两部分,可用来控制驱动单元,检测其运动参数是否符合规定要求,并进行反馈控制人工智能系统:主要由两部分组成,一部分为感觉系统(硬件),主要靠各类传 感器来实现其感觉功能.
SCARA机器人很类似人的手臂的运动，它包含肩关节肘关节和腕关节来实现水平和垂直运动，在平面内进行定位和定向，多是一种固定式的工业机器人。本次毕业设计在传统平面关节型机器人的基础上加一水平方向的导轨，从而增大了机器人的可工作范围。本设计用步进电机作为驱动装置足以满足机器人的实时控制要求。
本次毕业设计的主要内容是对工业机器人机械系统的设计，并完成机械系统的表达-CAD图纸的绘制工作。
1.2 国内外研究动态
机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。 目前在国外平面关节型机器人广泛应用于各行各业。主要进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂作业。目前，全球现役工业机器人83万台。过去10年，机器人的价格降低约80%，现在继续下降，而欧美劳动力成本上涨了40%。现役机器人的平均寿命在10年以上，可能高达15年，它们还易于重新使用。由于机器人及自动化成套装备对提高制造业自动化水平，提高产品质量和生产效率、增强企业市场竞争力、改善劳动条件等起到了重大的作用，加之成本大幅度降低和性能的迅速提高，其增长速度较快。据国际机器人联合会及联合国欧洲经济委员会（UCENE）统计，2001年机器人安装量为7.8万台套，年增长率9%。机器人的应用主要有两种方式，一种是机器人工作单元，另一种是带机器人的生产线，并且后者在国外已经成为机器人应用的主要方式。以机器人为核心的自动化生产线适应了现代制造业多品种、少批量的柔性生产发展方向，具有广阔的市场发展前景和强劲生命力，已开发出多种面向汽车、电气机械等行业的自动化成套装备和生产线产品。在发达国家，机器人自动化生产线已形成一个巨大的产业，年市场容量约为1000亿美元。
图1.1 库卡公司SCARA机器人
我国现有的机器人研究开发和应用的工程单位超过 200家，其中从事工业机器人研究和应用的超过 80 家。 基本掌握了操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，开发出弧焊、点焊、装配、搬运等机器人，目前生产的各类工业机器人中有 90%以上用于生产中。来自中科院沈阳自动化所专家课题组的预测表明，今年，我国机器人市场保有量将增至 48600 台，年销售额约 90 多亿元。 根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势预测，到 2015 年，我国机器人市场容量将达十几万台套。