5.1 大臂的轻量化改进 23

5.2 关键零件的设计与校核 28

结论 32

致谢 34

参考文献 35

1 引言

随着工业现代化的发展，生产自动化的程度逐步加深。工业机器人由于其在现代化生产中的突出表现，被广泛运用在生活生产的方方面面。其中，分拣搬运作业是工业机器人主要应用场合之一。工业机器人相比于人力分拣搬运，无论在反应速度还是效率上都占有显著优势。本文就以分拣搬运工业机器人为对象，进行设计与研究。

1.1 工业机器人简介

有关工业机器人的准确定义，国际上说法不一。一般认为其是指能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的机械装置[1]。机器人和人们已经密不可分，一定程度上，工业机器人的使用率直接体现了工业生产自动化的发展情况。

1.2 工业机器人的结构和特征

1.2.1工业机器人的组成

通常来说，一个完整的工业机器人系统一般是由机械臂、操控装置和变位器等模块构成

[1-3]，其中机械臂为这次设计的主要研究对象。

一般机械臂都是以杆件用关节相连组合搭建，从而工业机器人一般具有串联和并联或者串并联组合的不同的具体形式。如下图1.1为常见的工业机器人形式。本文设计的机器人为一种串联关节型机器人，它的具体组成包括腰部回转模块、大臂摆动模块、肩部摆动模块、肘部摆动模块以及腕部回转模块[4]。工业机器人的腕部和手部一般需要结合生产状况来做出不同的设计以满足要求，因此，本文的设计重点主要集中于前四个关节的连接构造。

1.2.2工业机器人的基本特征

大多数的工业机器人的基本特点包括运动稳定、应变能力强以及适用范围广等，正是由于这些特点，工业机器人在某些领域能够完全代替人类并且能够大幅提高工业生产效率同时避免恶劣的生产环境带来的伤害。

为了衡量不同工业机器人的性能水平高低，通常需要比较以下几个指标[4-6]：

（1）基本参数。工业机器人的基本参数根据不同的用途有所不同，这些参数包括装配、维护、外形质量等基本数据，它们规定了工业机器人的使用环境和工作场合。

（2）工作范围。工业机器人的工作范围是机械臂能够到达的极限点的集合，它主要是机械臂的构造决定。相关研究已经证实，在相同的质量水平下，串联型机器人能够拥有更大的作业空间[5]。

（3）分类性能。尽管工业机器人在一定程度上有着较大的通用性，但是不同用途的工业机器人在承载力、自由度、速度和精度等参数上都有着比较大的差异，这些参数相互交叉，成为工业机器人应用分类的主要依据之一。例如用于搬运的工业机器人需要一定承载能力，对于其他性能的考虑相对较少；用于焊接的工业机器人对承载能力要求相对就较小，而在速度和精度上都需要更多的重视。

1.2.3高速分拣机器人的特点

随着机器人的智能化程度不断上升，工业机器人能够应对的工作场合越来越多。分拣作业常常是工业生产中花费人力和时间很多的环节，影响着整个生产线的效率。因此，高速分拣机器人由于其能够快速识别和分拣的功能的特点在被越来越多的企业所重视。高速分拣机器人在轻工业中应用最为广泛，包括食品分拣、包装盒分拣、医药品分拣等等，在高新企业中芯片分拣工序也能看到高速分拣机器人的应用。 ADAMS面向高速分拣的工业机器人设计及动力学仿真分析(2):http://www.chuibin.com/jixie/lunwen_206121.html