轿车脚踏板焊接机器人的整体设计-机电一体化

摘  要

随着机器人技术的飞速发展，工业机器人的应用领域正在不断的扩大，焊接机器人技术也有很大的发展，为提高焊接质量及效率，我们研制了一台专门对轿车脚踏板进行点焊的三坐标焊接机器人。

本文阐述了机器人的发展历程，国内外的应用现状，及其巨大的优越性，提出具体的机器人设计要求，进行了机器人的总体方案设计和各自由度具体结构设计、计算；对机器人的控制部分的研制，其中包括伺服电机闭环控制；旋转编码器为反馈元件的，选三菱伺服驱动器驱动的交流永磁伺服电机的闭环系统；以三菱FN系列PLC为控制器，增加定位模块，来实现机器人的程序输入和PC机显示。同时也构成机器人绝对位置控制系统，实现机器人运动的位置控制方式。

关键字：焊接机器人;结构设计;闭环控制 

 目　　录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章 绪论

1.1 机器人概述 4

1.1.1焊接机器人的概念及组成

1.1.2 国内外发展状况

1.1.3 焊接机器人发展趋势

第2章 总体设计方案

2.1 总体设计的思路 4

2.2 总体方案的确定 6

2.2.1 坐标形式的选择 4

2.2.2 驱动系统的类型选择 7

2.2.3 各部位传动机构的确定 9

2.2.4 控制系统的确定 9

第3章 结构设计及计算 10

3.1 机器人X轴的设计计算 10

3.1.1 概述 10

3.1.2 导轨的设计与选型 11

3.1.3 滚珠丝杠螺母副的设计计算 16

3.1.4 滚珠丝杠螺母的承载能力校核 22

3.1.5 机械传动系统的刚度 23

3.1.6 驱动电机的选型与计算 25

3.1.7 机械传动系统误差和分析 29

3.1.8 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 30

3.2 机器人Z轴的设计计算 32

3.3.1 概述 33

3.3.2 各部件的确定 33

3.3 机器人Y轴的设计计算 33

3.3.1 概述 33

3.3.2 气缸的选择 34

3.4 焊接机的选择 34

第4章 控制系统设计

3.4 永磁同步交流伺服运动控制系统组成及选件 36

4.1.1 永磁同步交流伺服运动控制系统简介 36

4.1.2 永磁同步交流伺服运动控制系统组成 36

4.1.3 控制原理 41

4.1.4 伺服系统位置控制系统（ABS） 41

4.2 可编程控制器（PLC） 42

4.2.1 PLC的概述

4.3.3 PLC的选择 43

结论 45

致谢 46

参考文献 47

附录1 49