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基于直线运动单元的直角坐标机器人系统的研究

作　者: 赵玉信
导　师: 沈敏德
学　校:
专　业: 机械电子工程
关键词: 直线运动单元直角坐标机器人磁悬浮海尔贝克阵列
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

直线运动单元是一种新型的机械运动部件，它集机械传动、运动变换和模块化接口于一体，具有高速、精密、紧凑、制造周期短的特点，在现代机电一体化装置中得到广泛应用。当直线运动单元在高速运动时，会产生噪音、磨损、振动，单元的精度、寿命大大降低。除此之外，大跨距、高平直度的基本型材制作也是急需解决的问题，如何利用长跨距滚珠丝杠和直线电机技术实现稳定的直线运动是研究的热点。直线驱动技术和模块化技术是现代直角坐标式机器人技术研究的重点。基于以上原因，本文的主要研究内容如下：（1）介绍了课题的研究背景，概述了直线运动单元和直角坐标机器人的国内外研究现状，论述了本文的主要研究内容以及研究意义和目的。（2）总结了实现直线运动的主要方式，详细设计了直线运动单元的结构，并进行了相应的设计计算。（3）为了降低机械摩擦，设计了一种基于磁悬浮技术的新型直线运动单元，它利用磁铁引力和斥力共同作用的方式实现单元的稳定悬浮。（4）详细论述了直角坐标机器人的特点，探讨了直角坐标机器人的多种设计方案。（5）结合设计要求，详细设计了码垛直角坐标机器人系统的构成和模块化设计流程，并对基本运动件进行了校核。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题的研究背景  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 直线运动单元  10-11
    1.2.2 直角坐标机器人  11-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
  1.4 本课题的研究目的和意义  14
  1.5 小结  14-16
第2章直线运动单元设计  16-32
  2.1 实现直线运动的方式  16-18
  2.2 直线运动单元的结构设计  18-22
    2.2.1 直线单元的基本型材设计  18-20
    2.2.2 直线导轨选型  20-21
    2.2.3 滑轨对接方式  21
    2.2.4 滑块偏心轴设计  21-22
  2.3 循环轨道设计  22-23
  2.4 直线运动单元种类  23-29
    2.4.1 传动机构的类型及特点  23-25
    2.4.2 单元模块化设计  25-26
    2.4.3 直线运动单元模型  26-29
  2.5 直线运动单元的设计计算  29-31
    2.5.1 皮带驱动类型  29-30
    2.5.2 丝杠驱动类型  30-31
  2.6 直线运动单元的应用  31
  2.7 本章小结  31-32
第3章基于磁悬浮原理的直线运动单元设计  32-40
  3.1 引言  32
  3.2 海尔贝克阵列磁铁  32-34
    3.2.1 海尔贝克阵列磁铁简介  32-33
    3.2.2 海尔贝克阵列磁铁的制造方法  33-34
    3.2.3 海尔贝克阵列磁铁的应用  34
  3.3 直线运动单元的结构设计  34-38
    3.3.1 ∪型悬浮机构  34-36
    3.3.2 ◇型悬浮机构  36-37
    3.3.3 复合型悬浮机构  37
    3.3.4 磁力计算  37-38
  3.4 基于磁悬浮原理的直线运动单元  38-39
  3.5 发展趋势和存在问题  39
  3.6 小结  39-40
第4章基于直线运动单元的直角坐标机器人设计  40-50
  4.1 直角坐标机器人特点  40-42
    4.1.1 龙门式直角坐标机器人  40-41
    4.1.2 悬臂式直角坐标机器人  41
    4.1.3 挂臂式直角坐标机器人  41-42
    4.1.4 直线电机式机器人  42
  4.2 直角坐标机器人基本结构  42-45
    4.2.1 一维结构  42-43
    4.2.2 二维结构  43-44
    4.2.3 三维结构  44-45
  4.3 码垛机器人概述  45
  4.4 初步方案设计  45-48
    4.4.1 设计方案和布局图  45-47
    4.4.2 技术解决方案以及案例  47-48
  4.5 小结  48-50
第5章应用案例  50-60
  5.1 总体方案设计  50-53
    5.1.1 基本要求  50-51
    5.1.2 技术方案  51-52
    5.1.3 码垛顺序  52-53
  5.2 直线运动单元的选型  53-54
  5.3 模块化设计  54-55
  5.4 码垛机器人系统构成  55-57
  5.6 运动件校核  57-59
  5.7 小结  59-60
第6章总结与展望  60-62
  6.1 总结  60
  6.2 展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-68
在学期间主要科研成果  68
  一、发表学术论文  68
  二、申请专利  68
  三、其它成果  68

基于直线运动单元的直角坐标机器人系统的研究

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