摘要工业机器人是一种集多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，随着科学与技术的发展，工业机器人的应用领域也在不断扩大。
虽然近年来我国工业机器人的需求量逐年增加，但目前国产的机器人大多还需要进口，这与我国快速的发展的工业水平不相适应。
本文以FES TO柔性生产线装配工作站的三菱工业机器人为基础，针对五轴工业机器人的主体结构进行设计，其中包括各运动关节电机和传动机构的选型设计；机器人主体机构三维建模；机器人关键零部件的三维建模和工程图绘制；通过机器人手腕、前臂、后臂、立柱和底座这几部分的结构设计及运动仿真，探讨在solidworks 软件环境下, 建立了机械手臂的三维实体建模、虚拟装配、动态模拟和干涉检查, 并运用solidw orks的motion模块进行机械手臂的运动仿真,实现Solidworks软件环境下机械手臂的虚拟设计。
本设计的工业机器人采用交流伺服电机及带传动的工作方式，机器人传动环节减少，结构简单，提高了系统的精度，减少维护工作量，同时也简化了生产工艺，降低了生产成本。
关键词：工业机器人、结构设计、仿真模拟、solidworksAbstractThe industrial robot is a set of advanced technologies in the integration of multidisciplinaryimportant modern manufacturing equipment, with the development of science and technology, theindustrial robot applications are constantly expanding. Although in recent years the demand robot ofour country increases year by year, but at present homebred robot also need to be imported, and thisdoes not suit to China's rapid industrial development level.This paper is based on the Mitsubishi industrial robot of FESTO flexible manufacture systemassembly workstation based on five axis robot, structure design, including the movement of eachjoint motor and transmission mechanism design of the robot body mechanism; 3D modeling; robotkey parts of the 3D modeling and engineering drawing; through the robot wrist, forearm, arm acolumn and a base, the parts of the structure design and the movement simulation, discusses in theSolidWorks software environment, to establish a mechanical arm of the 3D solid modeling, virtualassembly, dynamic simulation and interference check, and by using the SolidWorks motion modulefor mechanical arm movement simulation, implementation of Solidworks software environment forvirtual design of mechanical arm. The design of the industrial robot driven by AC servo motor andbelt transmission mode, the robot transmission link is reduced, and has the advantages of simplestructure, improve the precision of the system, reduces the maintenance workload, but also simplifiesthe production process, reduce the production cost.Key words: industrial robot, structure design, simulation, SolidWorksV第一章绪论目录 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 国内外研究综述 (2)1.3 研究现状 (4)1.4 研究意义 (7)第二章设计选型 (8)2.1 机构选型 (8)2.1.1运动机构 (8)2.1.2 传动机构 (10)2.1.3控制机构 (11)2.2电机选型 (13)第三章机械部分设计 (18)3.1 设计内容 (18)3.1.1机器人手腕设计 (18)3.1.2机器人前臂设计 (20)3.1.3机器人后臂设计 (22)3.1.4机器人立柱设计 (24)3.1.5机器人底座设计 (27)第四章机器人装配及运动仿真 (29)4.1 机器人装配 (29)4.2机器人运动仿真 (42)第五章市场前景 (44)5.1 市场分析 (44)第六章总结与展望 (45)6.1总结 (45)6.2展望 (45)致谢 (46)参考文献 (47)第一章 绪 论1.1 选题背景工业机器人是一种集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进 技术于一 体的现代 制造业重 要的自动 化装备。
我国工业机 器人研究开始于20 世纪80 年 代中期，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，已经基本实现了实验、引进到自主开发的转变，促进了我国制造业、勘探业等行业的发展 。
但随着我国 门户的逐渐开放， 国内的工业机器人产业面临着越来越大的竞争 与冲击。
虽然我国机器人的需求量逐年增加，但目前生产的机器人还很难达到所要 求的质量，很多机器人的关键部件还需要进口。
所以目前来说，我国还处在一个机 器人消费型的国家。
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 。
近年，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 。
现代 制造业中 , 自动化 程度要求 非常高, 各种机械 手臂在现 代自动化生产线 中扮演着十分重要的角色。
例如, 挖掘机本身就是一个液压驱动的机械手臂、汽车 生 产 过 程 中 的 喷 漆 机 器 人 、 海 洋 水 下 生 产 系 统 安 装 时 用 到 的ROV(RemotelyOperated Vehicles)等, 各种设备中机械手臂的设计成为关键技术 。
在机 械手臂的 设计及控 制过程中 , 机械手 臂的运动 轨迹及 作业空间是关键的 参数, 目前求解的方法主要有解析法、图解法、数值法等。
解析法表达式过于复杂, 直观性不强, 不适于工程实际应用；图解法采用正投影原理, 把机械手的作业空间 问题转化为平面几何问题来处理, 得到的是作业空间的各类剖截面或剖截线。
这种 方法 直观性强 , 但受到 自由度数 目的限制 , 当关节 数较多时图 解过程就变得非常 复杂, 必 须进行分组处理；数值法首先计算机械手作业空间边界曲面上的特征点, 然后 用这些点 构成的线 表示机械 手的边界 曲线, 最 后用这些边 界曲线构成的面来［ ］ ［2］ ［ ］ ［ ］表示机械手的边界曲面, 此方法通用性强,但计算量非常大。
本 文以五自 由度机 械手臂为 例, 探 讨在solidworks 软件环境 下, 建立 机械手 臂的三维实体建模、虚拟装配、动态模拟、干涉检查, 并运用solidworks 的motion 模块 进行机械 手臂的运 动仿真, 以期仿真 出机械手 臂的运动轨 迹及作业空间, 实 现Solidworks 软件环境下机械手臂的虚拟设计。
1.2 国内外研究综述随着工业机 器人发展的深度和广度， 以及机器人智能水平的提高，工业机器 人已在众多领域得到了应用。
自从20 世纪60 年代初人类创造了第一台工业机器人 以后，工业 机器人就显示出它极大的生命力，在短短50 年的时间中，工业机器人技术得到了迅速的发展 。
目前，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制 造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制 造业等领域中。
在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器 人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。
其标准化、模块化、 网络化和智能化的程度越来越高，功能也越来越强，正在向着成套技术和装备的方向发展 。
随着科学与 技术的发展， 工业机器人的应用领域也不断扩大。
目前也已开始 扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复等服 务业领域中。
如，水下机器人、抛光机器人、打毛刺机器人、擦玻璃机器人、高压 线作业机器人。
即工业机器人的应用向大、异、薄、软、窄、厚等难加工领域深化扩展 。
随着人 们生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩， 未来的机器人将 为提高人类的生活质量发挥越来越重要的作用。
在国内，工业机器人产业势头十分强劲。
首先是我国汽车工业的高速发展，对汽车制造装配 提出了大量的需求。
2000 年开始， 受国家宏观调控及居民消费水平提高 的影响，我国汽车 工业发展进入了一个历史性的高速增长期 。
针对这种局 面，国内汽车自主品牌生产厂家纷纷加大研发和投资力度。
工业机器人是汽车生产 中的一种主 要的自动化设备， 在整车及零部件生产的弧焊、点焊、喷漆、搬运、 涂胶等工艺中有大量应用，整个行业的增产扩能增加了对工业机器人的需求。