SCARA平面關(guān)節(jié)式裝配機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、自進(jìn)入21世紀(jì)，工業(yè)化的發(fā)展日新月異，自動(dòng)化的生產(chǎn)水平也日趨提高，隨之產(chǎn)生的工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也越來越廣泛，尤其是在焊接、裝配、搬運(yùn)、噴涂和碼垛等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。
　　針對(duì)搬運(yùn)小型零件并進(jìn)行裝配的工作需求，本文設(shè)計(jì)一種SCARA工業(yè)機(jī)器人，SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)為在選擇方向具有柔順性的裝配機(jī)器人，與一般的關(guān)節(jié)型機(jī)器人相比，在平面上具有很好的靈活

2、性，而在與平面垂直的方向具有很高的剛性，對(duì)于在平面運(yùn)動(dòng)的裝配作業(yè)非常適用。
　　本課題完成了SCARA機(jī)器人的的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)計(jì)算;對(duì)軌跡規(guī)劃進(jìn)行了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真;設(shè)計(jì)了基于專用運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng);初步完成滿足實(shí)驗(yàn)室要求的總體設(shè)計(jì)。
　　其中，針對(duì)搬運(yùn)小型零件并進(jìn)行裝配的工作需求，遵循自下而上的設(shè)計(jì)原則，在Solidworks環(huán)境下完成了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定適用于本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，進(jìn)一步完

3、善了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，另外對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算及選型，論證了該設(shè)計(jì)的合理性及可行性，為以后的加工制造及裝配奠定了基礎(chǔ)，初步完成機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)建。
　　運(yùn)用ANSYSWorkbench建立了SCARA機(jī)器人大臂的有限元模型，對(duì)大臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析，得到應(yīng)力云圖和位移云圖;并通過模態(tài)分析，得到1-6階模態(tài)振型圖，證明了大臂的精度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求。
　　基于D-H法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，得到正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。采用關(guān)

4、節(jié)空間法對(duì)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃進(jìn)行研究與生成，以三次多項(xiàng)式函數(shù)插值為例，結(jié)合本設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)械手的某一關(guān)節(jié)進(jìn)行了計(jì)算與規(guī)劃，得到相應(yīng)的軌跡函數(shù)。利用Solidworksmotion仿真軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真，驗(yàn)證了軌跡函數(shù)的正確性。
　　在機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)控制器，對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以“PC+運(yùn)動(dòng)控制器”的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的動(dòng)作，介紹了DMC5400專用運(yùn)動(dòng)控制卡的性能以及基于C++Builder