SCARA机器人结构设计与运动误差建模分析

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0 下载量 29 浏览量 更新于2024-06-23 收藏 1.01MB DOC 举报
"本文档详细介绍了DOF SCARA(Selectively Compliant Articulated Robot Arm,选择性顺应连杆式机器人手臂)机器人的结构设计与运动模拟。内容涵盖SCARA机器人的基本概念、国内外研究现状、关键技术,以及机械结构设计、位姿误差建模等重要环节。" SCARA机器人是一种广泛应用于精密装配、搬运、检测等领域的四自由度(4 DOF)平面关节型机器人。它的主要特点是速度快、精度高,尤其适用于直线快速运动。文档的第一章介绍了机器人领域的背景和SCARA机器人的基本特点,包括操作机的机构设计、计算机控制技术、传感技术等关键技术。项目的主要研究内容集中在机械结构设计和解决关键问题上。 第二章深入探讨了SCARA机器人的机械结构设计。这部分首先确定了SCARA机器人的技术参数,包括工作范围、负载能力等,并进行了外形尺寸与工作空间的规划。接着,详细阐述了总体传动方案,包括减速机、电机、同步齿型带和滚珠丝杠副的设计计算。此外,还分别对大臂、小臂和腕部的机械结构进行了设计,确保了机器人的灵活性和精度。 第三章涉及SCARA机器人的位姿误差建模,这是保证机器人精度的重要环节。通过机构精度通用算法,建立了机器人位姿误差模型,以分析和减少运动过程中的定位误差。这一部分提供了理论基础,为后续的运动控制和优化提供了依据。 该文档不仅包含理论分析,还可能附带图纸和其他参考资料,以便读者深入理解。在学术研究中,引用和著录参考文献是至关重要的,它能体现作者的严谨态度,同时便于读者追溯信息源。参考文献的列举还有助于区分原创成果和引用内容,方便索引和节省篇幅,体现出论文的科学性和深度。 这份文档是SCARA机器人设计与研发领域的一份详尽教程,对理解这种机器人的构造、设计原理和性能优化具有很高的参考价值。无论是研究人员、工程师还是学生,都能从中获益良多,提升对SCARA机器人技术的理解。
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毕业设计说明书 GRADUATE DESIGN 设计题目:SCARA机器人结构设计 学生姓名: 专业班级: 学 院: 指导教师:本设计包含说明书及CAD图纸 QQ229780692 2007年06月18日 目  录 摘   要 1 Abstract 2 1 机器人总述 3 1.1机器人的定义及特点 3 1.1.1机器人的定义 3 1.1.2机器人的特点 3 1.2 机器人的构成及分类 4 1.2.1 机器人的构成 4 1.2.2 机器人的分类 5 1.3机器人的应用与发展 7 1.3.1 机器人的应用 7 1.3.2 机器人的发展 8 1.4 SCARA机器人的研究意义和总体设计 10 1.4.1 SCARA机器人的研究意义 10 1.4.2 SCARA机器人的特点 11 1.4.3 传动方案 12 1.5 本文的研究内容 12 2 SCARA机器人机械结构设计 14 2.1机器人驱动方案的对比分析及选择 14 2.1.1机器人驱动装置 14 2.1.2机器人驱动方式 15 2.2自由度步进电机的选择 16 2.2.1第一自由度步进电机的选择 16 2.2.2 第二自由度步进电机的选择 17 2.2.3 第三自由度步进电机的选择 18 2.2.4 第四自由度步进电机的选择 19 2.3 角接触球轴承计算 19 2.3.1寿命计算 19 2.3.2 当量静负荷验算 20 2.3.3 极限转速验算 20 2.4 键联接的强度计算 20 2.4.1 第二自由度轴上的键 20 2.4.2 第三自由度轴上的一键 21 2.4.3 第三自由度轴上的二键 21 2.4.4 第三自由度轴上的三键 22 2.5滚珠丝杠设计 22 2.5.1丝杠耐磨性计算 23 2.5.2丝杠稳定性计算 23 2.5.3丝杠刚度计算 24 2.5.4丝杠和螺母螺纹牙强度计算 24 2.5.5螺纹副自锁条件校核 25 2.6各个输出轴的设计 25 2.6.1机身输出轴设计 25 2.6.2大臂输出轴设计 26 2.6.3带轮轴设计: 26 2.7壳体设计 26 3 SCARA机器人运动学分析及轨迹规划 28 3.1机器人运动学分析概述 28 3.1.1机器人运动方程的表示 28 3.1.2构件坐标系的确定 28 3.1.3构件参数的确定 29 3.1.4变换矩阵的建立 30 3.1.5用A矩阵表示T矩阵 30 3.2 SCARA机器人齐次坐标系的建立 31 3.3机器人轨迹规划概述 32 3.3.1轨迹规划的一般问题 33 3.3.2关节空间的规划 34 3.4 SCARA机器人关节空间B样条轨迹优化设计 36 3.4.1动态规划的基本概念 36 3.4.2利用动态规划法进行时间最优轨迹规划 37 3.4.3 SCARA机器人关节空间B样条轨迹时间最优规划 38 4 SCARA机器人步进电机的控制 40 4.1机器人控制的特点及分类 40 4.1.1机器人控制的特点 40 4.1.2机器人控制的分类 41 4.2混合式步进电机工作原理及其控制电路板 42 4.2.1混合式步进电机工作原理 42 4.2.2步进电机控制电路板的设计 45 4.3混合式步进电机的集成模块式驱动器 47 4.3.1步进电机驱动电路概述 47 4.3.2 L297和L298组成的步进电机驱动电路 49 结论 53 致 谢 55 参考文献 56 ----------------------- SCARA机器人结构设计全文共6页,当前为第1页。 SCARA机器人结构设计全文共6页,当前为第2页。 SCARA机器人结构设计全文共6页,当前为第3页。 SCARA机器人结构设计全文共6页,当前为第4页。 SCARA机器人结构设计全文共6页,当前为第5页。 SCARA机器人结构设计全文共6页,当前为第6页。