高新技术应用领域拓展:四自由度SCARA机器人结构设计及应用探讨

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DOCX格式 | 2.55MB | 更新于2024-04-04 | 61 浏览量 | 0 下载量 举报
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机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。工业机器人既具有操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的自动化生产设备。目前机器人应用领域主要还是集中在汽车工业,它占现有机器人总数的 2.89%。其次是电器制造业,约占 16.4%,而化工业则占 11.7%。此外,工业机器人在食品、制药、器械、航空航天及金属加工等方面也有较多应用。随着工业机器人的发展,其应用领域开始从制造业扩展到非制造业,同时在原制造业中也在不断的深入渗透,向大、异、薄、软、窄、厚等难加工领域深化、扩展。而新开辟的应用领域有木材家具、农林牧渔、建筑、桥梁、医药卫生、办公家用、教育科研及一些极限领域等非制造业。一般来说,机器人系统可按功能分为下面四个部分:(1)机械本体和执行机构:包括机身、传动机构、操作机构、框架、机械连接等内在的支持结构。 在当今机器人技术迅速发展的趋势下,SCARA机器人作为一种灵活性高、精度高的工业机器人结构备受关注。本文针对四自由度SCARA机器人结构设计进行了详细介绍和分析。 首先,本文介绍了机器人技术的发展背景和应用领域。机器人技术作为一项综合性的高新技术,已经在汽车工业、电器制造业、化工业等领域得到了广泛应用。随着机器人技术不断发展,其应用领域也在不断扩展,涵盖了越来越多的行业领域。 其次,本文详细介绍了SCARA机器人的结构设计。SCARA机器人是一种具有四自由度的并列机械臂结构,其特点是具有较高的速度和精度。其结构包括机械本体和执行机构,传动机构,操作机构等组成部分。通过对SCARA机器人的结构设计进行分析,可以更好地了解其工作原理和性能特点。 同时,本文还对SCARA机器人的应用进行了探讨。SCARA机器人在装配、搬运、焊接等领域具有广泛的应用前景,可以提高工作效率,降低成本,同时还能保证产品质量和生产安全。 综上所述,本文通过对四自由度SCARA机器人结构设计的介绍和分析,展现了机器人技术的发展动态和应用前景,对于推动机器人技术在工业生产中的应用具有重要的参考价值。希望本文能够对机器人技术领域的研究和发展提供一定的参考和借鉴,为机器人技术的进一步提升贡献力量。

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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。
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