"DOF SCARA机器人结构设计与运动模拟:现状与展望"

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0 下载量 122 浏览量 更新于2024-02-29 收藏 1013KB DOC 举报
DOF SCARA机器人是一种具有四自由度的机器人结构,其设计与运动模拟是机器人技术领域的重要研究内容。机器人技术综合了计算机、控制理论、机构学、信息和传感技术、人工智能和仿生学等多门学科,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的高新技术。DOF SCARA机器人的结构设计与运动模拟对于提高国家工业自动化水平具有重要意义。国家工业自动化水平的提高,将促进各个工业领域的发展和提升制造业能力。 工业机器人在汽车工业、电器制造业、化工业,以及食品、制药、器械、航空航天及金属加工等方面有着广泛的应用。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,向大、异、薄、软、窄、厚等难加工领域深化、扩展。同时,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。 DOF SCARA机器人系统可按功能分为下面四个部分:机械本体和执行机构,控制器,伺服驱动系统和检测传感装置。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。控制器主要负责机器人的动作控制,伺服驱动系统用于驱动机器人完成各种动作,检测传感装置则用于感知机器人周围环境的情况。 DOF SCARA机器人结构设计方面,需要考虑机械本体的结构强度、刚度和重量,以确保机器人能够承受各种工作条件下的负载并保持稳定。同时,执行机构的设计要求快速、精准、可靠,以保证机器人能够完成各种复杂的动作。此外,还需要考虑机械本体的制造成本和加工难度,以及材料的选取和加工工艺。 运动模拟是对机器人工作过程中的运动学和动力学行为进行模拟和分析。通过运动模拟,可以评估机器人的动作性能,包括运动范围、速度、加速度、姿态稳定性等,为机器人的设计和优化提供重要参考。在DOF SCARA机器人的运动模拟中,需要考虑机械本体和执行机构的运动学和动力学特性,以及控制系统的响应特性。 因此,DOF SCARA机器人结构设计与运动模拟是机器人技术领域的重要研究内容,对于提高国家工业自动化水平、推动各个工业领域的发展和提升制造业能力具有重要意义。随着机器人技术的不断发展和应用领域的不断扩展,DOF SCARA机器人的结构设计与运动模拟将继续成为工程技术领域的研究热点。
2023-02-27 上传
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。