摘 要

    在當今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，工業(yè)機器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認同并采用。工業(yè)機器人的技術(shù)水平和應用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平，目前，工業(yè)機器人主要承擔著焊接、噴涂、搬運以及堆垛等重復性并且勞動強度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。
本文將設(shè)計一臺四自由度的工業(yè)機器人，用于給沖壓設(shè)備運送物料。首先，本文將設(shè)計機器人的底座、大臂、小臂和機械手的結(jié)構(gòu)，然后選擇合適的傳動方式、驅(qū)動方式，搭建機器人的結(jié)構(gòu)平臺；在此基礎(chǔ)上，本文將設(shè)計該機器人的控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集卡和伺服放大器的選擇、反饋方式和反饋元件的選擇、端子板電路的設(shè)計以及控制軟件的設(shè)計，重點加強控制軟件的可靠性和機器人運行過程的安全性，最終實現(xiàn)的目標包括：關(guān)節(jié)的伺服控制和制動問題、實時監(jiān)測機器人的各個關(guān)節(jié)的運動情況、機器人的示教編程和在線修改程序、設(shè)置參考點和回參考點。

關(guān)鍵詞：機器人，示教編程，伺服，制動

ABSTRACT

  In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the  production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the  automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by  enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.
In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to  carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point.

KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake

目 錄
第1章 緒論……………………………………………………………………  3
1.1 機器人概述……………………………………………………………  4
1.2 機器人的歷史、現(xiàn)狀…………………………………………………  4
1.3 機器人的發(fā)展趨勢……………………………………………………  4
第2章 機器人實驗平臺介紹及機械手的設(shè)計……………3
2.1自由度及關(guān)節(jié)…………………………………………………………… 4
2.2 基座及連桿……………………………………………………………  4
2.2.1 基座……………………………………………………………… 7
2.2.2 大臂……………………………………………………………… 7
2.2.3 小臂……………………………………………………………… 7
2.3 機械手的設(shè)計……………………………………………………………4
2.4 驅(qū)動方式…………………………………………………………………4
2.5 傳動方式…………………………………………………………………4
2.6 制動器……………………………………………………………………4
第3章 控制系統(tǒng)硬件……………………………………………………………4
 3.1 控制系統(tǒng)模式的選擇……………………………………………………4
3.2 控制系統(tǒng)的搭建……………………………………………………… 4
3.2.1 工控機……………………………………………………………4
3.2.2 數(shù)據(jù)采集卡………………………………………………………4
3.2.3 伺服放大器………………………………………………………4
3.2.4 端子板…………………………………………………………… 4
3.2.5電位器及其標定………………………………………………… 4
3.2.6電源……………………………………………………………… 4
第4章 控制系統(tǒng)軟件………………………………………………………… 4
4.1預期的功能…………………………………………………………… 4
4.2 實現(xiàn)方法………………………………………………………………4
4.2.1實時顯示各個關(guān)節(jié)角及運動范圍控制 ………………………4
4.2.2直流電機的伺服控制………………………………………………4
4.2.3電機的自鎖…………………………………………………………4
4.2.4示教編程及在線修改程序…………………………………………4
4.2.5設(shè)置參考點及回參考點……………………………………………4
第5章 總結(jié)……………………………………………………………………… 4
5.1 所完成的工作………………………………………………………… 4
5.2 設(shè)計經(jīng)驗……………………………………………………………… 4
5.3 誤差分析……………………………………………………………… 4
5.4 可以繼續(xù)探索的方向………………………………………………… 4
致 謝……………………………………………………………………………… 4
參考文獻…………………………………………………………………………  4