摘 要

在六自由度機(jī)器人群體中，關(guān)節(jié)型機(jī)器人以工作范圍大、動(dòng)作靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、能抓取靠近機(jī)座的物體等特點(diǎn)備受設(shè)計(jì)者和使用者的青睞。本課題設(shè)計(jì)的六自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人既可以用于實(shí)際生產(chǎn)，也可以用于教學(xué)和科研。用于實(shí)際生產(chǎn)既可以執(zhí)行點(diǎn)位控制下的操作也可以執(zhí)行連續(xù)軌跡控制下的操作，用于教學(xué)和科研使用戶或第三方不僅能夠了解機(jī)器人的組成和運(yùn)行原理，而且可以做進(jìn)一步的研發(fā)，所以本課題研究具有廣泛的實(shí)際意義和應(yīng)用前景。為滿足該機(jī)器人操作內(nèi)容柔性化的需求，本文進(jìn)行了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究。
本課題從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)可行方案進(jìn)行了充分論證，用solidworks和AutoCAD等軟件設(shè)計(jì)出了機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用D-H方法進(jìn)行了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，采用關(guān)節(jié)空間法和笛卡兒空間法詳細(xì)規(guī)劃了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡。對(duì)機(jī)器人的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和分析，并重點(diǎn)描述了數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)的工作原理，即整個(gè)控制系統(tǒng)以數(shù)控系統(tǒng)為中心，使各個(gè)軸能統(tǒng)一協(xié)調(diào)的工作，以實(shí)現(xiàn)電氣控制。


關(guān)鍵詞：機(jī)器人，機(jī)械設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)分析，軌跡規(guī)劃，電氣控制

















ABSTRACT

In the group of six degrees of freedom robots,the articulated robot is be cared by designer and user for its broad work range,flexible movement,compact structure,catching the object near the machine plinth.The six degrees of freedom articulated robot the article designed can be used not only in the practical production but also in the teaching and science research.It can carry out the point-to-point control,as well as continuous path control in the practical production.The users and the third party can comprehend the composition and run theory of robot and can further study in the teaching and science research.So the article’s study has broad factual meaning and application prospects.The article studies correlative key technologies to fulfill the robot requirement in operation contents flexibility.
After demonstrating the feasibility of robot mechanics,the article have designed the robot’s entity structure with SolidWorks and Auto CAD and otherwise software from the matter of fact,analysed the robot’s motion with D-H methodology,planed the robot motion path detailedly with the method of joint space and method of Descartes space. The author has performed the further research and analysis for robots, which focuses on describing the design of control system of the machine. NC system is the centralization of the whole control system; Axes can be operated coordinately and uniformly so as to realize electric control.


Key words：Robot, Mechanic Design, Kinematics, Trajectory planning, Electric Control












目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 III
1 緒論 1
1.1引言 1
1.2 國內(nèi)外機(jī)器人研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 國外機(jī)器人研究現(xiàn)狀 1
1.2.2 國內(nèi)機(jī)器人研究現(xiàn)狀 2
1.2.3機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 3
1.2.4機(jī)器人軌跡規(guī)劃研究的現(xiàn)狀與意義 3
1.3 本文研究的意義及主要內(nèi)容 4
1.3.1 本文研究目的和意義 4
1.3.2本文主要研究內(nèi)容和工作 5
2 機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.1 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 6
2.2 與機(jī)器人有關(guān)的概念 6
2.3 機(jī)器人的工作要求 7
2.4 機(jī)器人結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 8
2.4.1 機(jī)器人手臂設(shè)計(jì) 8
2.4.2 機(jī)器人手腕設(shè)計(jì) 11
2.4.3 機(jī)器人整體構(gòu)型 12
2.4.4 機(jī)器人整體模型圖 13
2.5 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方案的對(duì)比分析及選擇 13
2.6 機(jī)器人力矩及慣量匹配核算 14
2.6.1 (擺頭及轉(zhuǎn)腕) 力矩及慣量匹配核算 14
2.6.2 （轉(zhuǎn)頭）力矩及慣量匹配核算 16
2.6.3 （小臂）力矩及慣量匹配核算 16
2.6.4 （大臂）力矩及慣量匹配核算 18
2.6.5 （轉(zhuǎn)盤）力矩及慣量匹配核算 19
2.7 本章小結(jié) 21
3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及其軌跡規(guī)劃 22
3.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 22
3.1.1 概述 22
3.1.2 連桿參數(shù)和連桿坐標(biāo)系 23
3.1.3運(yùn)動(dòng)學(xué)正解 24
3.1.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解 26
3.2 機(jī)器人軌跡規(guī)劃 29
3.2.1 概述 29
3.2.2 機(jī)器人軌跡規(guī)劃方法 30
3.3 本章小結(jié) 34
4 機(jī)器人的電氣設(shè)計(jì) 35
4.1 機(jī)器人數(shù)控系統(tǒng)的選擇 35
4.1.1 “世紀(jì)星”HNC21-MD數(shù)控系統(tǒng)CNC工作原理 36
4.1.2 “世紀(jì)星”HNC-21數(shù)控裝置接口功能 37
4.2 機(jī)器人伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38
4.2.1 交流伺服系統(tǒng)的基本工作原理 38
4.2.2 交流伺服電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng) 39
4.3 機(jī)器人強(qiáng)電回路電氣設(shè)計(jì)及選型 40
4.3.1常用電器元件的選擇 40
4.3.2 強(qiáng)電回路電氣原理圖的設(shè)計(jì) 42
5 全文總結(jié) 43
5.1本文取得的結(jié)果 43
5.2 存在的問題和改進(jìn)意見 43
致 謝 44
參 考 文 獻(xiàn) 45
附錄 46