畢業(yè)設(shè)計平面關(guān)節(jié)型機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 題目： 平面關(guān)節(jié)型機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 　　　　　　　　 姓 名：　　 　　　　 指導教師：　　　　　　　　 專 業(yè)： 　　　　　　 22 / 27文檔可自由編輯打印 摘 要 平面關(guān)節(jié)型機械手采用兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié)；兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制前后左右運動，而移動關(guān)節(jié)則實現(xiàn)上下運動，它的縱截面為矩形的回轉(zhuǎn)體，縱截面高為移動關(guān)節(jié)的行程長，兩回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角

2、的大小決定回轉(zhuǎn)體截面的大小、形狀[11]。 能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 關(guān)鍵詞：機械手 ，軸承 ，汽缸  ABSTRACT Selective Compliance Assembly Robot Arm have two slew joints and one move joints ; two slew joints control the mov

3、ing of the front and back left and right , the move joints control the moving of up and down , the vertical section is a rectangle slew , the high of the vertical section is move joints’ journey , the move angle of the two slew joints decide the big and small and figure of the vertical section .

4、 Mechanical hand, is also called from begins, auto hand can imitate the manpower and arms certain holding function, with by presses the fixed routine to capture, the transporting thing OR operation tools automatic operation installment. It may replace persons strenuous labor to realize the product

5、ion mechanization and the automation, can operate under the hostile environment protects the personal safety, thus widely applies in departments and so on machine manufacture, metallurgy, electron, light industry and atomic energy. Key words: manipulator, axletree , cylinder

6、 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 總體設(shè)計 1 1.1 平面關(guān)節(jié)型機器人的技術(shù)參數(shù) 2 1.2 平面關(guān)節(jié)型機器人的結(jié)構(gòu)特點 2 第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 2.1 設(shè)計時要注意的問題 3 2.2 零件的計算 3 2.3 夾緊力的計算 3 第3章 移動關(guān)節(jié)的設(shè)計計算 6 3.1驅(qū)動方式的比較 6 3.2汽缸的設(shè)計 7 第4章 小臂設(shè)計 9 4.1 設(shè)計時注意的問題 9 4.2 小臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計 9 4.3 軸的設(shè)計計算 10 4.4 軸承的選擇 10 4.5 軸承摩擦力矩的計算 11 4.6 驅(qū)動選擇和控制 12 第5章 大臂

7、設(shè)計 14 5.1 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 14 5.2 軸的設(shè)計計算 14 5.3軸承的選擇 15 5.4 軸承摩擦力矩的計算 16 5.5 伺服系統(tǒng)的選擇和控制 17 第6章 機身設(shè)計 18 6.1 設(shè)計時注意的問題 18 小 結(jié) 19 參考文獻 21 致 謝 22 第1章 總體設(shè)計 工業(yè)機械手是一種模仿人手部分動作，按照預先設(shè)定的程序，軌跡或其他要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置。它在二十世紀五十年代就已用于生產(chǎn)，是在自動上下料機構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種機械裝置，開始主要用來實現(xiàn)自動上下料和搬運工件，完成單機自動化和生產(chǎn)線自動化，隨著應用范圍的不段

8、擴大，現(xiàn)在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。實踐證明它可以代替人手的繁重勞動，減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率[12] 工業(yè)機器人的總體結(jié)構(gòu)類型可分為直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型和關(guān)節(jié)型四種。其中, 由于關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)動作靈活, 操作機占地面積小, 具有較大的操作空間, 應用比較廣泛, 因此, 本文也以多關(guān)節(jié)工業(yè)機器人作為研究對象。從常規(guī)體系結(jié)構(gòu)的角度來看, 多關(guān)節(jié)機器人應該由機器人執(zhí)行機構(gòu)( 操作機) 、電氣控制系統(tǒng)、作業(yè)環(huán)境以及人機接口等部分組成。 日本開發(fā)的SCARA平面關(guān)節(jié)式機器人是目前使用最廣泛的機器人。它專門用于垂直安裝作業(yè)，共有四個關(guān)節(jié)：三個水平轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和一個垂直

9、滑動關(guān)節(jié)。機器人能抓取元部件在水平方向定位，在垂直方向進行插入作業(yè)。它的平面轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)可以“放松”，使插入元件時可以順應孔的位置作微小調(diào)整，具有柔順性，但其只能糾正側(cè)向誤差，適合于“上下”安裝的裝配任務。SCARA裝配機器人有較大的工作區(qū)域，使進料更容易。 平面關(guān)節(jié)型又稱為SCARA型，即選擇柔性組合機器人臂（Selective Compliance Assembly RobotArm）。SCARA型工業(yè)機器人最早由Makino于20世紀70年代后期研制成功，是具有選擇柔順性的平面關(guān)節(jié)型機器人，其所有轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的軸線都是與立柱平行的，其顯著特點是：運動速度快、重合定位精度高。因為其結(jié)構(gòu)的關(guān)系，機

10、器人在垂直方向剛性很好，但在水平方向卻有較好的柔性，因而有助于插裝作業(yè)，所以SCARA型機器人廣泛應用于裝配、搬運等行業(yè)領(lǐng)域中，并成了裝配機器人的主流機型。SCARA機器人為平面關(guān)節(jié)型的機器人[9]。 總體設(shè)計的任務：包括進行機械手的運動設(shè)計，確定主要工作參數(shù)，選擇驅(qū)動系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后繪出方案草圖。 1.1 平面關(guān)節(jié)型機器人的技術(shù)參數(shù) 主要技術(shù)參數(shù)見表1-1 表1-1 機械手類型 平面關(guān)節(jié)型 抓取重量 2.2Kg 自由度 3個（2個回轉(zhuǎn)1個移動） 大臂 長400mm，回轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)角240，異步電機驅(qū)動 單片機控制 小臂 長400mm，回轉(zhuǎn)

11、運動，回轉(zhuǎn)角240，異步電機驅(qū)動 單片機控制 移動關(guān)節(jié) 氣缸驅(qū)動 行程開關(guān)控制 手指 氣缸驅(qū)動 行程開關(guān)控制 1.2 平面關(guān)節(jié)型機器人的結(jié)構(gòu)特點 平面關(guān)節(jié)型機器人的結(jié)構(gòu)特點如圖1.2.1所示: 圖1.2.1 機械臂 1.底座 2.大臂 3.電機 4.小臂 5.腕部（回轉(zhuǎn)） 6.腕部（升降） 第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 工業(yè)機械手的手部是用來抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速、準確和牢靠程度都將直接影響到工業(yè)機械手的工作性能，它是工業(yè)機械手的關(guān)鍵部件之一[1]。 2.1 設(shè)計時要注意的問題 設(shè)計時要注意的問題

12、： (1) 手指應有足夠的夾緊力，為使手指牢靠的夾緊工件，除考慮夾持工件的重力外，還應考慮工件在傳送過程中的動載荷。 (2) 手指應有一定的開閉范圍。其大小不僅與工件的尺寸有關(guān)，而且應注意手部接近工件的運動路線及其方位的影響[2]。 (3) 應能保證工件在手指內(nèi)準確定位。 (4) 結(jié)構(gòu)盡量緊湊重量輕，以利于腕部和臂部的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (5) 根據(jù)應用條件考慮通用性[4]。 2.2 零件的計算 其中g(shù)取10 取G=23（N） 2.3 夾緊力的計算： 2.3.1 f為手指與工件的靜摩擦系數(shù)，工件材料為40號鋼，手指為鋼材，查參考文獻[8]表2-5 f=0.15

13、所以 取N=40（N） 驅(qū)動力的計算 圖2.3.1驅(qū)動力的計算 為斜面傾角，，為傳動機構(gòu)的效率，這里為平摩擦傳動， 查參考文獻[8]表2-2 這里取 0.85 所以 取p=55(N) 2.3.2 活塞手抓重量的估算 r為桿的半徑，h為長度，g取10 2.3.3 汽缸的設(shè)計 因為氣壓工作壓力較低，對氣動組件的材質(zhì)和精度要求較液壓底，無污染，動作迅速反映快，維護簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動[5]。 汽缸內(nèi)型選擇，由于行程短，選單作用活塞汽缸，借彈簧復位。 汽缸的計算 氣壓缸內(nèi)徑D的計算 按《液壓傳動與氣壓傳動》公式 13-1

14、 D為汽缸的內(nèi)徑(m)，P為工作壓力（Pa）,為負載率，負載率與汽缸工作壓力有關(guān)，取，查《液壓傳動與氣壓傳動》表13-2 由于汽缸垂直安裝， 所以取P=0.3。 按《液壓傳動與氣壓傳動》表13-3圓整取32mm. 活塞桿直徑d的計算 一般，此選0.2 mm 按《液壓傳動與氣壓傳動》表13-4 圓整取8mm 汽缸壁厚的計算 按《液壓傳動與氣壓傳動》表13-5查得 彈簧力的F的計算 第3章 移動關(guān)節(jié)的設(shè)計計算 3.1驅(qū)動方式的比較 機械手的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓驅(qū)動，氣壓驅(qū)動，電機驅(qū)動，和機械傳動四

15、種。一臺機械手可以只用一種驅(qū)動，也可以用幾種方式聯(lián)合驅(qū)動[3]。 各種驅(qū)動的特點見表3-1。 表3-1 比較內(nèi) 容 驅(qū)動方式 機械傳動 電機 驅(qū)動 氣壓傳動 液壓傳動 異步電機，直流電機 步進或伺服電機 輸出力矩 輸出力矩較大 輸出力可較大 輸出力矩較小 氣體壓力小，輸出力矩小，如需輸出力矩較大，結(jié)構(gòu)尺寸過大 液體壓力高，可以獲得較大的輸出力 控制性能 速度可高，速度和加速度均由機構(gòu)控制，定位精度高，可與主機嚴格同步 控制性能較差，慣性大，步易精確定位 控制性能好，可精確定位，但控制系統(tǒng)復雜 可高速，氣體壓縮性大，阻力效果差，沖擊較嚴重，精確定位較困難

16、，低速步易控制 油液壓縮性小，壓力流量均容易控制，可無級調(diào)速，反應靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 體積 當自由度多時，機構(gòu)復雜，體積液較大 要油減速裝置，體積較大 體積較小 體積較大 在輸出力相同的條件下體積小 維修使用 維修使用方便 維修使用方便 維修使用較復雜 維修簡單，能在高溫，粉塵等惡劣環(huán)境種使用，泄漏影響小 維修方便，液體對溫度變化敏感，油液泄漏易著火 應用范圍 適用于自由度少的專用機械手，高速低速均能適用 適用于抓取重量大和速度低的專用機械手 可用于程序復雜和運動軌跡要求嚴格的小型通用機械手 中小型專用通用機械手都有 中小型專用通用機械手都有，特別時

17、重型機械手多用 成本 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，一般工廠可以自己制造 成本低 成本較高 結(jié)構(gòu)簡單，能源方便，成本低 液壓元件成本較高，油路也較復雜 3.2汽缸的設(shè)計 因為氣壓工作壓力較低，對氣動組件的材質(zhì)和精度要求較液壓底，無污染，動作迅速反映快，維護簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動[6]。 汽缸內(nèi)型選擇：因為活塞行程較長，往復運動，所以選雙作用單活塞汽缸，利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動。 初選活塞桿直徑d=12mm，估算其重量 取5N 取80N 氣壓缸內(nèi)徑D的計算 按《液壓傳動與氣壓傳動》公式 13-1 D為汽

18、缸的內(nèi)徑(m)，P為工作壓力（Pa）,為負載率，負載率與汽缸工作壓力有關(guān)，取，查《液壓傳動與氣壓傳動》表13-2 由于汽缸垂直安裝，所以取P=0.3。一般，此選0.3 按《液壓傳動與氣壓傳動》表13-3圓整取40mm. 一般，此選0.3 mm 汽缸壁厚的計算 按《液壓傳動與氣壓傳動》表13-5查得 汽缸重量的計算 其中：R為汽缸外徑，r為汽缸內(nèi)徑，h為汽缸長度，g取10，為汽缸材料密度 取25N 第4章 小臂設(shè)計 臂部是機械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支撐手部和腕部，主要用來改變工件的位置。手部在空間的活

19、動范圍主要取決于臂部的運動形式[7]。 4.1 設(shè)計時注意的問題 (1) 剛度要好，要合理選擇臂部的截面形狀和輪廓尺寸，空心桿比實心桿剛度大的多，常用鋼管做臂部和導向桿，用槽鋼左支撐板，以保證有足夠的剛度[8]。 (2) 偏重力矩要小，偏重力矩時指臂部的總重量對其支撐或回轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的力矩。 (3) 重量要輕，慣量要小，為了減輕運動時的沖擊，除采取緩沖外，力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，以減少慣性力。 (4) 導向性要好。 4.2 小臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計 選45號鋼。,小臂長為400mm。 較核：（N） 取120N 其受力如圖4.2.1: 圖4.2.1 小臂的受力圖 F=1

20、20+105=225（N） 按《材料力學》公式5.11 其中h為鋼的高度，b為鋼的寬，F(xiàn)s為所受的力。 所以 所以選45號鋼合適。 4.3 軸的設(shè)計計算 材料為45號鋼，受力如圖4.3.1: 圖4.3.1大軸的受力 驗算： F=660N 為保證安全，選擇軸直徑30mm。 4.4 軸承的選擇 因為上軸承只受徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用角接觸球軸承， 按參考文獻[8]表9-6－1（GB 297-84）選7304E， d=30mm e=

21、0.3 軸承的校核 因為此處軸承做低速的擺動，所以其失效形式是，接觸應力過大，產(chǎn)生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形），按軸承靜載能力選擇的公式為： 《機械設(shè)計》13-17 其中為當量靜載荷，為軸承靜強度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條件。 按《機械設(shè)計》表3-8 作擺動運動軸承,沖擊及不均勻載荷,此處1.5. 上軸承受純徑向載荷, 所以 因此軸承合適. 下軸承受徑向和軸向載荷, R為徑向載荷 A為軸向載荷 X Y分別為徑向軸向載荷系數(shù)，其值按《機械設(shè)計》表13－5查取 因為 所以 所以 因此軸承合適 小軸承受力很小，所以不用教核

22、4.5 軸承摩擦力矩的計算： 如果 （C為基本額定動載荷，P為所受當量動載荷），可按《機械設(shè)計手冊》第二版 (16.1-13)公式: 估算 其中:為滾動軸承摩擦因數(shù)，F(xiàn)為軸承載荷，d為軸承內(nèi)徑。 查表《機械設(shè)計手冊》第二版 表16.1-29得 ，所以也可以用此公式估算 所以 查表《機械設(shè)計手冊》第二版 表16.1-29得， ，所以也可以用此公式估算 所以 取0.1 4.6 驅(qū)動選擇和控制 因為所需驅(qū)動力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，體積小，重量輕，防護等級

23、為IP44,廣泛用在小型機床、化工、紡織、醫(yī)療器械上的YS系列三相異步電動機。 其主要技術(shù)參數(shù)如下： 型號：YS8024 功率：0.75 轉(zhuǎn)速：1400 電流：2 電壓：380 效率：75.5 功率因素：0.75 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：2.3 額定轉(zhuǎn)矩：6 堵轉(zhuǎn)電流：6 主要尺寸：總長300mm，凸緣直徑120mm，電動機外圓直徑80mm。 該機械臂采用步進電機做驅(qū)動器件，對機械臂的運動控制也就是對步進電機的分布式控制。它可以采用開環(huán)和閉環(huán)的方式。閉環(huán)控制可以使機械臂的運動和輸入的指令期望的運動參數(shù)盡可能的吻合，但是控制部分和機械部分的結(jié)構(gòu)相對復雜。開環(huán)控制方式就比較

24、簡單，而且在滿足電機不失步的情況下，電機的定位精度很高。因此機械臂懂得驅(qū)動控制可以采用開環(huán)控制，其開環(huán)控制系統(tǒng)模塊如圖。 圖4.6.1 開環(huán)控制系統(tǒng)模塊 PC主機通過RS232串口發(fā)送計時器參數(shù)和其他的控制參數(shù)，單片機控制器按照PC發(fā)送的參數(shù)通過驅(qū)動模塊驅(qū)動步進電機的運行。進而實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)機械臂的控制。驅(qū)動模塊可以選用集成芯片UCN5804B，它集成了包括：環(huán)形分配器，電流控制器，保護電路，放大驅(qū)動電路。結(jié)構(gòu)簡單可靠，同時用戶自己也可以設(shè)計各種電路對電機進行控制驅(qū)動。

25、 第5章 大臂設(shè)計 5.1 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 選45號鋼。,小臂長為400mm。 較核：（N） 取140N 其受力如圖5.1.1: 圖5.1.1 大臂的受力圖 F=75+120+140=335（N） 按《材料力學》公式5.11 其中h為鋼的高度，b為鋼的寬，F(xiàn)s為所受的力。 所以 所以選45號鋼合適。 5.2 軸的設(shè)計計算 材料為45號鋼。 其受力如圖5.2.1: 圖5.2.1軸的受力圖 驗算： F=1765N

26、 為保證安全，選擇軸最小直徑32mm。 5.3軸承的選擇 大軸軸承的選擇：因為上軸承只受徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用角接觸球軸承，按參考文獻[8]表9-6－1（GB 297-84）選7304E，d=50mm e=0.3 軸承的校核 因為此處軸承做低速的擺動，所以其失效形式是，接觸應力過大，產(chǎn)生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形），按軸承靜載能力選擇的公式為： 《機械設(shè)計》13-17 其中為當量靜載荷，為軸承靜強度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條件。按《機械設(shè)計》表3-8 作擺動運動軸承,沖擊及不均勻載荷,此處1

27、.5. 上軸承受純徑向載荷, 所以 因此軸承合適. 下軸承受徑向和軸向載荷, R為徑向載荷 A為軸向載荷 X Y分別為徑向軸向載荷系數(shù)，其值按《機械設(shè)計》表13－5查取 因為 所以 所以 因此軸承合適 小軸承受力很小，所以不用教核 5.4 軸承摩擦力矩的計算 如果 （C為基本額定動載荷，P為所受當量動載荷），可按《機械設(shè)計手冊》第二版 (16.1-13)公式: 估算 其中:為滾動軸承摩擦因數(shù)，F(xiàn)為軸承載荷，d為軸承內(nèi)徑。 查表《機械設(shè)計手冊》第二版 表16.1-29得， ，所以也可以用此公式估算 所以 查表《機械設(shè)計手

28、冊》第二版 表16.1-29得， ，所以也可以用此公式估算 所以 取0.1 5.5 驅(qū)動系統(tǒng)的選擇和控制 因為所需驅(qū)動力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，體積小，重量輕，防護等級為IP44,廣泛用在小型機床、化工、紡織、醫(yī)療器械上的YS系列三相異步電動機。 其主要技術(shù)參數(shù)如下： 型號：YS8024 功率：0.75 轉(zhuǎn)速：1400 電流：2 電壓：380 效率：75.5 功率因素：0.75 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：2.3 額定轉(zhuǎn)矩：6 堵轉(zhuǎn)電流：6 主要尺寸：總長300mm，凸緣直徑120mm，電動機外圓直徑80mm。 該機械臂采用步進電機做驅(qū)

29、動器件，對機械臂的運動控制也就是對步進電機的分布式控制。它可以采用開環(huán)和閉環(huán)的方式。閉環(huán)控制可以使機械臂的運動和輸入的指令期望的運動參數(shù)盡可能的吻合，但是控制部分和機械部分的結(jié)構(gòu)相對復雜。開環(huán)控制方式就比較簡單，而且在滿足電機不失步的情況下，電機的定位精度很高。因此機械臂懂得驅(qū)動控制可以采用開環(huán)控制，其開環(huán)控制系統(tǒng)模塊如圖4.6.1。 圖4.6.1 開環(huán)控制系統(tǒng)模塊 PC主機通過RS232串口發(fā)送計時器參數(shù)和其他的控制參數(shù)，單片機控制器按照PC發(fā)送的參數(shù)通過驅(qū)動模塊驅(qū)動步進電機的運行。

30、進而實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)機械臂的控制。驅(qū)動模塊可以選用集成芯片UCN5804B，它集成了包括：環(huán)形分配器，電流控制器，保護電路，放大驅(qū)動電路。結(jié)構(gòu)簡單可靠，同時用戶自己也可以設(shè)計各種電路對電機進行控制驅(qū)動。 第6章 機身設(shè)計 機身是支承臂部的部件，升降，回轉(zhuǎn)和俯仰運動機構(gòu)等都可以裝在機身上。主要由兩部分組成，外殼和軸承套。外殼材料采用45鋼。底座的軸承可以承受軸向和徑向的力，這樣避免了電機過載。電機安裝在端蓋上，結(jié)構(gòu)簡單，加工安裝方便，材料用質(zhì)輕強度好的鋁合金。位于軸承套底部的電機通過對軸的驅(qū)動，從而帶動了和軸固接的大臂的轉(zhuǎn)動。

31、 圖6.1 底座 1.軸 2.軸承套 3.軸承 4.外殼 5.緊定螺釘 6.端蓋 7.電機 6.1 設(shè)計時注意的問題 (1) 要有足夠的剛度和穩(wěn)定性。 (2) 運動要靈活，升降運動的導套長度不宜過短，否則可能產(chǎn)生卡死現(xiàn)象；一般要有導向裝置。 (3)結(jié)構(gòu)布置要合理，便于裝修。 由于此設(shè)計要求為三個自由度，所以此處無運動要求，只用來支承。只要剛度能滿足就行了，高度可根據(jù)自動線的高低確定。 小 結(jié) 機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計對整個控制系統(tǒng)的性能有很大的影響，因

32、此其結(jié)構(gòu)的合理與精心設(shè)計是整個控制系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵之一。在結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計中，還要考慮各部分的彈性變形、摩擦、間隙和傳動誤差等問題。本文設(shè)計的機械臂機構(gòu)簡單，較容易控制。可以應用在機器人控制試驗和教學等領(lǐng)域；加上合適的機械手爪還可以組成控制精度更高、系統(tǒng)更穩(wěn)定的閉環(huán)機器人控制系統(tǒng)。基于成本及精度等的考慮，可選擇電位器實現(xiàn)位置的反饋。 如今SCARA機器人還廣泛應用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。它的主要職能是搬取零件和裝配工作。它的第一個軸和第二個軸具有轉(zhuǎn)動特性，第三和第四個軸可以根據(jù)工作的需要的不同，制造成相應多種不同的形態(tài)，并且一個具有轉(zhuǎn)動、另一個具有線性移動的

33、特性。由于其具有特定的形狀，決定了其工作范圍類似于一個扇形區(qū)域。 隨著計算機技術(shù)，微電子技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，裝配機器人也得到飛速發(fā)展。當前國際機器人界都在加大科研力度，進行機器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化，多樣化方向發(fā)展。一些公司通過有限元分析，模態(tài)分析及仿真設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法的運用，機器人操作機已實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計。以德國KUKA公司為代表的機器人公司，已將機器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu)，拓展了機器人工作范圍，加之輕質(zhì)鋁合金材料的應用，大大提高了機器人性能；同時機械結(jié)構(gòu)向模塊化可重構(gòu)化發(fā)展，例如關(guān)節(jié)模塊中伺服電機，減速器，監(jiān)測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊，連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器

34、人整機，國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問世。 由于機器人技術(shù)發(fā)展水平的不平衡，各個國家對機器人發(fā)展有不同理解，但從技術(shù)先進性來看，在這一領(lǐng)域，代表國際發(fā)展趨勢的裝配機器人研究方向主要有： 直接驅(qū)動裝配機器人：傳統(tǒng)機器人都要通過減速裝置達到降速并提高輸出力矩，這些傳動鏈會增加系統(tǒng)功耗,慣量，誤差等，并降低系統(tǒng)可靠性。為了減少關(guān)節(jié)慣性，實現(xiàn)高速，精密，大負載及高可靠性，一種趨勢是采用高扭矩低速電機直接驅(qū)動。 智能裝配機器人：裝配機器人的一個目標是實現(xiàn)工作自主，因此要利用知識規(guī)劃，專家系統(tǒng)等人工智能研究領(lǐng)域成果，并開發(fā)出智能型自主移動裝配機器人，能在各種裝配工作站工作。 并聯(lián)機器人：傳統(tǒng)

35、機器人采用連桿和關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，而并聯(lián)機器人具有非累積定位誤差，執(zhí)行機構(gòu)的分布得到改善，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性提高，承載能力增加等優(yōu)點，而且其逆位置問題比較直接，奇異位置相對較少，所以近些年倍受重視。 協(xié)作裝配機器人：隨著裝配機器人應用領(lǐng)域的擴大，對裝配機器人也提出一些新要求。如多機器人之間的協(xié)作，同一機器人雙臂的協(xié)作，甚至人與機器人的協(xié)作，這對于重型或精密裝配任務非常重要。 可以預見的是，當機器人正在深入到自動化生產(chǎn)的各個領(lǐng)域中時，SCARA機器人還將繼續(xù)領(lǐng)帶潮流。 參考文獻 [1]周伯英.《工業(yè)機器人設(shè)計》[M]

36、 . 機械工業(yè)出版社， 1995，45-46 [2]龔振幫.《機器人機械設(shè)計》[M]. 電子工業(yè)出版社 ，1995，222-224 [3]藤森洋三.《機構(gòu)設(shè)計》[M] .機械工業(yè)出版社 ，1990，119-120 [4]加藤一郎.《機械手圖冊》[M].上?？萍汲霭嫔?，1989，33-35 [5]成大先.《機械設(shè)計圖冊》（5）[M] .化學工業(yè)出版社 ，1999，88-90 [6]劉鴻文.《材料力學》[M] .高等教育出版社 ，1991，77-81 [7]濮良貴 紀名剛.《機械設(shè)計》[M] .高等教育出版社 ，1995，56-78 [8]周開勤.《機械零件手冊》 [M] .高

37、等教育出版社 ，1993，34-44 [9]許果，王峻峰等.一種基于SCARA機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].機器人技術(shù)，2005，（4）：65-66 [10]付宜利,潘博,李康. 內(nèi)窺鏡操作機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動學仿真[J]. 機械設(shè)計，2007，(01)：62-65 [11]陳曉勇. 機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 機械研究與應用，2004，(01)，17（1）：53-54 [12]張衛(wèi)鋒,樊炳輝. 新型變形移動機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析[J]. 現(xiàn)代機械，2006，(05)：66-67 [13]陳曉勇. 機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 四川工業(yè)學院學報，2004，(01)，23（1）：20-21 [1

38、4]Amir-A. Amiri-M, " Modelling and control of a SCARA robot using quantitative feedback theory", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part I, Journal of Systems and Control Engineering, 2009, 223(7) [15]Serhan Yamacli；Huseyin Canbolat, " Simulation of a SCARA robot with PD and le

39、arning controllers," Simulation Modelling Practice and Theory, 2008, 16(9) [16]Voglewede, P.；Smith, A；Monti, A., “Dynamic Performance of a SCARA Robot Manipulator With Uncertainty Using Polynomial Chaos Theory ” , IEEE Transactions on Robotics, 2009, 25(1) [17]M. Taylan Das；L. Canan Dulger, “Mathe

40、matical modelling, simulation and experimental verification of a scara robot”, Simulation modelling practice and theory, 2005, 13(3) [18]M. T. Das；L. C. Dulger, " CONTROL OF A SCARA ROBOT: PSO-PID APPROACH", Control and Intelligent Systems, 2010, 38(1) 致 謝 畢業(yè)設(shè)計是學生綜合學習的一個難得機會，同時也是檢驗我這幾年學習水平的一次機會。在這次做畢業(yè)設(shè)計的過程中，我獲益匪淺。它讓我把大學幾年來所學的知識做了一次系統(tǒng)的復習，把之前有所遺忘的知識又加深了印象，對于專業(yè)知識的掌握更加牢靠，同時由于每個人做的題目都不相同，每個人必須學會自主學習，研究，提高了我獨立分析問題和解決問題的能力，也使我學會怎樣更好的利用圖書館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運用資料，還使我學會如何與同學共同討論問題。但是在設(shè)計過程中也遇到很多問題，如設(shè)計綜合考慮不夠周全，還有一些細節(jié)方面考慮不夠仔細。不過通過反復的修改和改進，我對設(shè)計的認識有了進一步的提高，這對我以后的工作有很大的幫助,今后我會在工作中不斷的學習,努力的提高自己的水平。