教學機器人本體設計及其關鍵技術研究.pdf

1、近二十年來，機器人技術發(fā)展非常迅速，各種用途的機器人在各個領域廣泛獲得應用。我國在機器人的研究和應用方面與工業(yè)化國家相比還有一定的差距，因此研究和設計各種用途的機器人特別是工業(yè)機器人、培養(yǎng)機器人技術人才、推廣機器人的應用是有現(xiàn)實意義的。本文的工作是圍繞一個六自由度的教學機器人系統(tǒng)的開發(fā)和設計進行的。 論文首先根據(jù)教學機器人的任務要求，確定機器人的各項基本技術指標，為機器人系統(tǒng)的設計提供依據(jù)；在此基礎上，通過分析比較，提出機器人的

2、六自由度關節(jié)型總體結構型式，確立了采用直流力矩電機驅(qū)動、諧波減速器傳動、增量式光電編碼器檢測的總體方案；介紹了控制系統(tǒng)總體框架。 采用改進的D-H法建立教學機器人的數(shù)學模型，對其運動學正解、雅可比矩陣進行求解，采用代數(shù)逆解方法求得其逆解。并對工具的變換和采用不同基坐標的情況進行分析，指明了使求解方法通用化的方法。運用MATLAB軟件對教學機器人的工作空間進行了分析，仿真分析了傳感器、減速器誤差以及加工制造誤差引起的末端位置誤差。

3、 對機器人本體結構進行設計。在對機器人關節(jié)工作狀況進行分析的基礎上，選擇各關節(jié)電機、減速器的型號。對各關節(jié)的結構進行了詳細的設計，校核了部分關鍵零件，給出了典型關節(jié)的裝配圖，并對整個機器人本體進行了虛擬設計，給出了三維仿真模型。 建立了關節(jié)控制的數(shù)學模型，提出采用速度、位置雙閉環(huán)的控制策略來實現(xiàn)關節(jié)控制，運用MATLAB軟件輔助設計方法設計了速度、位置PID控制器。 最后探討了教學機器人軌跡規(guī)劃的有關問題，給出了