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1、自進(jìn)入21世紀(jì),工業(yè)化的發(fā)展日新月異,自動(dòng)化的生產(chǎn)水平也日趨提高,隨之產(chǎn)生的工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也越來越廣泛,尤其是在焊接、裝配、搬運(yùn)、噴涂和碼垛等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。
針對(duì)搬運(yùn)小型零件并進(jìn)行裝配的工作需求,本文設(shè)計(jì)一種SCARA工業(yè)機(jī)器人,SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)為在選擇方向具有柔順性的裝配機(jī)器人,與一般的關(guān)節(jié)型機(jī)器人相比,在平面上具有很好的靈活
2、性,而在與平面垂直的方向具有很高的剛性,對(duì)于在平面運(yùn)動(dòng)的裝配作業(yè)非常適用。
本課題完成了SCARA機(jī)器人的的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)計(jì)算;對(duì)軌跡規(guī)劃進(jìn)行了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真;設(shè)計(jì)了基于專用運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng);初步完成滿足實(shí)驗(yàn)室要求的總體設(shè)計(jì)。
其中,針對(duì)搬運(yùn)小型零件并進(jìn)行裝配的工作需求,遵循自下而上的設(shè)計(jì)原則,在Solidworks環(huán)境下完成了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),確定適用于本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案,進(jìn)一步完
3、善了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),另外對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算及選型,論證了該設(shè)計(jì)的合理性及可行性,為以后的加工制造及裝配奠定了基礎(chǔ),初步完成機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)建。
運(yùn)用ANSYSWorkbench建立了SCARA機(jī)器人大臂的有限元模型,對(duì)大臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析,得到應(yīng)力云圖和位移云圖;并通過模態(tài)分析,得到1-6階模態(tài)振型圖,證明了大臂的精度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求。
基于D-H法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模,得到正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。采用關(guān)
4、節(jié)空間法對(duì)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃進(jìn)行研究與生成,以三次多項(xiàng)式函數(shù)插值為例,結(jié)合本設(shè)計(jì),對(duì)機(jī)械手的某一關(guān)節(jié)進(jìn)行了計(jì)算與規(guī)劃,得到相應(yīng)的軌跡函數(shù)。利用Solidworksmotion仿真軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真,驗(yàn)證了軌跡函數(shù)的正確性。
在機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)控制器,對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),以“PC+運(yùn)動(dòng)控制器”的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的動(dòng)作,介紹了DMC5400專用運(yùn)動(dòng)控制卡的性能以及基于C++Builder
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