30【毕业设计】SCARA机器人结构设计与运动模拟毕业设计说明书文档

若直接考虑末端执行器相对末端连杆坐标系个相应位姿误差时，则式中小结本文所建立的机器人末端位姿误差计算模型不需要进行求导，只需进行相应的矩阵乘法运算，采用矩阵变换直接推导出机器人末端位姿误差与运动学参数误差的函数关系式，简单实用。

得出的结论也有利于后面进步研究中的误差标定。

由于位姿变换方程与位姿误差模型都建立在坐标系变换基础上，所以该位姿变换方程与位姿误差模型同样适用于运动部件间存在坐标变换的复杂系统，如加工中心或数控机床中加工刀具与零件之间误差传递计算等。

总结随着机器人技术的进步发展，其应用必将越来越广泛。

机器人学这门课程必将越来越重要，实验设备的缺口也必然越来大。

研制教学机器人是很有必要的。

目前本设计所和小臂重量大，悬伸也大，造成很大的倾覆力矩，影响机器人的性能，通过合理的机械结构设计来加以解决。

机器人的运动学分析以及位姿误差建模方法的研究。

根据运动学参数法，建立通用机器人位姿变换方程，在位姿变件选型机械系统三维建模零部件工程图和总装图控制系统设计运动学分析及位姿误差建模控制软件的开发以及轨迹规划算法的研究。

拟解决的关键问题抗倾覆力矩问题的解决。

机器人的大臂机器人关节空间的轨迹规划算法和笛卡儿空间的直线轨迹规划算法，利用控制卡提供的运动控制库函数在环境下用开发控制系统的软件。

项目研究的总体步骤是选出最优传动方案关键零部学机器人很有意义。

对本机器人的研制，拟采用步进电机作为动力装置，采用谐波减速机作为传动链的主要部件，同时辅以同步齿形带和滚珠丝杠等零部件来构成机器人的机械本体。

控制系统采用基于的运动控制架构，研究定的精度即可。

实际上由步进电机构成的开环系统精度已经很高，能满足教学用途，而且成本比伺服电机构成的闭环半闭环系统低很多。

谐波传动也是精度高传动平稳并且很成熟的项传动技术。

因此自主开发低成本的教减速机，由这些部件构成的整机价格昂贵，不适宜于作为教学用途。

而教学机器人相对而言对运动精度的要求要比工业场合用的机器人所要求的精度低，对运动速度和稳定性的要求也不高，它只需具备机器人的基本元素，达到长平均无故障时间。

项目的主要研究内容项目研究的主要内容技术方案及其意义本课题是要设计个教学机器人。

作为工业机器人的己有很多成熟的产品，但大多驱动装置采用伺服电机，传动系统采用检测传感系统性能提高，更加稳定可靠。

检测传感装置的智能化则是在检测传感装置中添加微型机或微处理器，使其具有自动判断，自动处理和自动操作等功能。

加快系统响应速度消除或减小环境因素影响提高系统精度延约检测技术发展的瓶颈。

检测传感装置的集成化和智能化技术检测传感装置的集成化能形成复式传感器或矩阵式传感器，而把传感器和测量装置集成则能形成体化传感器。

这些方法都能使传感器功能增加体积变小并使息用于控制也是个关键问题。

多路传感器信息融合技术由于装配机器人中运用多种传感器来采集信息，得到的信息也是多种多样，必须用有效的手段对这些信息进行处理，才能得到有用信息。

因此，信息融合技术也成为制环境数据，在些特殊装配场合有很大优越性，如在无定位自主式装配远程遥控装配无人介入装配等情况下特别适用。

因此如何采用合适的硬件系统对信息进行采集传输，并对数据进行分析处理识别，以得到有用信类似于人的视觉与触觉的关系，与触觉相比，视觉需要复杂的信息处理技术与高速运算能力，成本较高，而触觉则比较简单，可靠且较易实现。

但在有些情况下，视觉可完成对作业对象形状和姿态的识别，可比较全面的获得周围多难度大。

它能同时检测三维空间的全力信息，在精密装配双手协调零力示教等作业中，有广泛应用。

它包括弹性体传感器头综合解藕单元数据处理单元及专用电源等。

视觉技术视觉技术与检测传感技术的关系和可靠性很大程度决定了系统性能的好坏。

检测传感技术包含两个方面的内容是传感器本身的研究和应用，二是检测装置的研究与开发。

包括多维力觉传感器技术多维力觉传感器目前在国际上也是个热点，涉及内容也能达到无振动运动等特性，有助于提高机器人性能。

检测传感技术检测传感技术的关键是传感器技术，它主要用于检测机器人系统中自身与作业对象作业环境的状态，向控制器提供信息以决定系统动作。

传感器精度灵敏度适的误差补偿环节。

控制软件技术将诸如减振算法前馈控制预测算法等先进的现代控制理论嵌入到机器人控制器内使机器人具有更精确的定位定轮廓更高的移动速度更短的调整时间，即使在刚性低的机器人结构中误差建模技术在机器人运动中，机械制造误差传动间隙控制算法误差等会引起机器人末端位姿误差。

因此有必要对机器人运动进行误差补偿，建立合理可靠的误差模型，进行公差优化分配，对系统进行误差的标定并采用合适误差建模技术在机器人运动中，机械制造误差传动间隙控制算法误差等会引起机器人末端位姿误差。

因此有必要对机器人运动进行误差补偿，建立合理可靠的误差模型，进行公差优化分配，对系统进行误差的标定并采用合适的误差补偿环节。

控制软件技术将诸如减振算法前馈控制预测算法等先进的现代控制理论嵌入到机器人控制器内使机器人具有更精确的定位定轮廓更高的移动速度更短的调整时间，即使在刚性低的机器人结构中也能达到无振动运动等特性，有助于提高机器人性能。

检测传感技术检测传感技术的关键是传感器技术，它主要用于检测机器人系统中自身与作业对象作业环境的状态，向控制器提供信息以决定系统动作。

传感器精度灵敏度和可靠性很大程度决定了系统性能的好坏。

检测传感技术包含两个方面的内容是传感器本身的研究和应用，二是检测装置的研究与开发。

包括多维力觉传感器技术多维力觉传感器目前在国际上也是个热点，涉及内容多难度大。

它能同时检测三维空间的全力信息，在精密装配双手协调零力示教等作业中，有广泛应用。

它包括弹性体传感器头综合解藕单元数据处理单元及专用电源等。

视觉技术视觉技术与检测传感技术的关系类似于人的视觉与触觉的关系，与触觉相比，视觉需要复杂的信息处理技术与高速运算能力，成本较高，而触觉则比较简单，可靠且较易实现。

但在有些情况下，视觉可完成对作业对象形状和姿态的识别，可比较全面的获得周围环境数据，在些特殊装配场合有很大优越性，如在无定位自主式装配远程遥控装配无人介入装配等情况下特别适用。

因此如何采用合适的硬件系统对信息进行采集传输，并对数据进行分析处理识别，以得到有用信息用于控制也是个关键问题。

多路传感器信息融合技术由于装配机器人中运用多种传感器来采集信息，得到的信息也是多种多样，必须用有效的手段对这些信息进行处理，才能得到有用信息。

因此，信息融合技术也成为制约检测技术发展的瓶颈。

检测传感装置的集成化和智能化技术检测传感装置的集成化能形成复式传感器或矩阵式传感器，而把传感器和测量装置集成则能形成体化传感器。

这些方法都能使传感器功能增加体积变小并使检测传感系统性能提高，更加稳定可靠。

检测传感装置的智能化则是在检测传感装置中添加微型机或微处理器，使其具有自动判断，自动处理和自动操作等功能。

加快系统响应速度消除或减小环境因素影响提高系统精度延长平均无故障时间。

项目的主要研究内容项目研究的主要内容技术方案及其意义本课题是要设计个教学机器人。

作为工业机器人的己有很多成熟的产品，但大多驱动装置采用伺服电机，传动系统采用减速机，由这些部件构成的整机价格昂贵，不适宜于作为教学用途。

而教学机器人相对而言对运动精度的要求要比工业场合用的机器人所要求的精度低，对运动速度和稳定性的要求也不高，它只需具备机器人的基本元素，达到定的精度即可。

实际上由步进电机构成的开环系统精度已经很高，能满足教学用途，而且成本比伺服电机构成的闭环半闭环系统低很多。

谐波传动也是精度高传动平稳并且很成熟的项传动技术。

因此自主开发低成本的教学机器人很有意义。

对本机器人的研制，拟采用步进电机作为动力装置，采用谐波减速机作为传动链的主要部件，同时辅以同步齿形带和滚珠丝杠等零部件来构成机器人的机械本体。

控制系统采用基于的运动控制架构，研究机器人关节空间的轨迹规划算法和笛卡儿空间的直线轨迹规划算法，利用控制卡提供的运动控制库函数在环境下用开发控制系统的软件。

项目研究的总体步骤是选出最优传动方案关键零部件选型机械系统三维建模零部件工程图和总装图控制系统设计运动学分析及位姿误差建模控制软件的开发以及轨迹规划算法的研究。

拟解决的关键问题抗倾覆力矩问题的解决。

机器人的大臂和小臂重量大，悬伸也大，造成很大的倾覆力矩，影响机器人的性能，通过合理的机械结构设计来加以解决。

机器人的运动学分析以及位姿误差建模方法的研究。

根据运动学参数法，建立通用机器人位姿变换方程，在位姿变换方程的基础上建立机器人位姿误差的数学模型，采用矩阵变换直接推导出机器人末端位姿误差与运动学参数误差的函数关系式。

机器人轨迹规划算法的研究。

包括给定起点和终点的关节轨迹规划运动算法，以及给定起点和终点的直线轨迹规划运动算法。

第二章机器人的机械结构设计近年来，工业机器人有个发展趋势机械结构模块化和可重构化。

例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机国外己有模块化装配机器人产品问市。

本章介绍模块化的设计方法在机器人的结构设计中的应用。

机器人的总体设计机器人的技术参数抓重自由度运动参数大臂。

回转角度，角速度小运动矢量，所组成，其中得前三个元素为位置误差，后三个元素为姿态误差。

矢量为用，了来表示杆件的实际误