（毕业设计全套）SCARA机器人结构设计与运动模拟（打包下载）

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《（毕业设计全套）SCARA机器人结构设计与运动模拟（打包下载）》修改意见稿

1、“.....其中关键技术之就是对相应的机器人本体的运动学进行分析并建立相应的运动学模型。本章系统地描述了平面关节型机器人的运动学和位姿误差模型的建立。在参数法建立的机器人末端位姿变换方程的基础上，利用机构通用精度算法建立了机器人末端位姿误差模型。通过矩阵运算，建立了机器人末端位姿误差与各杆件运动学参数误差之间的函数关系式。用此方法建立的误差模型进行误差标定和补偿，可以提高机器人的定位精度。这对开发开放式机器人系统有重要的参考价值。.基于机构精度通用算法的机器人位姿误差建模机器人位姿误差建模方法归纳为矩阵法和矢量法两大类型，其中矢量法又分为矢量分析及螺旋变换法和摄动法，运用精度平衡方程式和回转变换张量方法等机器人运动学参数法坐标变换中坐标变换矩阵，及手臂变换矩阵笋都是不考虑各运动学参数误差的理想变换，但实际应用中，无论机器人制造精度多高......”。

2、“.....影响机构通用精度算法是种既不需要求导也不需要建立机构传动方程的通用算法，具有通用性广，计算量小和精确度高等优点，由于其算法模型与前面所建立的机器人位姿变换模型正好适合，因此，利用这种算法建立机器人位姿误通用精度算法基本思路是任何具有精度要求的机构系统是个有机联系差模型。整体，如果系统构件中有原始误差存在，必然要影响从动件运动轨迹，从而产生机构位置误差，而任何原始误差影响均可视为构件本身坐标系产生微小转动或移动，至于机械系统精度通用数学模型可以应用空间坐标变换原理，并通过所对应的构件运动变换矩阵与位置误差矩阵连乘叠加来表达。通用精度算法的坐标变换推导过程完全类似于机器人坐标变换坐标推导过程，这里不再叙述，仅给出其结论，并将其结论进行整理变化后应用于机器人位姿误差计算，建立机器人位姿误差变换模型......”。

3、“.....若将起始坐标系。建立在固定构件上，坐标系，建立在运动构件上。运动构件的坐标系凡，为目标坐标系。坐标系又，与间变换矩阵为以向量价二习与机器人齐次变换矩阵规定样表示点在坐标系，中位置，则由坐标间位姿变换可知目标坐标系况，中点在各坐标系，中的向量乙，应有如下关系式.为目标坐标系与起始坐标系之间运动变换矩阵。对于坐标系中的任意个坐标系，若存在若干种误差，则使坐标系变成，司原点在中位置坐标为，其三个坐标轴相对三个坐标轴分别有偏转角，则坐标系与的变换矩阵为展开上式，考虑到各误差项数值比较小。所以取，并忽略二阶及三阶以上误差项，可得误差矩阵所以点在，中坐标向量式与关系为式中单位矩阵。其中相当于坐标系绕本身轴微小转角。相当于坐标系沿本身轴微小偏移量。若各坐标系均存在误差矩阵，则使目标坐标系中点变成，其在各坐标系中的坐标向量......”。

4、“.....并略去高阶误差项。可得上式即为机构精度通用计算公式。通用机器人位姿误差模型.机构通用精度模型与机器人位姿误差模型的联系上面虽推导出机构精度的通用计算公式，但由于位置向量，只包含机构的位置，在般的机构分析中并不需要姿态向量，所以包含位置向量也就够用，但在机器人位姿表达中，除了位置外还必须包含姿态.所以必须对上述通用精度计算公式进行扩展，以符合机器人位姿表达前面介绍的坐标变换矩阵，及手臂变换矩阵名都是不考虑各关节运动学参数误差的理想变换，而在实际应用中，各运动学参数还是存在误差，因此可以把机器人位姿误差转化为这些运动学参数误差，认为机器人位姿误差中静态部分都是由于这些参数误差引动。沿用上面推导思想，只是不再直接用向量，来表示坐标系中参考点在坐标系中位置，而是先考虑点所在坐标系原点在坐标系中位姿，求由于杆件运动学参数误差所造成又原点在坐标系中位姿误差......”。

5、“.....最后再乘以点在坐标系中位姿变换也用矩阵表示即得到点的误差表达式。在建立机器人运动学误差模型时，这个点即为工具坐标系的原点设这个原点为工具作用点.最后所得在基坐标系中位姿误差即为工具末端执行器作用点位姿误差。机器人位姿误差模型的建立用及分别代表连杆的理想变换矩阵和实际变换矩阵，代表理想变换矩阵和实际变换矩阵之差，则考虑误差影响时相邻坐标系的真实变换矩阵为设没有误差时，杆件坐标系变换后的坐标系为，类似公式推导过程，由于存在若干种误差，坐标系又进行次变换，变成坐标系，这时坐标系相对存在位姿误差即原点在坐标系为其三个坐标轴相对的三个坐标轴分别有偏转角由公式可得坐标系相对的变换矩阵为。而相对杆件坐标系的变换矩阵应左乘以相对，的实际变换矩阵，考虑到误差比较小，在这里可以用来替代......”。

6、“.....则杆件误差模型为所以式中可由公式求得机器人末端连杆相对于基础坐标系的实际变换矩阵表示实际变换矩表示理想变换矩阵，忽略二阶及二阶以上误差项的高阶项后为由公式可得上式只是机器人第个关节与末端执行器固接坐标系原点位姿误差矩阵，要计算末端执行器位姿误差，必须右乘个工具坐标系相对第个关节坐标系的变换矩阵，因为末端执行器坐标系相对关节坐标系是固定不动，则假定变换矩阵不存在误差，机器人末端执行器位姿误差矩阵为这时与通用机构精度计算公式就统了，若假定末端执行器坐标系相对第个关节坐标系的运动学参数也存在误差，则变换矩阵存在误差，只要把式中改为即可，这里代表末端执行器。在式中虽然有结果，但这个结果表达式太复杂，不利于理解与后面标定时应用，下面直接用矩阵推导进行计算，类似式推导，由式可得为的误差矩阵，其表达式为其中为机器人末端位置姿态误差......”。

7、“.....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差，则上式可表示为其中为误差系数矩阵。上式表示由于杆件运动学参数误差所造成的微分变化，由于要对机器人末端手臂工具坐标系进行实际测量。需将误差变换到手臂末端工具坐标系上，由于杆件到手臂末端工具坐标系的微分变换可将式误差变换到手臂末端工具坐标系上。若有杆件到手臂末端工具坐标系的变换矩阵如下则有杆件到末端工具坐标系的微分变换将，变换到手臂末端工具坐标系记为式中表杆件运动学参数误差变换到手臂末端工具坐标系上的误差矢量。表杆件运动学参数误差所造成的微分变化。称为杆件到手臂末端工具坐标系的雅可比微分变换矩阵。其中，则有所以由上面各式可得机器人末端位姿总误差。为各杆件运动学参数误差变换到手臂末端工具坐标上的误差矢量之和，即式中为单位矩阵......”。

8、“.....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......”。

9、“.....所设计机器人基本上实现模块化设计，符合发展趋势。三个模块相互独立结构简单零部件少精度高可靠性高，不仅适用于平面关节式装配机器人设计，其二关节模块结构同样适用于其他关节式机器人前端转动关节设计。采用特殊轴承和特殊的传动结构解决了机器人的抗倾覆问题，这种特殊结构有益于提高系统机械性能。分析了机器人的运动学正解和逆解。建立了机器人末端位姿误差计算模型。该模型不需要进行求导，只需进行相应的矩阵乘法运算。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。在此很高兴能有这么好的学习机会，让我从中学会了很多新的知识。在整个设计过程中可能有欠缺的地方，望老师予以批评指正。不胜感激。参考文献熊有伦.机器人技术基础.武汉华中科技大学出版社，王坤兴.机器人技术的发展趋势.机器人技术与应用，.吴宗泽.机械设计......”。