SCARA机器人的结构设计与运动控制算法研究
发布时间：2017-04-21 10:23
本文关键词：SCARA机器人的结构设计与运动控制算法研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：针对工业自动化领域应用较为广泛的小型装配机器人,本文参照工业机器人标准设计了一款SCARA机器人,该机器人具有四个自由度可以在平面内完成装配作业,具有较好的实用性和商业性。本课题调研了国内外工业机器人发展现状及趋势,阅读了大量参考文献,重点规划了SCARA机器人机械结构本体设计和结构优化设计,设计出一套完整的机器人结构。首先,对SCARA机器人做了机械结构设计和重要零部件的选型计算;并利用SolidWorks软件对其机械手的大臂和小臂进行应力学仿真分析。其次,对SCARA机器人3号关节和4号关节的耦合运动做了解耦分析;解析了SACRA机器人的运动学方程,并研究分析了在关节空间下和直角坐标下的轨迹规划,通过Matlab建立SCARA机器人模型验证了五次多项式插值和抛物线插值算法。最后,介绍了常用的几种运动学控制方法,并对基于SCARA机器人模型的反演自适应控制算法进行了研究分析和Matlab仿真,取得了较好的控制效果,为该理论在实际应用中的发展起到了一定的推进作用。
【关键词】：SACRA机器人的设计 关节解耦 反演自适应
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-8
- 第1章 引言8-13
- 1.1 课题研究背景与意义8-9
- 1.2 国内外工业机器人研究现状与发展趋势9-11
- 1.3 研究内容及意义11-12
- 1.4 本章小结12-13
- 第2章 SCARA机器人的机械结构设计13-32
- 2.1 SCARA机械手设计总体规划13-15
- 2.1.1 SCARA机械手基本参数设计13-14
- 2.1.2 机械手传动方案比较14-15
- 2.2 SCARA机械手关键零部件的设计与计算15-24
- 2.2.1 电机及滚珠丝杆花键的计算与选型15-16
- 2.2.2 旋转轴驱动电机的计算和选择16-18
- 2.2.3 滚珠丝杆花键的计算和选择18-22
- 2.2.4 滚珠丝杆花键驱动电机的选择与计算22-24
- 2.3 同步齿形带的设计和选型24-28
- 2.3.1 关节3的同步带选择24-27
- 2.3.2 关节4的同步带选择27-28
- 2.4 SCARA机器人大小臂结构受力分析28-31
- 2.4.1 大臂的受力分析28-30
- 2.4.2 小臂的受力分析30-31
- 2.5 本章小结31-32
- 第3章 SCARA机器人的关节解耦及轨迹规划32-43
- 3.1 SCARA机器人3号关节和4号关节的运动解耦分析32-34
- 3.2 轨迹规划34-41
- 3.2.1 直角空间运动规划35-37
- 3.2.2 关节空间运动规划37-39
- 3.2.3 基于Matlab的SCARA机器人轨迹仿真39-41
- 3.3 本章小结41-43
- 第4章 SCARA机器人的运动控制算法研究43-57
- 4.1 工业机器人常用控制方法和策略43-45
- 4.2 基于SCARA机器人的反演自适应模糊控制研究45-46
- 4.3 SCARA机器人状态的动力学模型46-47
- 4.3.1 SCARA机器人状态的动力学模型分析46-47
- 4.4 SCARA机器人反演自适应模糊控制器设计及稳定性分析47-49
- 4.4.1 SCARA机器人控制器的设计47
- 4.4.2 SCARA机器人反演滑模控制设计47-48
- 4.4.3 SCARA机器人的自适应模糊控制设计48-49
- 4.5 稳性分析49-51
- 4.6 SCARA机械手的仿真51-56
- 4.7 本章小结56-57
- 第5章 总结与展望57-58
- 5.1 总结57
- 5.2 展望57-58
- 参考文献58-61
- 致谢61
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本文编号：320150
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