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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 4-DOF SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬 系 別 航空工程系 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級學(xué)號 078105226 學(xué)生姓名 饒新龍 指導(dǎo)教師 許瑛 二O一一年 六 月 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目 4-DOF SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級 學(xué) 號 078105226 學(xué) 生 姓 名 饒新龍 指 導(dǎo) 教 師 許瑛 填 表 日 期 2011 年 3 月 11 日 一、 選題的依據(jù)： 機(jī)器人技術(shù)涵蓋了機(jī)械技術(shù)與信息技術(shù)，水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人（SCARA）在制造行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。隨著全球化的流行，中國未來的發(fā)展受到嚴(yán)峻的考驗(yàn)。市場競爭的不斷加劇，為盡快將我國的裝配機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化，SCARA機(jī)器人是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位急需對這種機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行充分的理論分析和優(yōu)化。對SCARA機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬的目的就在于使中國對工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域有更多的應(yīng)用。因此，研究機(jī)器人的結(jié)構(gòu)對生產(chǎn)制造有著很重要的意義。 二、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）： 1. 國內(nèi)研究概況及發(fā)展趨勢 我國從上世紀(jì)80年代開始在高校和科研單位全面開展工業(yè)機(jī)器人的研究，近20年來取得不少的科研成果。但是由于沒有和企業(yè)有機(jī)地進(jìn)行聯(lián)合，至今仍未形成具有影響力的產(chǎn)品和有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前國內(nèi)除了一家以組裝為主的中日合資的機(jī)器人公司外，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人尚停留在高校或科研單位組織的零星生產(chǎn)，未能形成氣候。近10年來，進(jìn)口機(jī)器人的價(jià)格大幅度降低，對我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展造成了一定的影響，特別是我國自行制造的普通工業(yè)機(jī)器人在價(jià)格上根本無法與之競爭。特別是我國在研制機(jī)器人的初期，沒有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，使得國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)的機(jī)器人過程中，只能依賴配套進(jìn)口的零部件，更削弱了我國企業(yè)的價(jià)格競爭力。 中國作為亞洲第三大的工業(yè)機(jī)器人需求國，市場發(fā)展穩(wěn)定，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向中國的轉(zhuǎn)移，我國的機(jī)器人市場會(huì)進(jìn)一步加大，市場擴(kuò)展的速度也會(huì)進(jìn)一步提高。從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、pc化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。 圖1 圖2 圖1是噴涂機(jī)器人，可以代替工人進(jìn)行噴涂作業(yè)效率高。圖2是焊接機(jī)器人，正在焊接零部件。 圖3 圖4 圖3是裝配機(jī)器人，在組裝汽車。 圖4、圖5、圖6、圖7都是撿面包機(jī)器人它們的工作效率人是無法達(dá)到的，在生產(chǎn)面包時(shí)幾臺機(jī)器人就可以替代幾百人的勞動(dòng)力。 2． 國外工業(yè)機(jī)器人研究概況及發(fā)展趨勢 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來越重要的作用。國外專家預(yù)測，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)和國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場前景看好，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長率平均在10％左右。2004年增長率達(dá)到創(chuàng)記錄的20％。其中，亞洲機(jī)器人增長幅度最為突出，高達(dá)43%。 圖5 圖6 圖7 圖8 圖8、圖9、圖10機(jī)器人在裝配汽車，在裝配生產(chǎn)線上各種機(jī)器人組成生產(chǎn)線來代替人工的生產(chǎn)線，給更多的時(shí)間讓人去做創(chuàng)造性的事情。這對推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展、社會(huì)的發(fā)展有很大的意義。 圖9 圖10 圖11圖12 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。從而，相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業(yè)機(jī)器人公司，它們包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC，德國的KUKA，美國的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，意大利COMAU公司。為其所在地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。目前，國際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。工業(yè)機(jī)器人已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、工廠自動(dòng)化（FA）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)工具。 三．研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案： 研究內(nèi)容： 1．4-DOF SCARA 機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 2.列寫機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程； 3．機(jī)器人的動(dòng)力分析； 4.繪制零件圖及裝配圖。 設(shè)計(jì)方案： 1、收集有關(guān)資料、寫開題報(bào)告； 2、翻譯外文資料； 3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 4、運(yùn)用UG繪制零件圖及裝配圖； 5、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模擬； 6、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 1、目標(biāo)： 利用GU做SCARA 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)模擬。 2、主要特色 ： 采用CAD設(shè)計(jì)機(jī)器人能提高設(shè)計(jì)的效率，為產(chǎn)品開發(fā)縮短時(shí)間。 3、工作進(jìn)度： 1）、收集資料、開題報(bào)告、外文翻譯（6000字符以上） 3.01-3.11 2）、總體方案設(shè)計(jì) 3.14-4.02 3）、零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.06-4.26 4）、計(jì)算與強(qiáng)度校核 4.27-5.10 5）、畢業(yè)論文整理及答辯準(zhǔn)備 5.26-6.03 五、參考文獻(xiàn) 【1】孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006.12； 【2】馬香峰主編.工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社，1966； 【3】宗光華 張慧慧譯.機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制.科學(xué)出版社，2004； 【4】吳振彪等主編.工業(yè)機(jī)器人（第二版）華中科技大學(xué)出版社，2006； 【5】于靖軍等主編.機(jī)器人結(jié)構(gòu)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社，2008； 【6】鄭貞平，喻德主編.UG NX 5三維設(shè)計(jì)與NC加工.機(jī)械工業(yè)出版社，2008； 【7】Y.Fujimoto and A.Kawamura. Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation of Biped Walking Robot Including Enrironmental Force Interaction. IEEE Robotics and Automation Magzine,1998, 5(2):33-42 1封面.doc 2.任務(wù)書.doc 3.外文翻譯 3.學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明.doc 4.摘要.doc 5.目錄.doc 6.正文.doc 7.開題報(bào)告.doc SCARA 2011.prt 大臂主軸零件圖.dwg 小臂主軸零件圖.dwg 裝配圖.dwg 敏捷制造的輕型作業(yè)單元設(shè)計(jì)機(jī)械應(yīng)用 羅杰D ·奎因，格雷格三考西 機(jī)械系和航空航天工程 弗蘭克，戴維M ·薩金特，尼古拉答B(yǎng)arendt 紐曼，維爾吉利奧Velasco 電機(jī)工程學(xué)系與應(yīng)用物理系 安迪Podgurski，菊妍喬 Leon S. Sterling, Yoohwan Kim 計(jì)算機(jī)系工程與科學(xué) 凱斯西儲(chǔ)大學(xué)（CWRU） 美國俄亥俄州克利夫蘭，44106 摘要：本文介紹了一種靈活的設(shè)計(jì)用于制造工作單元光機(jī)電從類似的產(chǎn)品的裝配部件（即作出部分零件）。我們定義了敏捷制造能夠?qū)崿F(xiàn)快速轉(zhuǎn)換，從裝配一個(gè)產(chǎn)品到另一個(gè)產(chǎn)品的裝配?？焖儆布D(zhuǎn)換成為可能，通過使用機(jī)器人，靈活的裝配部分，模塊化夾子機(jī)模塊化裝配硬件。依靠靈活的饋線上料皮帶和二進(jìn)制計(jì)算機(jī)視覺構(gòu)成估計(jì)。這明顯的優(yōu)勢超過nonflexible如碗飼養(yǎng)的飼養(yǎng)計(jì)劃需要大量的調(diào)整從一個(gè)轉(zhuǎn)換另一部分。正在快速轉(zhuǎn)換軟件促進(jìn)了一個(gè)真正的一次性使用的，面向?qū)ο筌浖h(huán)境，模塊化的軟件，圖形為離線模擬軟件的開發(fā)，以及創(chuàng)新的雙控制器結(jié)構(gòu)VME總線。這些靈活的功能允許將引進(jìn)新產(chǎn)品最小的停機(jī)時(shí)間和系統(tǒng)重構(gòu)。 1．簡介 1.1什么是敏捷制造？ 敏捷制造是一個(gè)長期見過增加了過去幾年中，工業(yè)使用。該“敏捷“的定義，但是，目前尚不清楚，也不是一致：“敏捷：一個(gè)制造商的措施突然的反應(yīng)能力，不可預(yù)測的變化客戶需求的產(chǎn)品和服務(wù)，使一利潤“1。 “今天工廠正在陸續(xù)被在裁縫敏捷貨物交給客戶的要求不停產(chǎn).. 2．敏捷制造 同化物的柔性生產(chǎn)全系列技術(shù)，以吸取的教訓(xùn)以及總質(zhì)量管理，'只是在時(shí)間的生產(chǎn)和'精益'生產(chǎn)“3。唯一的共同點(diǎn)之一各種定義是能夠制造出多種對什么可迅速為基礎(chǔ)的類似產(chǎn)品不斷變化的客戶需求。在過去，生產(chǎn)專門針對大批量單一生產(chǎn)產(chǎn)品。在今天的市場，然而，重點(diǎn)是對小批量移動(dòng)從不斷變化的，客戶驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品線。 圖1：敏捷作業(yè)單元 一個(gè)“敏捷“制造的定義已通過適用于光機(jī)電裝配產(chǎn)品：敏捷制造是有能力完成快速轉(zhuǎn)換之間的不同制造利用基本相同的組件工作單元?？焖俎D(zhuǎn)換（以小時(shí)為單位），此外，被定義為移動(dòng)能力的一個(gè)產(chǎn)品，從大會(huì) 另一種產(chǎn)品裝配與最低的變化工具和軟件?？焖俎D(zhuǎn)換使生產(chǎn)小批量，讓'只是在時(shí)間'生產(chǎn)。我們的“敏捷“的定義的中心主題制造業(yè)是能夠迅速推出（按星期計(jì)算）為新的組件和部件系統(tǒng)。 在這個(gè)系統(tǒng)中，快速完成轉(zhuǎn)換通過可重復(fù)使用的軟件的使用，快速變化該機(jī)械手夾持器，模塊化工作表和部分饋線其中有足夠的彈性處理，而無需機(jī)械零件的幾種類型調(diào)整。這些饋線使用視覺，在硬地夾具，以確定位置和方向部分。通用，可重復(fù)使用的例程允許新的部分視力被添加到具有最低系統(tǒng)的努力。 一個(gè)實(shí)施一個(gè)靈活的測試平臺已開發(fā)生產(chǎn)工作單元（圖1）。這包括機(jī)械機(jī)器人，靈活的部分進(jìn)料器，視覺系統(tǒng)（攝像機(jī)，圖像采集，并庫中的圖像處理程序），以及有限傳感器和執(zhí)行器專用所需人數(shù)完成一個(gè)給定的程序集。這樣一個(gè)核心特征工作單元是一個(gè)控制器控制每一個(gè)有能力的上述組件。 該工作單元是中央輸送系統(tǒng)，這是博世實(shí)現(xiàn)使用標(biāo)準(zhǔn)的硬件。這是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)移部分完成組裝機(jī)器人之間進(jìn)行成品和單位一卸貨機(jī)器人的機(jī)器人安裝在基座附近輸送帶系統(tǒng)。托盤與專業(yè)部件固定裝置是用來在整個(gè)集會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)完成后，該組件將被刪除從托盤的裝卸機(jī)械。最后，安全籠包圍整個(gè)工作單元，服務(wù)保障 運(yùn)營商以及提供用于安裝的結(jié)構(gòu)開銷相機(jī)。 2.1輸送系統(tǒng) 輸送機(jī)系統(tǒng)在CWRU使用工作單元是一個(gè)模型T2的博世制造。托盤在兩個(gè)主要傳閱，輸送線。這些行是平行的，彼此相反的操作方向。托盤轉(zhuǎn)移這兩者之間部分由電梯傳熱單元（LTU的）的手段。這些允許各地輸送托盤流通系統(tǒng)和重新排序能力的托盤。在系統(tǒng)托盤的每個(gè)都有一個(gè)獨(dú)特的識別號碼，使系統(tǒng)跟蹤和直接的進(jìn)展。止損是安裝在關(guān)鍵輸送機(jī)上的點(diǎn)來控制托盤的流量。這方面的一個(gè)創(chuàng)新的輸送系統(tǒng)使用的是使用短“骨刺線“。一種鞭策（圖2）是一個(gè)單純的延長輸送機(jī)，垂直為主線（類似于鐵路支線）。這允許流主輸送線，而要維持一個(gè)機(jī)器人執(zhí)行組裝在鞭策。托盤進(jìn)入一個(gè)刺激注冊在機(jī)器人的世界由一個(gè)坐標(biāo)系 臂安裝攝像頭，允許地方或機(jī)器人消除對托盤零件，避免犧牲機(jī)械登記 2.2裝配站 大會(huì)的幾個(gè)車站的布局進(jìn)行了分析在選擇最終布局。在評估了幾個(gè)每一個(gè)布局功能，包括：展示位置相對于機(jī)器人輸送機(jī)，給料機(jī)的影響相對于機(jī)器人的位置工作信封，并機(jī)器人動(dòng)作一個(gè)通用大會(huì)的必要，這是確定，在圖2最適合的布局需要的工作單元。每一個(gè)裝配機(jī)器人是由兩個(gè)包圍模塊化，可移動(dòng)工作臺和兩個(gè)固定喂養(yǎng)表（圖2）。模塊化表很容易交換，允許專門組裝硬件放置在機(jī)器人的工作信封。表中包含的模塊化和氣動(dòng)執(zhí)行器可連接快速電傳感器，允許任何專門工具迅速變化需要一個(gè)給定的程序集。通過設(shè)計(jì)這些表是模塊化和易于交換，不同的裝配硬件可以快速入住。為了實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換，模塊化工作登記表在機(jī)器人的世界坐標(biāo)在同一系統(tǒng)由于托盤的方式（即使用臂安裝攝像頭）。進(jìn)料表是固定的，與水平，partsfeeding輸送機(jī)安裝到他們。 圖2：工作站布局 輸送機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)/刺激系統(tǒng)，如上所述，必須充分交流的時(shí)間托盤為一個(gè)空的。在這段時(shí)間（約15秒）的機(jī)器人將可以想象無效。一簡單的解決這個(gè)問題是一個(gè)迷你倉：一夾具是位于交換部分的工作表來保存一些完成組裝。在一個(gè)托盤互換，裝配機(jī)器人可以繼續(xù)運(yùn)作而傳入的工作托盤到達(dá)時(shí)，放置在迷你倉完成組裝。后來電轉(zhuǎn)移到托盤的刺激，視覺系統(tǒng)寄存器的托盤。該機(jī)器人將當(dāng)前的大會(huì)（在其爪仍）托盤上，然后所得款項(xiàng)將完成從組件迷你倉的托盤。 2.3喂料機(jī)柔性件 每個(gè)支線組成（圖三傳送帶3）。第一輸送機(jī)傾斜，從電梯部件散裝料斗。第二輸送機(jī)是水平的，具有半透明帶。它傳輸?shù)綑C(jī)器人零部件，呈現(xiàn)在附近的機(jī)器人underlit節(jié)。該第三輸送機(jī)返回未使用的或不利的導(dǎo)向到大型料斗部分。 正確地運(yùn)作取決于饋線部分被取消的散裝料斗中quasisingulated方式。許多因素影響效益傾斜輸送機(jī)：對角輸送到水平方面，皮帶特性（如摩擦系數(shù)），對帶式（防滑，磁力，真空），以及線速度帶，例如。 圖3：靈活澆注系統(tǒng)示意圖 當(dāng)不同的零件，應(yīng)美聯(lián)儲(chǔ)，散裝料斗清空，并與新的部件填補(bǔ)。如果部分是類似的幾何形狀，進(jìn)料沒有變化系統(tǒng)通常是必要的。一些地區(qū)，如圓形或圓柱的（即那些將回滾下來傾斜）可能需要不同的腰帶，如表面，防滑一個(gè)或一個(gè)不同的角度傾斜。架空相機(jī)用于定位部件對水平輸送機(jī)。一種緊湊型熒光燈陣列燈是安裝在每個(gè)輸送機(jī)的水平。用半透明的這些燈一起輸送帶提供underlit領(lǐng)域，部分可向視覺系統(tǒng)。使用二進(jìn)制視覺工具（目前上料機(jī)由一個(gè)熟練的視覺系統(tǒng)提供）部分皮帶進(jìn)行檢查。首先，視覺系統(tǒng)會(huì)查看是否一部分是抓握（即部分承認(rèn)的是，穩(wěn)定姿態(tài)（位置和方向）和足夠的間隙之間存在的一部分，它的鄰國抓住了它爪）。第二，造成了部分在機(jī)器人的世界坐標(biāo)確定。這個(gè)姿勢，和動(dòng)作與收購相關(guān)的部分，是檢查，以確保他們在機(jī)器人的工作信封。 2.4視覺系統(tǒng) 視覺系統(tǒng)的一個(gè)基本功能是確定靈活的組件構(gòu)成部分喂養(yǎng)。姿態(tài)估計(jì)是使用內(nèi)置該AdeptVision軟件功能，而且必須要快夠不干預(yù)裝配周期時(shí)間。一對視覺系統(tǒng)的第二功能是登記托盤和模塊化的工作表到機(jī)器人的世界坐標(biāo)系統(tǒng)，避免了調(diào)整的需要硬件。還有另一種可能是使用錯(cuò)誤恢復(fù)，其中，該相機(jī)可以用來檢查臨界點(diǎn)在系統(tǒng)中，或在進(jìn)程內(nèi)組件。 該視覺系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字CCD相機(jī)，裝配件或以上的靈活饋線或在機(jī)器人手臂。由于數(shù)字相機(jī)到AdeptVision系統(tǒng)的投入是有限的四個(gè)，一個(gè)低成本，自定義視頻多路復(fù)用器的開發(fā)，利用一單片式視頻切換器集成電路。這使得多達(dá)四臺攝像機(jī)被連接到每個(gè)視頻輸入法視頻硬件。 在與快速轉(zhuǎn)換保持理念，視覺程序設(shè)可重復(fù)使用，這是一個(gè)給定的常規(guī)，可用于定位幾個(gè)不同但相似的部分（即類似計(jì)為不對稱性，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等）。這種方法有很多優(yōu)勢，包括盡量減少軟件的數(shù)量例程。此外，該軟件允許重復(fù)使用模塊化和“敏捷。“例如，通過參數(shù)化特征例行搜查因?yàn)椋梢赃m用于部分有一個(gè)類似的個(gè)人資料但屬于不同的大小。這意味著，部分與在這些類似的幾何形狀零件庫，可添加到系統(tǒng)中，只需修改檢查程序調(diào)用這些低層次的，可重復(fù)使用的例程， 2.5引進(jìn)的新零件 添加一個(gè)新的一部分，該系統(tǒng)涉及數(shù)明確任務(wù)。愿景例行這就決定了構(gòu)成的一部分，開發(fā)，利用圖書館可重復(fù)使用的視覺例程。如果新的部分似乎沒有別的地方特色，在零件圖書館，新的程序可能需要添加到軟件庫。此外，如果部分沒有被設(shè)計(jì)為使用通用零部件饋線（例如它沒有穩(wěn)定的姿勢像，缸），可能需要的饋線變更或腰帶改變傾斜角度。引人入勝還必須旨在操縱新的一部分。為了盡量減少避免了專門的硬件和工具的變化大會(huì)，手爪設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行與其他部件的設(shè)計(jì)，同時(shí)為抓手聚集在一個(gè)給定的機(jī)器人。舉例來說，如果給定操作既需要一個(gè)一個(gè)小部件和組件是一個(gè)B在第一個(gè)機(jī)器人組裝，設(shè)計(jì)人員應(yīng)手爪考慮到這一點(diǎn) 在一般情況下，最好是設(shè)計(jì)的部件和相關(guān)的硬件同時(shí)進(jìn)行。這將使最大程度地重用的軟件，以最小的變化靈活的體制和喂養(yǎng)一個(gè)強(qiáng)有力的裝配設(shè)計(jì)序列，將加強(qiáng)無人操作。這方法稱為設(shè)計(jì)制造及Assembly7，或者干脆DFMA。 3 計(jì)算機(jī)硬件/控制器設(shè)計(jì) 目前的軟件已被完全開發(fā)在V8編程語言和操作系統(tǒng)，在嫻熟的MV控制器。對于大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中，這將是編程環(huán)境足夠的，但它缺乏動(dòng)力和靈活性需要支持快速的軟件開發(fā)和轉(zhuǎn)換。這主要是因?yàn)閂+缺乏特色這是標(biāo)準(zhǔn)的其他語言和操作系統(tǒng)系統(tǒng)，如用戶定義函數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和shell腳本的執(zhí)行。To circumvent these limitations, a more廣泛的控制器接口的設(shè)計(jì)工作已發(fā)展。這將允許系統(tǒng)來支持C和的C ++，并提供一個(gè)更友好，更靈活的用戶接口。此外，它將允許實(shí)時(shí)使用操作系統(tǒng)，從而簡化軟件開發(fā)和提高性能。 圖4：系統(tǒng)架構(gòu) 在這個(gè)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的能力擴(kuò)大了使用除第二VME總線VME總線控制器壓（圖4）。這第二個(gè)VME總線房子的I / O板和專用??單板計(jì)算機(jī)（SBC的），對其中一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)執(zhí)行C和C++程序?qū)BC的運(yùn)行的。負(fù)責(zé)所有高層次的控制和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)（例如：輸送機(jī)控制，氣動(dòng)操作，指定機(jī)器人目的地），而采用壓控制器專為低級別的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)（如伺服控制和軌跡生成）和一些機(jī)視覺例程。在以后的實(shí)現(xiàn)，這是視覺處理板，也可以用在第二VME總線，從而充實(shí)了AdeptVision系統(tǒng)。兩個(gè)總線連接電纜或光纖連接。內(nèi)存所做的更改由一個(gè)反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)。這包括兩個(gè)內(nèi)存卡，各有一個(gè)總線，它可以由連接的 一板會(huì)自動(dòng)反映，另一方面，從而允許指令和數(shù)據(jù)傳送之間兩個(gè)buses9。巴塞爾公約秘書處的地點(diǎn)可以使機(jī)器人對反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想命令。這些都是宣讀了命令組服務(wù)器上運(yùn)行MV的控制器。這些服務(wù)器執(zhí)行命令并在適用時(shí)，返回相同的結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)。 4 作業(yè)單元軟件 另一個(gè)軟件是一個(gè)靈活性的關(guān)鍵敏捷制造工作單元，但是，這種靈活性不來而精心設(shè)計(jì)。盡管軟件本質(zhì)上是比硬件更容易改變，結(jié)構(gòu)一個(gè)軟件系統(tǒng)可以降低，經(jīng)過反復(fù)修改，導(dǎo)致可靠性差，并增加維修費(fèi)用。在設(shè)計(jì)工作單元控制軟件方面，我們聘請軟件工程方法和工具支持的設(shè)計(jì)原則改變。特別是，我們最新的設(shè)計(jì)是面向?qū)ο螅∣O）的，也就是說，它是根據(jù)物體的識別該系統(tǒng)，這是這些實(shí)體有一個(gè)國家和一個(gè)行為。物理設(shè)備，抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)整個(gè)子系統(tǒng)建模為對象，提供，明確設(shè)定服務(wù)時(shí)，其執(zhí)行封裝和隱藏。強(qiáng)調(diào)面向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)減少了工作量需要引入進(jìn)入新的工作單元產(chǎn)品通過可重用的代碼。 能夠迅速引入新產(chǎn)品工作單元是至關(guān)重要的一個(gè)靈活的系統(tǒng)。對象類型或類類構(gòu)造，其中服務(wù)對應(yīng)memberfunction的定義使用C + +電話。新的類派生自現(xiàn)有通過增加的服務(wù)或通過覆蓋實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有服務(wù)。面向?qū)ο蟊阌诰S護(hù)，因?yàn)橐粋€(gè)實(shí)施類是可以改變的，而不會(huì)影響客戶端代碼，使用類的服務(wù)，因?yàn)榕缮惪梢钥捎糜谌魏涡枰母割惣纯?。除了滿足我們的要求特別是制造業(yè)中的應(yīng)用，我們希望指定軟件設(shè)計(jì)的組件，可能證明有用敏捷制造各種應(yīng)用。因此，我們試圖確定敏捷設(shè)計(jì)模式制造業(yè)。設(shè)計(jì)模式是一組溝通的對象或類，兩者代表一個(gè)可重復(fù)使用的設(shè)計(jì)元素，是適用的，經(jīng)過一番專業(yè)化，一systems10品種。到目前為止，我們已經(jīng)確定用于這種活動(dòng)的設(shè)計(jì)模式整個(gè)系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)之間的通信元器件，零部件和組件的規(guī)定，調(diào)度系統(tǒng)任務(wù)和錯(cuò)誤處理。 4.1作業(yè)系統(tǒng) 該工作單元控制的最初版本軟件實(shí)施了與V+操作系統(tǒng)和編程語言提供了善于壓控制器。雖然為V +提供了足夠的設(shè)施許多機(jī)器人應(yīng)用，我們確定一個(gè)更先進(jìn)的操作系統(tǒng)和編程語言將更好地支持我們的軟件設(shè)計(jì)理念和敏捷制造的目標(biāo)。一般來說，工作單元控制涉及的號碼管理實(shí)時(shí)限制并發(fā)任務(wù)。因此，一實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的足夠和任務(wù)調(diào)度，通信和可靠的設(shè)施同步是可取的。 4.2軟件體系結(jié)構(gòu) 該工作單元控制軟件被設(shè)計(jì)成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的服務(wù)器。在最高水平，工作單元控制器的服務(wù)請求人的經(jīng)營人包裝箱成品組件。在這樣做時(shí)，到托盤服務(wù)器沿著托盤輸送機(jī)馬刺之間。托盤服務(wù)器跟蹤運(yùn)動(dòng)每個(gè)托盤，但工作單元控制器負(fù)責(zé)知道托盤內(nèi)容。該工作單元控制器大會(huì)的服務(wù)器，這都與要求機(jī)器人，以填補(bǔ)部分或全部組件托盤。為了滿足這些要求，大會(huì)的服務(wù)器必須部分下屬與服務(wù)器進(jìn)行通信以及與機(jī)器人和專用硬件。的部分反過來服務(wù)器必須與零件饋線和通信與視覺系統(tǒng)。一般來說，服務(wù)器的設(shè)計(jì)作為對整體工作單元一些假設(shè)如可能的結(jié)構(gòu)，使他們不敏感該結(jié)構(gòu)的變化。在適當(dāng)情況下，服務(wù)器同時(shí)運(yùn)行，例如，同時(shí)增加了一個(gè)機(jī)器人部分集會(huì)，該部分服務(wù)器嘗試設(shè)在機(jī)器人的未來預(yù)期另一部分 錯(cuò)誤的處理，也是分層的。如果一臺服務(wù)器遇到一個(gè)錯(cuò)誤，它首先試圖解決這個(gè)問題在當(dāng)?shù)?，例如，通過使更多的要求下屬服務(wù)器。如果失敗，服務(wù)器表明它的客戶端它無法提供所要求的服務(wù)?？蛻舳巳缓笤噲D解決這個(gè)錯(cuò)誤條件。作為一個(gè)具體例如，考慮一個(gè)部分服務(wù)器無法找到一部分在其遠(yuǎn)景窗口。它會(huì)一再提前給料機(jī)和拍照。如果沒有部分是內(nèi)發(fā)現(xiàn)一一定數(shù)量的重復(fù)，將報(bào)告的部分支線大會(huì)未能服務(wù)器。如果沒有多余饋線部分，它可以調(diào)用，服務(wù)器將在大會(huì)信號發(fā)生故障的工作單元控制器。在缺乏冗余服務(wù)器的組裝問題，釷控制器將問題通知，要求經(jīng)營者人為干預(yù)。魯棒，容錯(cuò)軟件必要的無人值守，操作的工作單元。4.3作業(yè)單元模擬隨著軟件開發(fā)進(jìn)展同時(shí)隨著硬件建設(shè)系統(tǒng)，可以明顯看出一個(gè)仿真硬件系統(tǒng)預(yù)計(jì)將是極為有益的。該決定是為了開始發(fā)展全面的仿真，將允許工作單元控制代碼被開發(fā)和測試，而不使用實(shí)際硬件。這允許控制軟件來編寫和調(diào)試沒有制止生產(chǎn)功能工作單元。它也非常有用，以顯示圖形硬件的響應(yīng)（圖5）特別是研究各種工作單元布局。， 圖5：TELEGRIP模擬 輸送系統(tǒng)已完全模擬。詳細(xì)的仿真機(jī)器人和遠(yuǎn)見系統(tǒng)正在開發(fā)中。仿真代碼模仿的工作單元的輸入和輸出，使為模擬透明地使用。換句話說，在代碼是用來模擬控制的工作單元是相同的代碼運(yùn)行在同一處理器板用于控制物理設(shè)備。這是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具軟件設(shè)計(jì)中不存在任何矛盾控制與仿真代碼和實(shí)際控制代碼。這消除了移動(dòng)可能移植問題從模擬到實(shí)際控制平臺 5．結(jié)論 本研究成功驗(yàn)證的關(guān)鍵問題對于一個(gè)敏捷制造工作單元的設(shè)計(jì)。柔性件饋線，機(jī)器視覺，模塊化硬件，廣泛的控制器接口，在線糾錯(cuò)，圖形模擬和模塊化的軟件都一個(gè)廣泛實(shí)施的重要因素。在繼續(xù)工作，該系統(tǒng)正在擴(kuò)大模塊化的程序，包括視覺，一個(gè)實(shí)時(shí)的使用操作系統(tǒng)，面向?qū)ο缶幊?，廣泛的錯(cuò)誤檢測和恢復(fù)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造和裝配也將發(fā)揮關(guān)鍵作用在促進(jìn)攝食，裝配，并造成估計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1].P.M.Noaker。敏捷制造的搜索。制造工程，30:28-42，1993。 [2].河科默福德。靈活的工廠：個(gè)案研究。電機(jī)及電子學(xué)工程師聯(lián)合會(huì)頻譜，30:28-42，1993.. 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Vlissides。設(shè)計(jì)模式，可復(fù)用面向?qū)ο筌浖?。艾迪生韋斯利，讀，碩士，1994。 致謝 這項(xiàng)工作得到了克利夫蘭先進(jìn)制造項(xiàng)目（營地）通過中心自動(dòng)化和智能系統(tǒng)研究（CAISR）和學(xué)校的工程案例 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯 題目 4-DOF SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級 學(xué) 號 078105226 學(xué) 生 姓 名 饒新龍 指 導(dǎo) 教 師 許 瑛 填 表 日 期 2011 年 6 月 1 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目： 4-DOF SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬 II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 1. 以4-DOF SCARA 機(jī)器人為研究對象，按照下列技術(shù)要求，基于三維軟件完成 4-DOF SCARA 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)模擬、 2、設(shè)計(jì)技術(shù)要求： (1)? 抓重：≤1kg (2)? 自由度：4 (3)? 運(yùn)動(dòng)參數(shù)： 大臂：±100。(回轉(zhuǎn)角度)，角速度≤1.8rad/s 小臂：±50。(回轉(zhuǎn)角度)，角速度≤1.8rad /s 手腕回轉(zhuǎn)：±100。(回轉(zhuǎn)角度)，角速度≤1.8rad。/s 手腕升降：100mm(升降距離)，線速度≤0.01m/s III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 1）、收集資料、開題報(bào)告、外文翻譯（6000字符以上） 3.01-3.11 2）、總體方案設(shè)計(jì) 3.14-4.02 3）、零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.06-4.26 4）、計(jì)算與強(qiáng)度校核 4.27-5.10 5）、畢業(yè)論文整理及答辯準(zhǔn)備 5.26-6.03  Ⅳ 、主 要參考資料： 【1】孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006.12； 【2】馬香峰主編.工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社，1966； 【3】宗光華 張慧慧譯.機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制.科學(xué)出版社，2004； 【4】吳振彪等主編.工業(yè)機(jī)器人（第二版）華中科技大學(xué)出版社，2006； 【5】于靖軍等主編.機(jī)器人結(jié)構(gòu)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社，2008； 【6】鄭貞平，喻德主編.UG NX 5三維設(shè)計(jì)與NC加工.機(jī)械工業(yè)出版社，2008； 【7】Y.Fujimoto and A.Kawamura. Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation of Biped Walking Robot Including Enrironmental Force Interaction. IEEE Robotics and Automation Magzine,1998, 5(2):33-42 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 0781052 班 學(xué)生（簽名）： 填寫日期： 2011 年 3 月 1 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)： 系主任（簽名）： 附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書首頁。 4-DOF SCARA 機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)模擬 學(xué)生姓名：饒新龍 班級：0781052 指導(dǎo)老師：許瑛 摘要：工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來越重要的作用。 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)工業(yè)用SCARA機(jī)器人。SCARA機(jī)器人(全稱Selectively Compliance Articulated Robot Arm)很類似人的手臂的運(yùn)動(dòng)，它包含肩關(guān)節(jié)肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)來實(shí)現(xiàn)水平和垂直運(yùn)動(dòng)。它是一種工業(yè)機(jī)器人，具有四個(gè)自由度。其中，三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，另外一個(gè)是移動(dòng)自由度。它能實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)，具有柔順性，全臂在垂直方向的剛度大，在水平方向的柔性大，廣泛用于裝配作業(yè)中。 本文用模塊化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了SCARA機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)。分析了SCARA機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解，建立了機(jī)器人末端位姿誤差計(jì)算模型并做了運(yùn)動(dòng)模擬。 關(guān)鍵字: SCARA 位姿誤差 指導(dǎo)老師簽名： 4-DOF SCARA robot design and motion simulation Student name：RaoXinlong Class：0781052 Supervisor：XuYing Abstract ：Industrial robot is the most typical mechatronic digital equipment, added value and high, wide range of applications, support for advanced manufacturing technology and information society, new industries, and social development of future production will increasingly play a The more important role. This paper designs an industrial SCARA robot. SCARA robot (full name Selectively Compliance Articulated Robot Arm) is very similar to human arm movement, which includes the shoulder elbow and wrist joints to achieve horizontal and vertical movement. It is an industrial robot has four degrees of freedom. Among them, the three rotational degrees of freedom, the other is the DOF. It can achieve planar motion, with the flexibility, the whole arm in the vertical stiffness, flexibility in the horizontal direction of the large, widely used in assembly operations. This method was designed with a modular design the mechanical structure of SCARA robot. Analysis of the SCARA robot inverse kinematics, and to establish the position and orientation of robot end of the model error. Keywords: SCARA analysis Signature of supervisor: 目錄 第一章緒論 1 1．1引言 1 1．2 國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 1.3 SCARA機(jī)器人簡介 2 1.4平面關(guān)節(jié)型裝配機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù) 4 1.4.1操作機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳動(dòng)技術(shù) 4 1.4.2機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 4 1.4.3檢測傳感技術(shù) 5 1.5項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容 6 1.5.1項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容、技術(shù)方案及其意義 6 1.5.2擬解決的關(guān)鍵問題 7 第二章SCAAR機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 2.1 SCARA機(jī)器人的總體設(shè)計(jì) 7 2.1.1 SCARA機(jī)器人的技術(shù)參數(shù) 7 2.1.2 SCARA機(jī)器人外形尺寸與工作空間 7 2.1.3 SCARA機(jī)器人的總體傳動(dòng)方案 8 2.2機(jī)器人關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)計(jì)算 10 2.2.1減速機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 2.2.2電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 2.2.3同步齒型帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 2.2.4滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 2.3大臂和小臂機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 2.4腕部機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 2.5小結(jié) 17 第三章SCARA機(jī)器人的位姿誤差建模 17 3.1基于機(jī)構(gòu)精度通用算法的機(jī)器人位姿誤差建模 17 3.2機(jī)構(gòu)精度通用算法 18 3.2.2通用機(jī)器人位姿誤差模型 20 3.2.2.1機(jī)構(gòu)通用精度模型與機(jī)器人位姿誤差模型的聯(lián)系 20 3.2.2機(jī)器人位姿誤差模型的建立 20 3.3 小結(jié) 25 總結(jié) 26 參考文獻(xiàn) 27 致謝 28