目录 第1章绪论…………………………………………………………………… 3 1.1机器人概述…………………………………………………………… 4 1.2机器人的历史、现状………………………………………………… 4 1.3机器人的发展趋势…………………………………………………… 4 第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计……………3 2.1自由度及关节…………………………………………………………… 4 2.2基座及连杆…………………………………………………………… 4 2.2.1基座……………………………………………………………… 7 2.2.2大臂……………………………………………………………… 7 2.2.3小臂……………………………………………………………… 7 2.3机械手的设计……………………………………………………………4 2.4驱动方式…………………………………………………………………4 2.5传动方式…………………………………………………………………4 2.6制动器……………………………………………………………………4 第3章控制系统硬件……………………………………………………………4 3.1控制系统模式的选择……………………………………………………4 3.2控制系统的搭建……………………………………………………… 4 3.2.1工控机……………………………………………………………4 3.2.2数据采集卡………………………………………………………4 3.2.3伺服放大器………………………………………………………4 3.2.4端子板…………………………………………………………… 4 3.2.5电位器及其标定………………………………………………… 4 3.2.6电源……………………………………………………………… 4 第4章控制系统软件………………………………………………………… 4 4.1预期的功能…………………………………………………………… 4 4.2实现方法………………………………………………………………4 4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制………………………4 4.2.2直流电机的伺服控制………………………………………………4 4.2.3电机的自锁…………………………………………………………4 4.2.4示教编程及在线修改程序…………………………………………4 4.2.5设置参考点及回参考点……………………………………………4 第5章总结……………………………………………………………………… 4 5.1所完成的工作………………………………………………………… 4 5.2设计经验……………………………………………………………… 4 5.3误差分析……………………………………………………………… 4 5.4可以继续探索的方向………………………………………………… 4 参考文献………………………………………………………………………… 4 第1章绪论 1.1机器人概述 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基矗 “工业机器人”（I
ndustrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓娶搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。 机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。 简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。 机器人一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机器人，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机（Ma
nipulator）。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机器人在国外通常被称之为“Mecha
nical Ha
nd”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。 要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机器人的性能。一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图1-1所示。