教學(xué)機(jī)器人本體設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近二十年來，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展非常迅速，各種用途的機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域廣泛獲得應(yīng)用。我國(guó)在機(jī)器人的研究和應(yīng)用方面與工業(yè)化國(guó)家相比還有一定的差距，因此研究和設(shè)計(jì)各種用途的機(jī)器人特別是工業(yè)機(jī)器人、培養(yǎng)機(jī)器人技術(shù)人才、推廣機(jī)器人的應(yīng)用是有現(xiàn)實(shí)意義的。本文的工作是圍繞一個(gè)六自由度的教學(xué)機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)進(jìn)行的。 論文首先根據(jù)教學(xué)機(jī)器人的任務(wù)要求，確定機(jī)器人的各項(xiàng)基本技術(shù)指標(biāo)，為機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)；在此基礎(chǔ)上，通過分析比較，提出機(jī)器人的

2、六自由度關(guān)節(jié)型總體結(jié)構(gòu)型式，確立了采用直流力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)、諧波減速器傳動(dòng)、增量式光電編碼器檢測(cè)的總體方案；介紹了控制系統(tǒng)總體框架。 采用改進(jìn)的D-H法建立教學(xué)機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型，對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、雅可比矩陣進(jìn)行求解，采用代數(shù)逆解方法求得其逆解。并對(duì)工具的變換和采用不同基坐標(biāo)的情況進(jìn)行分析，指明了使求解方法通用化的方法。運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)教學(xué)機(jī)器人的工作空間進(jìn)行了分析，仿真分析了傳感器、減速器誤差以及加工制造誤差引起的末端位置誤差。

3、 對(duì)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)工作狀況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，選擇各關(guān)節(jié)電機(jī)、減速器的型號(hào)。對(duì)各關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，校核了部分關(guān)鍵零件，給出了典型關(guān)節(jié)的裝配圖，并對(duì)整個(gè)機(jī)器人本體進(jìn)行了虛擬設(shè)計(jì)，給出了三維仿真模型。 建立了關(guān)節(jié)控制的數(shù)學(xué)模型，提出采用速度、位置雙閉環(huán)的控制策略來實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)控制，運(yùn)用MATLAB軟件輔助設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了速度、位置PID控制器。 最后探討了教學(xué)機(jī)器人軌跡規(guī)劃的有關(guān)問題，給出了