SCARA机器人

河南科技大学毕业设计（毕业论文）

SCARA

机器人结构与实验装置设计

摘

要

工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用

范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来

生产和社会 发展起着越来越重要的作用。

本文设计了一个教学用

机器人。

SCARA

< br>机器人

(

全称

Selectiv ely

Compliance Articulated Robot Arm)

很类似人的手臂的运动，它包含肩关节肘

关节和腕关节来实现水平和 垂直运动。它是一种工业机器人，具有四个自由

度。其中，三个旋转自由度，另外一个是 移动自由度。它能实现平面运动，

具有柔顺性，全臂在垂直方向的刚度大，在水平方向的 柔性大，广泛用于装

配作业中。

本文用模块化发计方法设计了

SCARA

机器人的机械结构。

本文结合< /p>

Pro/e

三维建模分别对基座、大臂、小臂、以及腕部关节做了 详细的设计，并

根据实际工作情况对各关节进行受力分析，并模拟了机器人的工作状态， 严

格保证了该设计在工作中的安全性和可靠性，

具有很好使用价 值和发展前景。

最后，本文还分析了

SCARA

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并做了运动模 拟，更加证实了本设计在实际应用中的实

用性和可靠性。

关键字

:

S

CARA

，四个自由度，受力分析< /p>

河南科技大学毕业设计（毕业论文）

DESIGN OF SCARA ROBOT STRUCTURE AND

EXPERIMENTAL

DEVICE

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.

SCARA(Selectively

Compliance

Articulated

Robot

Arm)robots

work

in

a

similar Way as human

’

s arms

．

The SCARA robot

，

incorporating a shoulder joint

，

an

elbow

joint

，

and

a

wrist

joint

，

is

capable

of

operating

vertically

and

horizontally

．

The SCARA robot is a kind of 4 DOF industrial robots

、

3 rotary

DOFs and 1 linear DOF

．

It

，

featuring compliance

，

good Vertical rigidity

，

and

Horizontal flexibility

，

is widely used in assembly.

Modular-design

methodology

was

utilized

to

design

the

mechanism

．

This

paper combination with Pro/E 3D modeling , designed the main arm, small arm

and wrist according to the actual working ,analysis each joint

’

s force,

and simulate the working state of the robot,in order to ensure the design work in

safety

and

reliability,

and

has

good

use

value

and

the

prospects

for

the second and third chapter, it introduces detailed detail among

the

processing

of

the

structure

designing

of

a

SCARA

robot

and

its

kinematics

analysis.

Analysis

of

the

SCARA

robot inverse

kinematics,

and to

establish the

position and orientation of robot end of the model error.

KEY WORDS

：

S

CARA

，

four degrees of freedom

，

analysis

河南科技大学毕业设计（毕业论文）

目

录

前言

.............. .....................................

3

第一章

绪论

.............. ..............................

2

§

1.2

国内外机器人领域研究现状及发展趋势

............

3

§

1.3

本论文的研究意义及内容

.........................

4

§

1.4

本论文的研究内容

...............................

9

第二章

SCARA

机器人的机械结构设计

.

....................

10

§

2.1 SCARA

器人的总体设计

..........................

1

0

§

2.1.1

机械传动方案的比较

........................

1

0

§

2.1.2

传动零部件的初选

..........................

1

0

§

2.1.3

减速机的选择

..............................

1

1

§

2.1.4

本机器人的技术参数

........................

1

1

§

2.1.5

机器人各个手臂长度和工作空间的确定

........

1

2

§

2.2

机器人总体传动方案的选择级装配图

< br>

..............

1

3

§

2.2.1

机器人机身输出轴

..........................

13

§

2.2.2

机器人大臂输出轴

..........................

14

§

2.2.3

机器人腕部结构图

..........................

15

第三 章

Pro/E

运动仿真

.................

错误！未定义书签。

§

3.1 Pro/E

运动仿真介绍

.............................

1

7

§

3.1.1Pro/E

主要功能

.............................

1

7

§

3.1.2Pro/E

主要装配关系

.........................

1

8

§

3.2 SCARA

机器人三维装配图

........................

1

9

§

3.3 SCARA

机器人三维装配图自由度分析及仿真步骤

....

2

0

第四章

SCARA

机器人的运动学研究

.......................

21

§

4.1

工 业机器人的运动学系统

........................

2

1

§

4.1.1

数学基础

(