全固定电机驱动的scara机器人的研究

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士专业学位论文ProfessionalMaster’sThesis中文论文题目:全固定电机驱动的SCARA机器人的研究英文论文题目:researchoftheSCARArobotactuatedbyall-fixedmotors专业学位类别：全日制专业学位专业学位领域：机械工程领域作者姓名：李晨指导教师：李秦川完成日期：2015年12月18日全固定电机驱动的SCARA机器人的研究researchoftheSCARArobotactuated

2、byall-fixedmotors浙江理工大学硕士学位论文全固定电机驱动的SCARA机器人的研究摘要随着工业自动化的发展，工业机器人的应用也越发广泛。针对某些中、小型企业需要一种价格在2万元以内的小型搬运机器人的需求，本文设计了一种全固定电机驱动的SCARA机器人，其结构与传统SCARA机器人不同，它所有的驱动电机安装在基座内，采用套轴和同步带的传动方式传递运动，机械手末端采用气缸和吸盘完成对工件的取放，其价格便宜且工作稳定可靠，适用于一般精度的平面运动的搬运作业。因此全固定电机驱动的SCARA机器人

3、的研究十分具有工程应用价值。本文主要对全固定电机驱动的SCARA机器人进行理论分析和机械结构设计，主要内容如下：建立SCARA机器人的简单模型，采用齐次变换矩阵和代数法分别对SCARA机器人的运动学正、反解进行详细推导，并通过SolidWorksMotion对SCARA机器人进行运动学仿真，其结果验证了运动学反解的正确性，为控制系统的软件开发奠定基础。采用Lagrange法推导SCARA机器人的动力学方程，并通过数值算例计算出关节的驱动力矩，并通过SolidWorksMotion对SCARA机器人进行

4、动力学仿真，得到关节的驱动力矩。对比结果表明，SCARA机器人动力学理论分析的正确性，另一方面为样机的电机选型、关节材料选择和套轴结构设计等提供理论支持。通过ANSYSWorkbench对SCARA机器人的小臂、大臂、套轴和整机结构进行静力学分析，结果表明它们达到机械强度和刚度要求。并对可能产生共振的小臂结构进行模态分析，其结果表明小臂的固有频率远大于共振频率，不会产生共振，满足设计要求。对SACRA机器人机械部分进行设计，根据基本技术参数，确定其传动方案，对步进电机、同步带、气缸、吸盘和真空发生器等

5、主要标准件进行选型，并对大臂套轴和小臂套轴结构与布局进行详细设计。最终完成了可用于实际作业的SACRA机器人样机。对SCARA机器人物理样机进行实验研究，首先搭建样机实验平台，然后检测样机的主要技术参数指标，其结果达到设计要求，最后对物理样机的搬运作业进行实验研究。本文研究有利于平面小型搬运机器人的应用与普及。关键词：全固定电机；SCARA机器人；套轴；样机设计；样机实验I浙江理工大学硕士学位论文全固定电机驱动的SCARA机器人的研究AbstractWiththedevelopmentofindust

6、rialautomation,theapplicationfieldsoftheindustrialrobothavebeenexpandedwidely.TomeettherequirementofasmalltransferrobotwiththepriceundertwentythousandyuaninRMBforsomesmallandmediumenterprises,thispaperproposesaSCARArobotactuatedbyall-fixedmotors,whichis

7、differentfromtraditionalSCARArobots.InthisnovelSCARArobot,allthedrivingmotorsareinstalledinthebase,andsleevesandsynchronousbeltsareusedtotransmitmotionandforce.Theend-effectorcanachievecatchandreleasemotionswiththecylinderandchuck.Therefore,therobothasa

8、cheappriceandarelativelygoodreliability,whichcanbeappliedtotransportworkwithnormalprecise.ThisdissertationpresentsatheoreticalanalysisandastructuraldesignforaSCARArobotactuatedbyall-fixedmotors.Themajormeritscanbesummarizedasfoll