六自由度机器人控制结构

二自由度机器人的通用控制

机器人是一中自动化的机器 ，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智力能力，如感知能力，规划能力，动作能力和协同能力，是一中具有高度灵敏的自动化机器。作为一个复杂的综合系统，机器人控制系统涉及到很多的学科（如计算机，机械，传感器，人工智能等）。其中，机器人的控制系统具有很重要的意义。随着机器人的功能日益复杂，如何综合考虑模块功能，控制性能要求，设计一个合乎要求的机器人控制系统，将是一项非常有意义的事情。

那么研究一个机器人控制系统，需要我们对机器人控制系统有一个明确的认识。机器人控制体系是指控制机器人的软件和硬件机构，其研究主要集中在机器人控制器的研究和开发上，通常分为功能设计和结构设计。功能设计部分要完成控制功能和算法的定义，结构设计是完成功能在软件和硬件上的分布。

本文概要

本文主要着眼于机器人的控制系统的设计。以二连杆机器人的控制系统为例提出二自由度机器人的控制设计方案：基于PID控制器的二自由度机器人的MATLAB仿真。

第一章： 机器人的基础知识

什么是机器人？如果将常规的机器人操作手与挂在多用车或着牵引车上的起重机进行比较，可发现两者非常相似。他们都具有许多的连杆，这些关节同过连杆依次连接，这

摘要

在当今轮毂制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本文设计和研究了一个六自由度的工业机器人，用于生产线的进送料和装配。首先，本文对生产线布局进行改造设计，提高生产的工作效率，然后，根据设计要求设计了机器人的整体方案和具体的机械结构，选择了合适的传动方式、驱动方式，设计了机器人的底座、大臂、小臂和手部的结构；并且对机器人的传动结构进行设计，机器人为六自由度关节型机器人，全部采用转动关节，关节处采用电机，减速机，齿轮传动机构，蜗轮蜗杆传动机构来实现各个自由度，从而实现所需的运动。在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，采用PC+DSP运动控制卡的控制方式，确定了控制系统的总体方案，设计了PCI 总线接口电路和DSP。

关键词: 六自由度工业机器人；生产线；结构设计；控制系统；

各位如果需要此设计的全套内容（包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT）可

六自由度机器人示教编程与再现控制实验

一．实验目的

1. 了解机器人示教与再现的原理；

2. 掌握机器人示教和再现过程的操作方法。

二．实验设备和工具

1、 GRB3016六自由度机器人一台； 2、 GRB3016六自由度机器人控制柜一台； 3、 基于OtoStudio开发平台的控制软件一套； 4、 机器人气动手爪一套。

三．实验原理与方法

1, 示教再现原理

机器人的示教-再现过程是分为四个步骤进行的，它包括：

示教，就是操作者把规定的目标动作(包括每个运动部件，每个运动轴的动作)一步一步的教给机器人。示教的简繁，标志着机器人自动化水平的高低。

记忆，即是机器人将操作者所示教的各个点的动作顺序信息、动作速度信息、位姿信息等记录在存储器中。存储信息的形式、存储存量的大小决定机器人能够进行的操作的复杂程度。

再现，便是将示教信息再次浮现，即根据需要，将存储器所存储的信息读出，向执行机构发出具体的指令。至于是根据给定顺序再现，还是根据工作情况，由机器人自动选择相应的程序再现这一功能的不同，标志着机器人对工作环境的适应性。

操作，指机器人以再现信号作为输入指令，使执行机构重复示教过程规定的各种动作。

在示教-再现这一动作循环中，示教和记忆是同时进行

六自由度工业机器人实验指导书

前言

机器人已广泛应用于汽车与汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电器行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域。在工业生产中，弧焊机器人，点焊机器人，喷涂机器人及装配机器人等都被大量使用。

机器人系统由机器人和作业对象及环境共同组成的，其中包括机器人机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成，其实际上是一个典型的机电一体化系统，其工作原理为：控制系统发出动作指令，控制驱动器动作，驱动器带动机械系统运动，使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态，实施一定的作业任务。末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统，控制系统把实际位姿与目标位姿相比较，发出下一个动作指令，如此循环，直到完成作业任务为止。

首钢莫托曼机器人有限公司生产的SG—MOTOMAN—UP6工业机器人，为6轴垂直多关节型，具有节省空间、高速动作时的轨迹精度高、轨迹流畅、动作速度高、动作范围广、安全可靠等特点,在工业上可进行弧焊、点焊、切割、搬运等。

实验项目 机器人示教编程与再现控制

一、 实验目的

通过本次试验，掌握六自由度工业机器人的示教编程与再现控制，

二、 实验内容

实验前请仔细阅读MOTOMAN-UP6机器人

摘 要

在当今轮毂制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本文设计和研究了一个六自由度的工业机器人，用于生产线的进送料和装配。首先，本文对生产线布局进行改造设计，提高生产的工作效率，然后，根据设计要求设计了机器人的整体方案和具体的机械结构，选择了合适的传动方式、驱动方式，设计了机器人的底座、大臂、小臂和手部的结构；并且对机器人的传动结构进行设计，机器人为六自由度关节型机器人，全部采用转动关节，关节处采用电机，减速机，齿轮传动机构，蜗轮蜗杆传动机构来实现各个自由度，从而实现所需的运动。在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，采用PC+DSP运动控制卡的控制方式，确定了控制系统的总体方案，设计了PCI 总线接口电路和DSP。

关键词: 六自由度工业机器人；生产线；结构设计；控制系统；

I

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摘要

I

Abstract

Title：SCHEME DESIDN、KINEMATICS、DYNAMICSANALYS &

SIMULATION OF FIVE DEGREE ASSEMBLY PROCESSING ROBOT Major：Mechanical and Electronic Engineering

Name：jian Guo Signature: Supervisor：Prof. Yumei HUANG Signature: Abstract

This paper studied and designed a five-DOF assembly processing robot, and carries on the kinematics and dynamics analysis, simulation. At last static analysis and modal analysis for the key parts of the robot by FEM, compared the analytical r

河南科技大学毕业设计（论文）

6自由度机器人机械结构设计及路径规划

摘要

近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、 推广机器人的应用是有现实意义的。

典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合任务书的要求，设计了一种小型的实现移动的六自由度串联机器人。

首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用 D- H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解。

机器人广泛应用于工业、农业、医疗及家庭生活中，工业机器人主要应用领域有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。总之，工业机器人的多领域广泛应用，其发展前景广阔。

关键词：机器人关节，运动学分析，工业机器人，自由度

I

河南科技大学毕业设计（论文）

CONSTRUCTION DESIGN、KINEMATICS ANALYSIS O

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南京理工大学

毕业设计说明书(论文)

作

者:

学号： 机械工程学院 机械工程及自动化

全气动多自由度关节型机器人的

结构优化研究

学院(系): 专题

业: 目:

指导者： 评阅者：

(姓名) (姓名)

(专业技术职务) (专业技术职务)

2007 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结

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学号： 机械工程学院 机械工程及自动化

全气动多自由度关节型机器人的

结构优化研究

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2007 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结

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学号： 机械工程学院 机械工程及自动化

全气动多自由度关节型机器人的

结构优化研究

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(专业技术职务) (专业技术职务)

2007 年 6 月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

由于气动机器人具有运动速度快、成本低、绿色环保等特点，被广泛应用于各工业生产领域中。相比于直角坐标型机器人而言，关节型机器人具有操作灵活、适用范围广、占地面积小等优点。SMC南京技术中心在前期的研究中，开发了一种全气动多自由度关节型机器人，制作了样机并进行了试验研究。前期的研究发现，该关节型机器人的腰部回转关节存在较大的定位误差，很大程度地影响了该机器人的工作精度和可靠性。为了解决这一问题，论文在分析了原有结构方案的基础上对全气动多自由度关节型机器人的腰部回转关节进行结构优化设计和试验研究，具体完成的工作如下：(1)分析了腰部回转关节原有结构的齿轮齿条传动的缺点以及引起定位振动的原因， 在综合分析了各种传动方式优缺点的基础上，研究了腰部回转关节的总体优化方案。(2)对同步带传动进行了结构设计，并制作了改进结