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1、沈阳化工大学本科毕业设计 题 目： 工业机器人设计与运动仿真 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1302 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 2017 年 05 月 18日 论文答辩日期： 年 月 日需要图纸请联系我：qq 694921277 微信13804010867目录 摘要1 Abstract2 第一章 引言3 1.1 工业机器人的定义3 1.2 工业机器人的研究目的及应用3 1.3 工业机器人的发展现状及发展趋势4 1.3.1 国外机器人发展与现状4 1.3.2我国机器人的发展现状及发展趋势5 1.3.3 工业机器人发展趋势5 1.3.4 论文结构安排6 第二章 FANU
2、C R2000机器人运动型建模与分析7 2.1 FANUC R2000型机器人简介7 2.2 机器人D-H模型的建立方法7 2.3 机器人正运动学分析8 2.4 机器人逆运动学分析8 第三章 工业机器人运动学仿真11 3.1 机器人工具箱简介与GUI11 3.2 工业机器人的三维MATLAB仿真13 3.3 工业机器人正运动学仿真15 3.4 机器人逆运动学仿真17 3.5 MATLAB仿真程序清单与运行结果汇总20 3.5.1 MATLAB仿真程序清单20 3.5.2 运行结果汇总分析21 第四章 工业机器人机械结构的设计22 4.1 夹持式手部结构22 4.1.1 手指的形状和分类22 4
3、.1.2设计时考虑的几个问题22 4.2 手腕结构的设计23 4.2.1 手腕的驱动力矩的计算23 4.2.2 手腕回转缸的尺寸24 4.3 减速器的选择和计算24 4.3.1 传动比的分配25 4.4 运动控制器27 4.4.1 MCU功能27 4.4.2 FPGA功能27 4.5 伺服驱动器选取27 4.6 伺服电机简介27 4.7 伺服电机的控制28 第五章 结论29 致谢30 参考文献31摘要工业机器人技术是上个世纪中叶发展起来的一门新兴技术，自20世纪60年代初工业机器人开始运用以来，其研究，开发和应用一直受到企业和科学家的关注，广泛应用于化工生产，设备安装，道路施工，机械制造，岩石
4、开采等诸多领域，工业机器人是现代工业自动化技术水平的最高体现，它的发展水平及其发展运用已经成为衡量是一个国家工业自动化水平的标志。在本文中，对FANUC R2000机器人进行了设计和仿真。机器人仿真和面向对象方法用于模拟动态特性，帮助研究人员了解机器人工作空间的形状。在MATLAB环境中，RoboticsT用于构建FANUC R2000机器人。分析了FANUC R2000机器人的运动学，逆运动学和轨迹规划问题，并利用MATLAB环境下的Robotics Toolbox建模机器人。同时模拟正运动学和逆运动学和轨迹规划，并观察关节运动，得到所需的数据。指示设计参数正确，以达到预期目标。关键字：pu
5、ma560机器人；运动学；MATLAB Robotics Toolbox；仿真Abstract Since the beginning of the 1906s,the research, developement and application of Industrail robot have always been the concern of the enterprise and scientists.They are widely used in chemical industry into production equipent installaction road,construc
6、tion,machin road,construction,machinery manufacturing and many other areas.Abstract Based on PUMA560 robot, this article analyzes its forward kinematics and inverse kinematics and trajectory planning problem. and in the MATLAB environment, the robot simulation toolkit modeling for the robot. And sim
7、ulation the forward kinematics and inverse kinematics and trajectory planning as well, observe the movement of each joint, we can get the required data. Shows the designed parameters are correct, so that they can reach a predetermined target. Keyword：PUMA560 robot.kinematics； Industrail robot ; MATL
8、AB ; Robotics Toolbox；simulation2沈阳化工大学学位毕业设计 第一章 引言 第一章 引言1.1 工业机器人的定义 国际标准化组织（ISO）对机器人的定义为：机器人的动作机制具有诸如人体或其他动物体等四肢和感觉等器官的功能，机器人具有多功能性，多种多样的功能和灵活的变化行动程序。 机器人具有不同程度的智能，如记忆，感知，推理，决策，学习等。机器人具有独立，完整的机器人系统在工作中不能依靠人的基本干预。机器人仿真使用计算机可视化和面向对象手段来模拟机器人的动态特性，帮助研究人员了解机器人工作空间的形状和极限，揭示机器的合理运动方案和控制算法，并对该机器人进行仿真， 实
9、现功能，让用户直接看到设计结果，及时识别缺点和缺陷，提高，从而解决机器人的设计，制造和操作问题，避免实体的直接操作 造成事故和不必要的损失，这将使机器人学习和生产成为一个可预测的新时代。本文研究对象是工业机器人，又称机械臂或机械手，是指工业应用，可以自动控制，可以重复编程，多自由度，多用途多功能操作机，可以携带 材料或操纵工具，随着各种操作的完成，工业机器人可以固定在一个地方，也可以安装在往复式车中。 通常，它是指具有类似于手臂的功能并且可以保持物体或执行其他操作的机械装置。1.2 工业机器人的研究目的及应用工业机器人是结合机电技术，电子技术与计算机技术共同形成的机电一体化产品，从诞生以来一直
10、受到人们的关注和关注，工业机器人是数字设备中最典型的机电一体化技术，在工业生产中得到广泛的应用，作为对先进制造技术和高端设备的支撑，关键部件，将来的生产和社会发展在工业机器人中日益重要的作用被广泛应用于自动化流水生产线，而不是人 从事焊接，涂装，搬运等诸多重工。在许多国家，工厂和企业，工业机器人广泛用于替代或帮助工人完成各种简单或重复的工作。例如，在恶劣，严峻和危险的生产环境中，工业机器人可以帮助工人完成与剃刮，拖拉，拉扯，撕裂，打击，切割，压制，敲击，切割，推压，研磨，捏合，根据工业机器人的应用，我们可以将工业机器人用于建筑机器人，食品机器人，制造机器人，采矿机器人，农林业等。由于工业机器人
11、具有强大的功能和相应的多功能性。许多国家和许多国家和企业一直在各类工业机器人的开发，开发和应用。机器人在包装运输，化工生产，机械制造，设备安装，道路施工，核电维护，岩石钻采，作物种植等诸多领域的广泛应用使得这些地区的生产效率大幅度提高，低成本生产各种产品，丰富了人们的物质生活，也大大降低了这些工人在这些地区的劳动强度。工业机器人可以被视为力学，机械工程，通信工程，电子学，控制工程，软件工程，材料工程等许多技术和学科的集合。 在现代化工生产中起着不可忽视的作用，可以说工业机器人对社会生活和工业发展的应用起了很大的推动作用。1.3 工业机器人的发展现状及发展趋势1.3.1 国外机器人发展与现状19
12、47年，美国原子能委员会的阿尔贡研究所开发了一种遥控机器人，用于捕获放射性物质，以满足核能实验室的放射性环境的需要，在核能实验室通常被认为是世界上第一个工业机器人的原型。美国DEVOC在1954年首次提出了工业机器人的概念，并申请了专利。 1958年美国CONSOLIDATED（共同控制公司）公司开发了第一台机器人，这是真正的工业机器人，1962年，美国UNIMATION公司的第一个UNIMATE通用自动机器人，在美国通用汽车生产车间投入使用，控制系统根据坦克炮塔的原理设计：机器人手臂可做头，伸缩，旋转等动作，动力系统采用液压驱动，控制系统采用滚筒作为存储装置。在此基础上开发了很多机器人的球面
13、坐标。同年，美国还成功试用了一款名为Versatron机器人，机器人的中心柱可以旋转，提升液压驱动，控制系统是教学再生型。从此，国际工业机器人中的许多国家正在研发的基础上。日本在1967年从美国引进了一些UNIMATE机器人，并设立了机器人研究，在1968年开始发展自己的机器人。 但直到1980年，日本的工业机器人非常受欢迎，1980年被称为日本的“机器人第一年”。截至1984年底。日本工业机器人达到67,300台，2009年达33980台，机器人总数占世界第一，日本百万员工拥有的工业机器人数量居世界第一。苏联从六十年代到七十年代开始研究机器人的发展和应用，1963年开发了第一台工业机器人，并
14、为焊接作业，于1972年成功开发了用于海洋检测的传感器控制机器人。另外，英国，德国，韩国，瑞典，瑞士，新加坡等都有积极的机器人研究机构，并进行了大量的研究，取得了很大的成果。1.3.2我国机器人的发展现状及发展趋势中国工业机器人于1985年底开始，开始将工业机器人研究与开发的七个五项计划纳入国家重点科研项目，并在沈阳研究所成立第一台机器人，发起了综合机器人理论与应用开发研究。 1986年，智能机器人被列为国家高科技发展规划自动化中心的两大主题之一，研究目标是追踪世界先进水平，围绕专机进行研究。 近几十年来，开发了用于操作，点焊，电弧焊接，喷涂，组装等操作的工业机器人以及水下作业，军事等专用机器人的再生产。 目前，中国机器人技术的教学再生已基本成熟，并在工厂中广泛应用。中国的工业机器人研究起步较晚，从无到有，从粗到细，多年来取得了很大的进步，随着中国门户年复一年的开放，经济发展，工业现代化，国内工业机器人行业面临越来越多的国内机器人 仍然很难达到要求的质量和要求，大部分关键部件或整机器人需要从国外进口，所以我们国家还在机器人消费状态阶段。 因此，目前的形式看，中国应从中国国情的需求和应用的角度出发，加快结构简单
