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1、课 程 设 计设计题目： SCARA工业机器人设计 系 别 班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 起止日期： 年 月 日起至 年 月 日止课程设计任务书课程设计题目： SCARA工业机器人设计 系 别 班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 课程设计进行地点： 任 务 下 达 时 间： 年 月 日起止日期： 年 月 日起至 年 月 日止 教研室主任 年 月 日批准SCARA工业机器人设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的：（1）了解工业机器人技术的基本知识以及单片机、机械设计、传感器等相关技术；（2）初步掌握工业机器人的运动学原理、传动机构、驱动系统及控制系统，并应用于工业机器人的设计中；（
2、3）掌握工业机器人的驱动机构、控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。1.2 基本要求（1）要求设计一个微型的三自由度的SCARA工业机器人；（2）要求设计机器人的机械机构（示意图），传动机构、控制系统、及必需的内外部传感器的种类和数量布局。（3）要有控制系统硬件设计电路。1.3 发挥部分 自由发挥2 设计过程及论文的基本要求：2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；（3）设计过程的资料保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规
3、范打印，包括附录中的图纸；项目齐全、不许涂改，不少于3000字；图纸为A4，所有插图不允许复印。（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍等）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。3 时间进度安排顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注1讲解主要设计内容，布置任务点名2搜集相关资料，检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分3检查机械结构设计并指出错误及纠正； 打分4继续机械机构和传动机构设计打分5进行控制系统设计打
4、分6检查控制系统原理图设计草图打分7完善并确定控制系统打分8指导学生进行驱动机构的选择打分9进行传感器的选择和软件流程设计打分10检查任务完成情况打分 工业机器人技术 课程设计成绩评定表系（部）： 班级： 学生姓名： 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确
5、，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分中 文 摘 要随着人类认知领
6、域的不断扩展和研究层次的不断深入，人类的作业环境也开始向着更为复杂的空间发展，例如核辐射场所、深海、太空、有毒环境或高温高压等。这些环境的作业条件远远超出了人类所能够承受的极限，因此人们就开始寻找可以代替人来完成作业的物体，最终人们发明了机器人这种拟人化的机器。机器人是一种智能型的机器，它能够代替人类的部分工作，从处理个别问题的速度和可靠性来看，它在一定程度上已经超过了人。在国际上关于机器人的定义有好几种，但是这几种不同的定义都有一个共同的属性即：象人或人的一部分，并模仿人的动作；且具有智能或感觉与识别能力；是人制造的机器或机械电子装置。在研究机器人和制造机器人的领域必须要知道机器人学的三定律
7、：第一，机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸；也不得见人受到伤害而袖手旁观 。第二，机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一定律相矛盾；第三，机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。所以无论在任何时候，我们都要遵守这三定律。本次课程设计的题目是SCARA工业机器人设计，SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm ）是一种水平关节型机器人，特别适合于在垂直方向进行装配作业。本次设计通过四个部分来实现机器人的基本功能。分别是机械结构、驱动部分、传感器部分以及机器人控制部分的设计。其中，在机器人控制部分我选择C8
8、051F020单片机对机器人的行动进行控制的。驱动部分，我选择的是直流电动机，因为直流电机控制方便，只用一个简单的H桥电路就能实现电动机的正反转。传感器部分，避障传感器我选择的是红外传感器，趋光传感器我选择的是光敏电阻。机器人的行走机构我选择的是四轮式行走机构。该机器人不仅是一种水平关节型机器人。总之，我设计的机器人的整体结构包括两个驱动轮，两个转动轮，四个红外传感器，两个光敏电阻，单片机。红外传感器分别位于机体的前、后、左、右，两个光敏电阻分别位于机体前部的左右两侧。四个红外传感器，两个光敏电阻的测量电路分别与单片机连接，四个红外传感器用于检测障碍物，光敏电阻用于检测光强，单片机通过根据红外
9、传感器，光敏电阻输入的信号来控制电机，进而控制驱动足。关键词 工业机器人，水平关节型，SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm ），目录中 文 摘 要V1 设计任务描述- 1 -1.1 设计题目- 1 -1.2 设计要求- 1 -1.2.1 设计目的- 1 -1.2.2 基本要求- 1 -2 设计思路- 2 -2.1 机械结构的设计- 2 -2.1.1 末端操作器的设计- 2 -2.1.2 手腕的设计- 2 -2.1.3 手臂的设计- 2 -2.1.4 基座的设计- 3 -2.1.5 制动器的设计- 3 -2.2 驱动方式的选择- 3 -2.2
10、.1 液压驱动- 3 -2.2.2 气压驱动- 3 -2.2.3 电动机驱动- 4 -2.3 传感器的选择- 4 -2.3.1 避障功能传感器的选择- 4 -2.3.2 光电编码器- 5 -2.4 主控制器的选择- 5 -2.5 软件功能的实现- 6 -2.6 电机驱动芯片的选择- 6 -3 设计方框图- 7 -4 机械结构设计- 8 -4.1 机械部分- 8 -4.2 传动部分- 10 -4.2.1 齿轮齿条装置- 10 -4.2.2 普通丝杠- 10 -4.2.3 滚珠丝杠- 10 -5 硬件设计- 11 -5.1 单片机模块- 11 -5.1.1 电源电路- 11 -5.1.2 复位电路
11、- 12 -5.1.3 液晶显示（LCD）接口电路- 12 -5.1.4 晶振电路- 13 -5.2 系统模块- 13 -5.2.1 电源电路- 13 -5.2.2 复位电路- 14 -5.3 测光模块- 14 -5.3.1 光敏电阻传感器- 14 -5.3.2 光敏电阻的数量和布局- 15 -5.3.3 光敏电阻的测量电路- 15 -5.4 避障模块- 16 -5.4.1 红外传感器- 16 -5.4.2 红外传感器的测量电路- 17 -图5.8 红外发射电路- 17 -5.5 电机驱动模块- 18 -5.5.1 LM298简介- 18 -5.5.2 H桥原理简述- 18 -5.5.3 驱动
12、电路的设计- 19 -6 软件设计- 20 -6.1 软件流程图- 20 -7 工作过程分析- 21 -8 元器件清单- 22 -9 主要元器件介绍- 23 -9.1 光敏电阻CdS- 23 -9.2 红外传感器- 23 -9.3 LM7805- 23 -9.4 C8051F020- 23 -9.5 LM298- 24 -9.6 TLC555- 24 -小 结- 25 -致 谢- 26 -参考文献- 27 -附录1 电路图- 1 -1 设计任务描述1.1 设计题目SCARA工业机器人设计1.2 设计要求1.2.1 设计目的（1）了解工业机器人技术的基本知识以及单片机、机械设计、传感器等相关技术；（2）初步掌握工业机器人的运动学原理、传动机构、驱动系统及控制系统，并应用于工业机器人的设计中；（3）掌握工业机器人的驱动机构、控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。1.2.2 基本要求（1）要求设计一个微型的三自由度的SCARA工业机器人；（2）要求设计机器人的机械机构（示意图），传动机构、控制系统、及必需的内外部传感器的种类和数量布局。（3）要有控制系统硬件设计电路。2 设计思路2.1 机械结构的设计2.1.1 末端操作器的设计末端操作器
