1. 研究目的与意义

1. 选题背景

如今scara机器人还广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域，它的主要职能是搬取零件和装配工作。它的第一个轴和第二个轴具有转动特性，第三和第四个轴可以根据工作的需要的不同，制造成相应多种不同的形态，并且一个具有转动、另一个具有线性移动的特性。由于其具有特定的形状，决定了其工作范围类似于一个扇形区域。scara机器人可以被制造成各种大小，最常见的工作半径在100毫米至1000毫米之间，此类的scara机器人的净载重量在1千克至200千克之间。

2. 意义

2. 课题关键问题和重难点

（1）对scara工业机器人进行机构模块划分以及自由度的计算。

（2）scara机器人的运动学建模与运动学仿真研究，并进行有关系统性能的各项仿真工作。

（3）以d-h坐标系理论为基础对scara机器人进行参数设计，利用matlab机器人工具箱，对机器人的正运动学、逆运动学、轨迹规划进行仿真。

3. 国内外研究现状（文献综述）

scara机器人具有结构紧凑、工作空间大、操作灵活、重复定位精度和性价比高等优点，已广泛应用于塑料、汽车、电子、药品和食品等工业领域。然而,scara机器人是一个多变量、强耦合的非线性系统.为提高scara机器人的控制和轨迹跟踪精度.对机器人的动力学参数辨识和轨迹控制算法进行深入研究,具有重要的理论意义和实际价值^[1]

随着生产自动化程度的提高,机器人在工业生产中的应用愈加普遍。四自由度scara机器人是工业机器人中应用很广的平面装配机器人。本文根据课题设计了一种四自由度scara平面装配机器人。围绕scara进行本体结构设计，并且基于adams软件对scara进行运动学和动力学的建模与模拟,验证设计的合理性^[2]

国内设计和生产的工业机器人普遍存在性能不高、运行不稳定以及重复精度低的问题。为了有效地解决这些问题，必须在机器人设计时采用更为先进的机械结构和更轻、更高强度的材料，并对机器人建立精确的运动学模型，采用更可靠的控制系统结构以及做好底层的轨迹规划算法。本文针对研发的四自由度平面关节型scara机器人，采用自末端向基座方向的设计方法对scara机器人的机械结构进行设计，并运用d-h法对其建立了准确目简洁的运动学模型。基于遗传算法对影响机器人运动学和动力学性能的驱动系统的减速器的准速比进行了优化，充分发挥交流伺服电动机的性能，从而有效降低系统成本。基于adams平台的虚拟样机技术对所建立的scara机器人实体模型中的机械本体结构的运动学和动力学方面的性能进行合理性的评估，对scara机器人研究结果进行先期校验。机器人控制系统采用基干工业pc的开放式运动控制系统架构，设计了组成控制系统的硬件和软件。运动控制部分采用基于pci总线的高性能多轴运动控制卡。整个机器人的控制系统软件采用windowsxp环境下的visualc#语言来开发，从而使得机器人的功能扩展和升级变得很容易^[3-6]

4. 研究方案

本次毕业设计分为三部分

第一部分scara机器人参数设计。

这部分对6自由度scara机器人参数设计进行了运动学分析，运用d-h表示法即denavit 和hartenberg在1955年提出一种通用的方法，这种方法在机器人的每个连杆上都固定一个坐标系，然后用4x4的齐次变换矩阵来描述相邻两连杆的空间关系。通过依次变换可最终推导出末端执行器相对于基坐标系的位姿，从而建立机器人的运动学方程。及齐次变换矩阵建立了其运动学模型。对工业机器人设计及二次开发。

5. 工作计划

2023.1.2～2023.1.15 完成译文翻译，查阅文献，完成开题报告并上传毕设网。

2023.1.16～2023.2.5 指导老师审核译文和开题报告，根据指导老师意见完成修改。

2023.2.6～2023.3.19 按照开题报告的方案，开始毕设课题的分析和方案设计、硬件连接设计和程序设计,完成scara机器人er6-600-sr的运动学建模， 利用matlab对scara机器人进行建模仿真分析。