SCARA工业机器人设计(工业机器人课程设计)Word格式.doc
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(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;
4
继续机械机构和传动机构设计
5
进行控制系统设计
6
检查控制系统原理图设计草图
7
完善并确定控制系统
8
指导学生进行驱动机构的选择
9
进行传感器的选择和软件流程设计
10
检查任务完成情况
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。
0.1
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,
0.2
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。
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。
0.5
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
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性;
有综合归纳资料的能力
工作量饱满,难度适中。
0.3
评阅教师评审成绩
(加权分合计乘以8)
分
评阅教师签名:
课程设计总评成绩
中文摘要
随着人类认知领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:
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(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm)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C8051F020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(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm),
目录
中文摘要 V
1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-
2.2.1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 -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-
5.5.1LM298简介 -18-
5.5.2H桥原理简述 -18-
5.5.3驱动电路的设计 -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-
9.3LM7805 -23-
9.4C8051F020 -23-
9.5LM298 -24-
9.6TLC555 -24-
小结 -25-
致谢 -26-
参考文献 -27-
附录1电路图 -1-
VII
1设计任务描述
1.1设计题目
1.2设计要求
1.2.1设计目的
1.2.2基本要求
2设计思路
2.1机械结构的设计