(整理)Delta并联机器人的机构设计1.

正逆运动学解是机器人工程领域中的重要概念，它涉及到机器人的运动规划和控制算法。

在机器人工程领域，delta型并联机器人是一种常见的机器人结构，它具有高速度和高精度的特点，在工业生产中得到了广泛的应用。

本文将从正逆运动学解的基本概念开始，深入探讨delta型并联机器人的正逆运动学解。

一、正逆运动学解的基本概念1. 什么是正运动学解正运动学解是指根据机器人的关节角度或位置，推导出机器人末端执行器的位姿（姿态和位置）的过程。

对于delta型并联机器人而言，正运动学解可以帮助我们确定机器人末端执行器的位姿，从而实现对机器人的精准控制。

2. 什么是逆运动学解逆运动学解是指根据机器人末端执行器的位姿，推导出机器人的关节角度或位置的过程。

在机器人控制系统中，逆运动学解可以帮助我们确定机器人各个关节的角度或位置，从而实现对机器人的精准控制。

二、delta型并联机器人的结构1. delta型并联机器人的特点delta型并联机器人是一种三轴并联机器人，其结构特点包括高速度、高精度、负载能力强等。

2. delta型并联机器人的结构组成delta型并联机器人由基座、评台、联杆、作业台和执行器等组成。

在机器人的运动学计算中，这些组成部分的参数和关系将会直接影响到机器人的运动学性能和控制精度。

三、delta型并联机器人的正逆运动学解1. delta型并联机器人的正运动学解对于delta型并联机器人而言，其正逆运动学解是复杂的计算过程，需要考虑到联杆的长度、角度、评台姿态等因素。

在正运动学解中，需要根据联杆的长度和角度，推导出评台的姿态和位置，从而确定机器人末端执行器的位姿。

2. delta型并联机器人的逆运动学解在逆运动学解中，需要根据机器人末端执行器的位姿，推导出各个关节的角度或位置。

这涉及到复杂的三维几何计算和反解过程，需要结合数学模型和运动学原理来实现。

四、delta型并联机器人的应用1. 工业生产由于delta型并联机器人具有高速度和高精度的特点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。

零件的设计与选型1 定平台的设计定平台又称基座，在结构中属于固定的，具体的参数见图一，厚度20cm。

定平台的等效圆半径为210mm。

材料选用铸铁，铸造加工，开口处磨削加工保证精度。

最后进行打孔的工艺。

图一定平台设计图具体参数为长* 厚* 宽：880mm*10mm*20mm。

孔的参数为φ10*10mm。

材料用铝合金，设计为杆式，质量小，经济，同时也满足载荷条件。

图二驱动杆的设计图3 从动杆的设计具体参数为长* 宽* 高：620*20*10mm。

孔参数为φ10*10mm。

材料选用铝合金。

图三从动杆的设计图参数如下图，考虑到重量因素，采用铝合金，切削加工。

动平台的等效圆半径为50mm，分布角为21.5°。

图四动平台的设计图5 链接销的设计45号钢，为主动杆和定平台的连接销：φ9*66mm。

6 球铰链的选型目前，大多数的Delta机构的主动杆与从动杆的链接方式为球铰链的链接。

球型连接铰链是用于自动控制中的执行器与调节机构的连接附件。

它采用了球型轴承结构具有控制灵活、准确、扭转角度大的优点，由于该铰链安装、调整方便、安全可靠。

所以，它广泛地应用在电力、石油化工、冶金、矿山、轻纺等工业的自动控制系统中。

球铰链由于选用了球型轴承结构，能灵活的承受来自各异面的压力。

本文选用球铰链设计，是主要因为球铰链的可控性，以及结构简单，易于装配。

且有很好的可维护性。

本文选用了伯纳德的SD 系列球铰链，相对运动角为60°。

7 垫圈的选型此处我们选用标准件。

GB/T 97.1 10‐140HV ，10.5*1.6mm。

8 电机的选型本设计的Delta 机器人，主要面向工业中轻载的场合，比如封装饼干等。

因此，以下做电动机的选型处理。

由于需要对角度的精确控制，因此决定选用伺服电机。

交流伺服电机有以下特点：启动转矩大，运行范围广，无自转现象，正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转，这也是Delta 机构需要的。

目录摘要 (2)第1章引言 (6)1.1. 我国机器人研究现状 (8)1.2. 工业机器人概述： (9)1.3. 本论文研究的主要内容 (10)第2章机器人方案的设计 (15)2.1. 机器人机械设计的特点 (15)2.2. 与机器人有关的概念 (15)2.3. 工业机器人的组成及各部分关系概述 (16)2.4. 工业机器人的设计分析 (17)2.5. 方案设案 (18)2.6. 自由度分析 (18)2.7. 机械传动装置的选择 (20)2.7.1. 滚珠丝杠的选择 (20)第3章零部件设计与建模 (22)3.1. Croe软件介绍 (22)3.2. 关键零部件建模 (22)3.3. 各部分的装配关系 (36)第4章仿真分析 (39)第5章致谢 (43)参考文献 (44)摘要工业技术水平是工业用机器人现代化水平的重要指标，从研究和研究领域发展的结论，提高现代产业的要求，提高产业控制和控制任务的复杂性，提出了很高的要求。

理论上，我国末期输送能力和定位精确度高、小误差、惯性误差、反应速度快、工业工作并行、快速准确、现有工业工程预计会进一步增加，本文将研究并行研究、实用化并行以企业工学实用化为目标。

从摩擦接口、外乱和不确定性来看，如果没有连锁和动力学模型化的负担，传统的控制战略将难以得到基于控制有效性模型的预期。

通常，与一系列平行于更复杂的运动模型相比，动态测试和控制机制将更加复杂。

因此，有必要研究并联机构的动力学建模及其控制问题。

这是一个新的机器人，机器人的刚性。

承载能力高。

高精度。

小负荷的重量。

具有良好的性能和广泛的应用，是robotów.spokojnie系列的补充。

有一个固定的一部分，在特点和实验室条件下的动力学加速度（重力加速度），.终端控制机制，原来的三角洲是最有效的机制平行安装“电子项目机器人是机器人的控制和规划动力学研究的基础上，发挥着重要的作用，在“.badania kinematykę反向动力学和由简单到przodu.odwrotnie相对平行前进，kinematykę相对skomplikowane.na结构分析的基础上，建立了三角洲机器人模型，机器人的机器人。

一、Delta并联机器人1. Delta并联机器人概述Delta机器人属于高速、轻载的并联机器人，一般通过示教编程或视觉系统捕捉目标物体，由三个并联的伺服轴确定抓具中心（TCP）的空间位置，实现目标物体的运输，加工等操作。

Delta机器人主要应用于食品、药品和电子产品等加工、装配。

Delta机器人以其重量轻、体积小、运动速度快、定位精确、成本低、效率高等特点，正在市场上被广泛应用。

2. Delta并联机器人特点Delta机器人是典型的空间三自由度并联机构，整体结构精密、紧凑，驱动部分均布于固定平台，这些特点使它具有如下特性：承载能力强、刚度大、自重负荷比小、动态性能好。

并行三自由度机械臂结构，重复定位精度高。

超高速拾取物品，一秒钟多个节拍。

3. Delta并联机器人应用系统Delta并联机器人应用系统主要由三个部分组成：机器人、输送线及机器人安装框架。

其布局如下图1。

3.1 组成机器人由基板、电机罩、旋转轴、主机械臂、副机械臂、抓具中心等组成，如下图2所示。

图1 Delta机器人整体布局图2 Delta机器组成图3 Delta机器人输送装置3.2 输送线机器人配套输送线采用电机输送带方式，输送线如图3所示。

通过机器人视觉系统定位与输送线编码器反馈位置的方式，实现机器人对目标工件的位置、姿态识别和准确抓取。

根据节拍与现场需要，可并行多条输送线同时操作。

3.3 机器人安装框架机器人安装框架用来固定机器人机构，其结构及安装方式根据现场应用进行定制。

4. Delta并联机器人工作空间Delta机器人的工作空间由主机械臂及副机械臂的长度、动平台与静平台半径，以及主动臂活动角度范围这几个参数来确定。

以负载为一公斤的delta机器人工作空间为例，如下图所示。

5. Delta并联机器人运动轨迹Delta机器人基本的运动轨迹如下图，由S1、S2、S3构成门字形的三部分轨迹组成，分别为拾取、平移、放置三个阶段。

Delta机器人进行抓取目标工件时主要以走门字形运动轨迹，也可根据不同的应用要求，规划不同的运动轨迹。

delta机构原理Delta机构原理介绍Delta机构是一种常用于机器人和机械装置中的运动传输机构。

它由三个连接杆件和三个关节构成，能够实现精确的空间运动。

本文将从浅入深介绍Delta机构原理及其应用。

原理解析1.定义：Delta机构是一种平台式并联机构，由底座、平台和杆件组成。

底座固定在机器上，平台和杆件相互连接，并能够沿着三个固定的关节轴运动。

2.并联机构特点：Delta机构的最大特点是平台和杆件通过关节连接，可以同时实现多个运动自由度。

并联机构具有高刚度、高加速度和高精度等优势，在工业自动化、机器人、医疗器械等领域得到广泛应用。

3.关节类型：Delta机构通常由旋转关节和直线关节组成。

旋转关节允许平台绕固定的轴旋转，直线关节则使得杆件能够在固定的轴线上进行直线运动。

通过这两种关节的组合，Delta机构能够实现复杂的空间运动。

4.控制原理：在Delta机构中，通过控制关节的角度或位置来控制平台的位置和姿态。

运动学算法可以根据给定的位置和姿态，计算出相应的关节角度或位置。

这些数据通过控制系统传递给机构，实现所需的运动。

应用领域Delta机构作为一种先进且灵活的运动传输机构，在许多领域得到广泛应用，主要包括以下几个方面：1. 工业自动化Delta机构在工业自动化领域被广泛应用于装配线、包装线和搬运线等任务。

其高精度和高速度的运动特性，使得 Delta机构能够快速、精确地进行工件搬运、组装和包装等操作。

2. 机器人技术Delta机构作为一种并联机器人结构，被广泛用于工业机器人和服务机器人领域。

其独特的结构和设计，使得机器人能够在狭小的空间中进行高速、高精度的运动，适用于装配、焊接、喷涂等工艺。

3. 医疗器械Delta机构在医疗器械中也发挥着重要作用。

例如，用于微创手术器械的设计中，Delta机构可以实现对手术器械的精确控制，提高手术操作的精确度和可行性。

4. 3D打印由于Delta机构具有高精度和高速度的特点，因此在3D打印领域被广泛应用。

D e l t a并联机器人的机构设计1零件的设计与选型1 定平台的设计定平台又称基座，在结构中属于固定的，具体的参数见图一，厚度 20cm。

定平台的等效圆半径为 210mm。

材料选用铸铁，铸造加工，开口处磨削加工保证精度。

最后进行打孔的工艺。

图一定平台设计图2 驱动杆的设计具体参数为长* 厚* 宽：880mm*10mm*20mm。

孔的参数为φ 10*10mm。

材料用铝合金，设计为杆式，质量小，经济，同时也满足载荷条件。

图二驱动杆的设计图3 从动杆的设计具体参数为长* 宽* 高：620*20*10mm。

孔参数为φ 10*10mm。

材料选用铝合金。

图三从动杆的设计图4 动平台的设计参数如下图，考虑到重量因素，采用铝合金，切削加工。

动平台的等效圆半径为 50mm，分布角为21.5°。

图四动平台的设计图5 链接销的设计45号钢，为主动杆和定平台的连接销：φ 9*66mm。

6 球铰链的选型目前，大多数的Delta机构的主动杆与从动杆的链接方式为球铰链的链接。

球型连接铰链是用于自动控制中的执行器与调节机构的连接附件。

它采用了球型轴承结构具有控制灵活、准确、扭转角度大的优点，由于该铰链安装、调整方便、安全可靠。

所以，它广泛地应用在电力、石油化工、冶金、矿山、轻纺等工业的自动控制系统中。

球铰链由于选用了球型轴承结构，能灵活的承受来自各异面的压力。

本文选用球铰链设计，是主要因为球铰链的可控性，以及结构简单，易于装配。

且有很好的可维护性。

本文选用了伯纳德的 SD 系列球铰链，相对运动角为60°。

7 垫圈的选型此处我们选用标准件。

GB/T 97.1 10‐140HV ，10.5*1.6mm。

8 电机的选型本设计的 Delta 机器人，主要面向工业中轻载的场合，比如封装饼干等。

因此，以下做电动机的选型处理。

由于需要对角度的精确控制，因此决定选用伺服电机。

交流伺服电机有以下特点：启动转矩大，运行范围广，无自转现象，正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转，这也是 Delta 机构需要的。

delta并联机器人简介Delta并联机器人是一种具有高速度和高精度的机器人系统，广泛应用于工业生产线上的自动化操作。

该机器人系统通过多个可移动的杆件连接到一个中央平台，从而形成一个三角形结构。

Delta并联机器人通常由三个活动臂构成，每个臂都有自己的电机驱动和传感器。

工作原理Delta并联机器人的工作原理主要基于先进的运动控制技术和高精度传感器。

每个臂上的电机驱动器通过控制杆件的长度和角度来实现机器人的运动。

三个活动臂通过同步运动将末端执行器移动到所需的位置和方向。

传感器可以监测机器人的位置和姿态，从而实现精确的操作和控制。

应用领域Delta并联机器人在许多不同的领域都有广泛的应用。

以下是一些主要的应用领域：1. 生产线自动化Delta并联机器人在制造业中广泛用于自动化生产线上。

它们可以完成各种任务，包括装配、包装和物料搬运。

由于其高速度和高精度，它们能够提高生产效率并减少人力成本。

2. 食品加工在食品加工领域，Delta并联机器人可以执行各种复杂的任务，如食品分拣、包装和搅拌。

由于其卓越的运动控制性能，它们能够确保产品的质量和一致性。

3. 医疗Delta并联机器人在医疗领域中也有广泛的应用。

它们可以用于手术助手、药品分发和实验室操作等任务。

由于其高精度和可靠性，它们可以提供更安全和准确的医疗服务。

4. 物流和仓储在物流和仓储领域，Delta并联机器人可以执行物料的搬运、分拣和堆垛等任务。

它们可以在狭小的空间中自由移动，并且能够提高处理效率和减少错误。

优势和挑战优势Delta并联机器人具有以下优势：•高速度和高精度：Delta并联机器人的运动控制性能非常出色，能够以极高的速度和精度执行任务。

•灵活性：Delta并联机器人的设计使其能够在有限的空间内自由移动，适应不同的工作环境和需求。

•高负载能力：Delta并联机器人能够处理较大的工作负载，使其适用于各种不同的应用场景。

挑战尽管Delta并联机器人具有许多优势，但它们也面临一些挑战：•高成本：Delta并联机器人的制造和维护成本较高，使其在某些领域可能不太具备竞争力。

Delta并联机器人的参数优化设计研究摘要:结构参数优化是并联机器人运动学设计的最终目标。

本文针对Delta机器人提出了一种结构参数优化设计方法。

首先对机构进行运动学分析得到局部灵活度的性能评价指标,其次将局部性能评价指标综合为全域性能指标,将尺度综合问题归结为一类参数优化问题。

该方法对这类以及其他并联机构的运动学设计理论有一定指导意义。

关键词:并联机器人参数优化工作空间一、前言Delta机器人是一种具有3个平动自由度的高速并联机器人,也是目前商业应用最成功的并联机器人之一,该并联机器人有较广阔的操作空间,适应多种应用场合。

例如:轻工业中的包装、pick-and-place操作;医学手术等。

机器人结构参数优化设计是一个综合性很强的问题,需要考虑各个方面的要求,包括工作空间、灵活性、负载能力、条件数和刚度等,以确保机器人操作性能趋向最优。

事实上雅克比矩阵条件数已被公认为误差分析以及运动灵巧性的衡量指标,据此本文以Delta机器人为研究对象,在运动学层面上提出一种可使全域综合操作性能最优的机器人结构参数优化设计研究方法,该方法以雅可比矩阵条件数为目标,采用数值方法对机构参数优化并将其应用到实例中,最后通过算例证实其有效性。

二、系统简介如图1所示,Delta机构由静平台、动平台、3根主动杆、3个平行四边形从动支链组成。

主动杆与静平台通过转动副相连接,从动杆一端通过2个自由度的转动副与主动杆相连,另一端通过球铰与动平台相连。

3个这样的平行四边形从动支链保证了动平台只能有3个方向的平动自由度。

在静平台和动平台上分别建立坐标系oxyz、o'x'y'z'如图2所示。

点o'的位矢r=[xyz]T在oxyz可表示为r=bi-ai+l1ui+l2wi (1)式中bi,ai――节点Bi和Ai分别在oxyz和o'x'y'z'中的位置向量;l1,l2,――主动臂和从动臂长;ui,wi,――主动臂和从动臂的单位矢量;rb,ra,――静、动平台半径。

一、引言在当今工业自动化和智能制造的大环境下，机器人技术越来越受到关注和重视。

作为机械电子工程专业的学生，毕业设计是我在校学习和实践的一个重要环节。

在此次毕业设计中，我选择了设计一款delta 并联机器人。

二、delta并联机器人概述1.1 delta并联机器人的定义delta并联机器人，又称三角机器人，是一种具有特殊构型的并联机器人。

它由一个固定底座和三个活动连接臂组成，可以实现高速、高精度的运动。

1.2 delta并联机器人的优势（1）高速度和高精度：由于采用了并联结构，delta机器人可以实现快速、精准的运动，适用于需要大量重复动作的生产线。

（2）稳定性好：机器人的三个连接臂相互协调，具有较好的稳定性和平衡性。

（3）适应性强：delta机器人适用于各种工业制造场景，可以完成装配、搬运、喷涂等多种任务。

1.3 delta并联机器人的应用领域目前，delta机器人已经被广泛应用于电子、汽车、食品等行业。

其高速、高精度的优势使其成为自动化生产线上的热门选择。

三、delta并联机器人的设计2.1 机械结构设计在设计机器人的机械结构时，我充分考虑了机器人的稳定性、承载能力以及工作空间。

采用了轻质材料和优化设计，保证了机器人的结构强度和刚度。

2.2 传动系统设计传动系统是机器人的重要组成部分，直接影响到机器人的运动性能。

我选择了高精度的伺服电机和减速器，并采用了闭环控制技术，保证了机器人的高速、高精度运动。

2.3 控制系统设计为了实现机器人的自动化控制，我设计了一套完善的控制系统，包括运动控制、传感器反馈和人机交互界面等。

通过PLC和上位机软件的编程，实现了机器人的各种工作模式和任务规划。

2.4 软件系统设计机器人的软件系统是其智能化的核心，我使用了ROS等开源软件评台，开发了机器人的运动控制、路径规划、视觉识别等功能，使机器人具备了一定的智能化能力。

四、delta并联机器人的性能测试3.1 运动性能测试为了验证机器人的运动性能，我对其进行了速度、加速度、定位精度等方面的测试。

总723期第二十五期2020年9月河南科技Henan Science and TechnologyDelta并联机器人本体尺寸及结构参数优化设计研究张萌（辽宁装备制造职业技术学院机械工程系，辽宁沈阳110161）摘要：本文主要对Delta并联机器人本体尺寸及结构参数优化设计进行分析，在尺寸参数优化的基础上运用机器人学、多体动力学和结构拓扑优化方法进行综合分析，对机器人本体结构进行轻量化设计，以最大工作空间为优化目标，把工作空间内的全域工作灵活性作为约束条件，采用随机搜索的方法求解到最优结构参数。

关键词：Delta机器人；结构设计；参数优化中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）25-0027-02 Research on the Optimal Design of Body Size and StructuralParameters of Delta Parallel RobotZHANG Meng（Department of Mechanical Engineering,Liaoning Equipment ManufacturingVocational and Technical College，Shenyang Liaoning110161）Abstract:This paper mainly analyzed the size and structural parameter optimization design of delta parallel robot. On the basis of size parameter optimization,it used robotics,multi-body dynamics and structural topology optimiza⁃tion methods to carry out a comprehensive analysis.The lightweight design of the robot body structure was carried out with the maximum working space as the optimization objective and the global working flexibility in the workspace as the constraint the optimal structural parameters were obtained by random search.Keywords:Delta robot；structure design；parameter optimizationDelta机器人是一种具有3个平动自由度的高速并联机器人［1］，也是目前商业应用最成功的并联机器人之一。

摘要随着机器人技术的快速发展，并联机械手的应用领域越来越广，已成为当今机器人领域新的研究热点。

针对并联机械手机构比传统串联机械手更复杂的问题，本文以一种轻型高速的三自由度Delta并联机械手为例，在完成其运动学的基础上，对并联机械手进行了建模以及装配。

首先，本文介绍了三自由度并联机械手机构的工作原理，并对其进行了运动学分析。

其中，对机构的自由度进行的计算，采用几何法求得了其运动学正解以及其运动学逆解。

其次，对机构进行了速度模型及雅克比矩阵的分析。

实现了solidworks对机构的零部件与装配图三维建模。

最后，通过个零部件的配合，实现了三自由度并联机械手的装配。

关键词：并联机械手；三自由度；3D建模ABSTRACTWith the rapid development of robot technology, parallel manipulator used more and more widely, has become the hot spot in the field of new robots today. In view of the parallel manipulator mechanism more complex than the traditional serial manipulator problem, based on a lightweight high-speed three degree of freedom parallel manipulator as an example, the Delta at the completion of its kinematics, on the basis of the parallel manipulator has carried on the modeling and assembly.First, this paper introduces the working principle of three degrees of freedom parallel manipulator mechanism, and carries on the kinematics analysis. Among them, the institution of degree of freedom for the calculation of geometric method is used to obtain the positive kinematics solution and its inverse kinematics solution. Second, the institutions for the velocity model and the Jacobi matrix analysis. Implements the solidworks for spare parts and assembly drawing 3 d modeling of the organization. Finally, by a spare parts, implements the three degree of freedom parallel manipulator assembly.Keywords: Parallel manipulator；Three degrees of freedom；3D modeling目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题目的及意义 (1)1.3 课题研究内容 (1)第2章并联机械手的概述 (3)2.1 关于并联机械手 (3)2.1.1 并联机械手的定义与特点 (3)2.1.2 并联机械手的研究现状 (4)2.2 并联机械手的工业应用 (6)2.3 本章小结 (6)第3章三自由度并联机械手的运动学分析 (7)3.1 机构简介 (7)3.2 自由度分析 (7)3.3 运动学分析 (8)3.3.1 运动学逆解 (9)3.3.2 运动学正解 (9)3.3.3 速度模型及雅克比矩阵 (11)3.4 本章小结 (12)第4章delta机器人的结构设计.. ..... ..... ..... ..... ..... (14)4.1 delta机器人的总体结构设计 (14)4.2 上顶板 (14)4.3 电机座设计 (15)4.4 电机选取 (16)4.5 减速器选择与设计 (17)4.6 轴承校核 (18)4.7 本章小结 (19)第5章并联机械手的建模与装配 (21)5.1 三维建模软件solidworks简介 (21)5.2 并联机械手的三维建模 (21)5.3 并联机械手零件实体造型 (21)5.4 并联机械手装配 (22)5.5本章小结 (24)总结.....................................................................................,. (25)参考文献 (26)致谢 (27)第1章引言1.1课题背景翻开整个人类的历史，就会发现这是一部不断认识世界、改造世界的发展历史，一部伴随生产工具不断提高的生产力进步史。