沈阳SCARA机器人实验指导书
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SCARA机器人MATLAB仿真实验报告
第1章任务描述及需求分析1.1任务描述本文选用雅马哈公司SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm) 机器人作为该系统机器人主体，同时结合所选用的工控机、雅马哈SCARA机器人控制器RXC340等控制设备，还采用红外光栅以及光栅控制器构成安全保护装置，同时选用伺服驱动器、电机、震荡送料机、DDC工业摄像机、气动夹爪和气缸等相关设备共同组成了该自动插件机器人系统，在保证产品合格率达标、操作人员安全、经济效益高的条件下，将保险片插接速度提升至每分钟20个以上，良好的满足生产工艺的需要。
本次实践主要包括两个部分，第一部分为了解自动插件机器人原理，相关硬件选型，最终绘制电气原理图。
第二部分为利用MATLAB软件进行SCARA机器人基于D-H 法建模仿真，然后进行该机器人的正逆运动学分析并绘制相关位置、速度、加速度还有轨迹规划曲线。
1.2需求分析1.2.1性能指标分析（1）生产线插接速度>=20个/min,且插接速度可调。
（2）具有1-8种颜色的保险片识别功能，并能根据保险片的颜色进行1-6工位保险盒定位插接。
（3）控制系统具有手动和半自动运行模式功能。
（4）控制系统具有启动，停止，暂停等功能。
（5）控制系统具有防触碰安全报警指示及复位功能。
（6）储料区容量满时具有暂停供料功能。
（7）控制系统可以实现脱机运行。
1.2.2功能需求目前，工业上的自动插件技术主要包括一下这几种，分别为人工插件技术，半自动插件技术和全自动插件技术。
自动插件技术的发展主要是由于，传统的人工插件工艺已经无法满足现代工业的发展需求了，而且由于人工插件需要大量人工，随着社会的发展人工成本不断上升，并且人工插件的生产效率低、且生产质量得不到有效保障，这些问题都严重制约了企业的发展。
所以设计出一款能够代替人工进行自动化插装的插件机器人是非常有必要的。
在这次实践过程中，我们设计所采用的日本雅马哈公司生产的SCARA机器人，利用该机器人分别实现硬件设备的选型，电气原理图的绘制，还有基于MATLAB软件实现该机器人的仿真、D-H法以及正逆运动学分析。
SCARA工业机器人设计计算说明书模板
Harbin Institute of Technology综合课程设计Ⅱ报告题目：SCARA工业机器人设计院系：机电工程学院班级： *******： ****学号： ***********指导教师： ***工业大学2017年10月26日目录第1章 SCARA机器人简介 (1)第2章SCARA机器人的总体设计 (2)2.1 SCARA机器人的驱动方式 (2)2.1.1液压驱动 (2)2.1.2气压驱动 (2)2.1.3电力驱动 (3)2.2 SCARA机器人驱动方式的确定 (4)2.3 SCARA机器人的减速器选择 (5)2.4 SCARA机器人传动机构的对比与分析 (5)2.5 SCARA机器人机构杆件参数初定 (6)2.6 SCARA机器人运动空间计算 (7)2.7 SCARA机械臂材料初定 (9)第3章 SCARA机器人关节元件设计计算 (10)3.1 滚珠丝杆滚珠花键的计算及选型 (10)3.1.1 计算滚珠丝杆花键的负载 (10)3.1.2 计算滚珠丝杠花键的转速 (11)3.1.3 螺母的选择 (11)3.1.4 计算滚珠丝杠花键的最大动载荷 (11)3.1.5 刚度的验算 (12)3.1.6 计算传动效率 (12)3.1.7滚珠丝杠花键选择 (13)3.1.8 滚珠丝杠花键驱动电机的选择与计算 (13)3.2 3轴同步齿形带的设计与选型 (14)3.2.1 确定同步齿形带的计算功率 (14)3.2.2 选定带型和节距 (15)3.2.3 大小带轮齿数及节圆半径。
(15)3.2.4 同步带带速计算 (16)3.2.5 初选中心距 (16)3.2.6 带长及齿数确定 (17)3.2.7 基本额定功率 (17)3.2.8 带宽计算 (18)3.2.9 作用于轴上的力计算 (18)3.3 4轴同步齿形带的设计与选型 (19)3.3.1 确定同步齿形带的计算功率 (19)3.3.2 选定带型和节距 (19)3.3.3 大小带轮齿数及节圆半径。
SCARA机器人的设计及运动、动力学的研究
例如，对于需要承受较大载荷的关节或连杆，可以选择高强度轻质材料如铝合 金或钛合金等；对于需要较高耐磨性的部分如转动副，可以选择耐磨钢或硬质 合金等材料。此外，还需要考虑材料的加工工艺性和成本等因素。
4、尺度设计：尺度设计是SCARA机器人结构设计的重要环节之一。应该根据 实际应用需求和工作空间限制来确定机器人的总体尺寸和各连杆的长度、角度 等参数。同时需要注意保持机器人整体结构的协调性和美观性。
21、惯性张量：惯性张量是描述机器人惯性特性的重要参数，包括绕三个轴的 旋转惯量和质量分布等信息。惯性张量的准确计算和控制对于实现SCARA机器 人的稳定运动和精确定位具有重要意义。
211、动力传递：动力传递是SCARA机器人运动的重要环节。通过合理的动力 传递路径和机构设计，可以实现机器人各关节的协调运动，提高机器人的整体 性能和精度。同时，还需要考虑驱动器的选择和优化，以提高机器人的动力输 出和效率。
结论与展望
本次演示对SCARA机器人的设计及运动、动力学特性进行了深入研究，取得了 一定的研究成果。首先，我们介绍了SCARA机器人的设计及运动原理，为后续 研究提供了理论基础。其次，我们对机器人进行了动力学分析，明确了质量、 刚度、阻尼等参数对机器人性能的影响。在此基础上，我们探讨了机器人的运 动控制策略，实现了对机器人精确定位和稳定控制。最后，通过实验研究验证 了机器人的性能。
动力学分析
SCARA机器人的动力学特性是影响其性能的重要因素之一。质量、刚度和阻尼 是决定机器人动态性能的关键参数。在建立动力学模型时，需考虑机器人各关 节的质量分布、驱动力矩等因素，以便更准确地预测机器人的动态行为。通过 对SCARA机器人进行动力学分析，可以有效地优化其结构参数和控制策略，提 高机器人的稳定性和精度。
scara工业机器人课程设计
scara工业机器人课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解SCARA工业机器人的基本结构、原理及功能。
2. 学生能够掌握SCARA工业机器人的运动学及动力学相关知识。
3. 学生能够了解SCARA工业机器人在工业生产中的应用及发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件绘制SCARA工业机器人的三维模型。
2. 学生能够编写简单的程序，实现对SCARA工业机器人的控制。
3. 学生能够运用相关工具和仪器对SCARA工业机器人进行调试和维护。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工业机器人技术的兴趣，激发学生的创新精神和探索欲望。
2. 增强学生的团队合作意识，培养学生在团队中沟通、协作的能力。
3. 提高学生对我国工业机器人产业的认知，培养学生的国家荣誉感和使命感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论教学和实际操作，培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：高二年级学生对工业机器人有一定的基础知识，具备一定的自主学习能力和动手操作能力。
教学要求：教师需注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的实际操作技能和创新能力。
通过课程学习，使学生达到预定的学习成果，为我国工业机器人产业发展储备优秀人才。
二、教学内容1. SCARA工业机器人的基本结构及原理- 机器人概述、分类及发展历程- SCARA工业机器人的结构组成、工作原理2. SCARA工业机器人的运动学及动力学- 运动学分析：正运动学、逆运动学- 动力学分析：静力学、动力学建模3. SCARA工业机器人的编程与控制- 编程基础：编程语言、编程方法- 控制系统：硬件组成、软件实现4. SCARA工业机器人的应用及发展趋势- 工业应用场景：搬运、装配、焊接等- 发展趋势：智能化、网络化、协同化5. 实践操作- CAD软件绘制SCARA工业机器人三维模型- 编写程序，实现SCARA工业机器人的基本控制- 调试与维护：故障排查、性能优化教学内容安排和进度：第一周：介绍工业机器人概述、分类及发展历程，学习SCARA工业机器人的基本结构及原理第二周：学习SCARA工业机器人的运动学及动力学知识第三周：学习SCARA工业机器人的编程与控制方法第四周：了解SCARA工业机器人的应用及发展趋势，进行实践操作教材章节关联：《工业机器人技术》第三章：工业机器人运动学及动力学第四章：工业机器人编程与控制第五章：工业机器人应用及发展趋势三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：- 用于讲解SCARA工业机器人的基本概念、原理、运动学及动力学知识。
埃斯顿机器人 SCARA 系列 本体使用说明书
SCARA系列本体使用说明书ESTUN机器人SCARA系列本体使用说明书M-0601CN-10感谢您使用埃斯顿机器人产品。
在使用机器人之前，务必仔细阅读机器人安全使用须知，并在理解该内容的基础上使用机器人。
本公司致力于不断提升产品品质，本手册中与产品有关的规格和信息如有改动，恕不另行通知。
本手册中所有陈述、信息和建议均已经过慎重处理，但不保证完全正确。
本公司对于因使用本手册而造成的直接或间接损失不负任何责任。
用户必须对其应用任何产品负全部责任，须谨慎使用本手册及产品。
本手册所有内容的解释权属南京埃斯顿机器人工程有限公司。
本手册未对任何一方授权许可，不得以任何方式复制和拷贝其中的全部或部分内容。
版权所有：南京埃斯顿机器人工程有限公司产品服务热线：400-025-3336地址：南京市江宁经济开发区吉印大道1888号邮编：211102电话：************公司主页：电子邮箱：***************安全使用须知请由具有资格的人员进行机器人与相关设备的安装与搬运。
另外，请务必遵守各国的相关法规与法令。
安装机器人系统或连接电缆之前，请阅读本手册与相关手册，正确地进行使用。
安全标示本手册中若出现如下标示的说明内容，用户必须仔细阅读并严格遵守。
设计与安装注意事项请由经过培训的人员进行机器人系统的设计与设置。
这里所说的经过培训的人员是指经过本公司与海外当地法人举办的引进培训及维护培训的人员，或与熟读本手册并经过培训的人员具有同等专业知识和技能的人员。
为了确保安全，请务必对机器人系统安装安全护板。
操作注意事项(1)进行机器人系统的操作前，请认真阅读安全使用须知。
如果未理解遵守事项进行机器人系统的操作，则可能会导致重伤或重大损害，非常危险。
(2)通电期间请勿进入到动作区域内。
即使看到机器人似乎停止了动作，但它可能还会进行动作，并可能造成严重的安全问题，非常危险。
(3)操作机器人系统之前，请确认安全护板内侧没有人。
SCARA机器人毕业设计
传感器：用于检测机器人的位置、速度、 力等状态
执行器：负责执行机器人的动作，如电 机、液压缸等
通信系统：用于控制器与传感器、执行 器之间的信息传输
软件系统：用于控制机器人的运动和操 作，如控制算法、人机界面等
PID控制算法：实现简单， 稳定性好，但参数调整困难
控制算法选择：PID控制算法、 模糊控制算法、神经网络控制 算法等
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
SCARA机器人是一种四轴机器人，具有四个自由度 主要用于装配、搬运、焊接等工业自动化领域 具有高精度、高速度、高稳定性等特点 广泛应用于电子、汽车、食品等行业
模糊控制算法：实现简单， 适应性强，但稳定性较差
神经网络控制算法：实现复杂， 但具有自学习、自适应能力， 稳定性好
控制器：PLC或DSP 传感器：光电、力觉、位置等 执行器：伺服电机、气动、液压等 通信接口：RS232、RS485、CAN等 电源：直流或交流 安全保护装置：急停按钮、安全门等
软件架构：模 块化设计，易 于维护和扩展
的性能表现
结果分析：分 析实验结果， 找出影响性能 的因素，提出
改进措施
性能指标：速度、 精度、稳定性、 可靠性等
测试方法：模拟 实际应用场景， 进行性能测试
评估结果：分析 测试数据，得出 性能评估结果
优化建议：根据评估 结果，提出优化建议， 如改进机械结构、优 化控制算法等
汇报人：
正运动学：描述机器人末端执行器在关节空间中的运动 正运动学方程：描述机器人末端执行器在关节空间中的位置和姿态 正运动学求解：通过正运动学方程求解机器人末端执行器的位置和姿态 正运动学应用：在机器人控制、路径规划、运动规划等领域有广泛应用
执行器：负责执行机器人的动作，如电 机、液压缸等
通信系统：用于控制器与传感器、执行 器之间的信息传输
软件系统：用于控制机器人的运动和操 作，如控制算法、人机界面等
PID控制算法：实现简单， 稳定性好，但参数调整困难
控制算法选择：PID控制算法、 模糊控制算法、神经网络控制 算法等
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
SCARA机器人是一种四轴机器人，具有四个自由度 主要用于装配、搬运、焊接等工业自动化领域 具有高精度、高速度、高稳定性等特点 广泛应用于电子、汽车、食品等行业
模糊控制算法：实现简单， 适应性强，但稳定性较差
神经网络控制算法：实现复杂， 但具有自学习、自适应能力， 稳定性好
控制器：PLC或DSP 传感器：光电、力觉、位置等 执行器：伺服电机、气动、液压等 通信接口：RS232、RS485、CAN等 电源：直流或交流 安全保护装置：急停按钮、安全门等
软件架构：模 块化设计，易 于维护和扩展
的性能表现
结果分析：分 析实验结果， 找出影响性能 的因素，提出
改进措施
性能指标：速度、 精度、稳定性、 可靠性等
测试方法：模拟 实际应用场景， 进行性能测试
评估结果：分析 测试数据，得出 性能评估结果
优化建议：根据评估 结果，提出优化建议， 如改进机械结构、优 化控制算法等
汇报人：
正运动学：描述机器人末端执行器在关节空间中的运动 正运动学方程：描述机器人末端执行器在关节空间中的位置和姿态 正运动学求解：通过正运动学方程求解机器人末端执行器的位置和姿态 正运动学应用：在机器人控制、路径规划、运动规划等领域有广泛应用
SCARA机器人运动学实验报告
SCARA机器人运动学
实验报告
一、实验目的
1)掌握SCARA机器人D-H参数法建立坐标系的方法；
2)掌握SCARA机器人D-H参数表建立方法；
3)掌握SCARA机器人的正运动学；
4)掌握SCARA机器人的逆运动学；
5)掌握matlab程序的编写方法。
二、实验原理
上图所示为一个SCARA机器人的机构简图及其坐标系。
D-H参数表如下：
SCARA机器人的正运动学方程：
(手写)
(手写)
(手写)
(手写)
(手写)
SCARA机器人的逆运动学方程：
（推导过程手写，多解如何选择）
三、matlab代码
(包括主函数、子函数)
四、仿真结果
（能够体现仿真结果的，比如：数据、图形、运动过程等）
五、实验心得
（不少于200字）。
SCARA工业机器人设计(工业机器人课程设计)
设计手腕时除应满足启动和传送过程中所需的输出力矩外，还要求手腕结构简单、紧凑轻巧、避免干涉、传动灵活，在多数情况下，要求将腕部结构的驱动部分安排在小臂上，使外形整齐。设法使几个电动机的运动传递到同轴旋转的心轴和多层套筒上去，运动传入腕部后再分别实现各个动作。
2.1
机器人的手臂是急机器人执行机构中的重要部件，它的作用是将被抓取的工件运送到给定的位置上。因此一般机器人的手臂有3个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降（或俯仰）运动。手臂的回转和升降运动是通过机座的立柱实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。
关键词工业机器人，水平关节型，SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm），
1设计任务描述
1.1 设计题目
SCARA工业机器人设计
1.2
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；
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；
（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
总之，气压驱动多用于开关控制和顺序控制的机器人，且其体积较大和精确度不高等缺点也使其不适合作为该机器人的驱动方式。
2.2
经过以上的分析可知，液压式和气压式都不适合作为该机器人的驱动方式，所以就选择电动式作为该机器人的驱动方式。电动机驱动又分为直流电动机、步进电动机和伺服电动机。下面，分别介绍这三种电动机。
2.1
机器人的手臂是急机器人执行机构中的重要部件，它的作用是将被抓取的工件运送到给定的位置上。因此一般机器人的手臂有3个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降（或俯仰）运动。手臂的回转和升降运动是通过机座的立柱实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。
关键词工业机器人，水平关节型，SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm），
1设计任务描述
1.1 设计题目
SCARA工业机器人设计
1.2
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；
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；
（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
总之，气压驱动多用于开关控制和顺序控制的机器人，且其体积较大和精确度不高等缺点也使其不适合作为该机器人的驱动方式。
2.2
经过以上的分析可知，液压式和气压式都不适合作为该机器人的驱动方式，所以就选择电动式作为该机器人的驱动方式。电动机驱动又分为直流电动机、步进电动机和伺服电动机。下面，分别介绍这三种电动机。
工业机器人实验指导书
Googol TechnologySCARA 机器人（教学设备）GRB 系列实验指导书Ver 1.0固高科技（深圳）有限公司2005 年 11 月©Googol 2005SCARA 机器人实验指导书版权声明固高科技（深圳）有限公司 保留所有版权固高科技有限公司（以下简称固高科技）具有本产品及其软件的专利权、版 权和其它知识产权。
未经授权，不得直接或间接的复制、制造、加工、使用本产 品及相关部分。
声明固高科技保留在不预先通知的情况下更新设备和文档的权力。
固高科技不承担由于使用本说明书或本产品不当， 所造成的直接的、 间接的、 特殊的、附带的、或相应的损失和赔偿。
商标声明Windows 和 Microsoft 为 Microsoft 公司注册商标。
Matlab 为 Mathworks 公司注册商标©Googol 2005ISCARA 机器人实验指导书安全注意 事项GRB 系列 SCARA 工业机器人主要用于教学和科研。
在安装，使用和维护 之前，请仔细阅读本安装手册。
请将本手册备在身边，以备需要时随时查阅。
使用注意 事项使用（安装、运转、保养、检修）前，请务必熟悉并全部掌握本手册和其它相关 资料，在熟知全部机器知识、安全知识、以及注意事项后再使用设备。
本手册将安全注意事项分为“危险”“注意”“强制”“禁止”分别记载。
表 1 警告标志不正确的操作将会导致重大人身事故。
不正确的操作会导致设备损坏。
必须要做的操作。
被禁止的操作。
另外，即使“注意”所记载的内容，也可能因为不同的情况产生严重后果，因此 任何一条注意事项都很重要，在设备使用过程中必须严格遵守。
虽然不符合“危险”“注意”的内容，但是用户在使用过程中必须严 格遵守的事项，在相关地方予以记载。
©Googol 2005IISCARA 机器人实验指导书本手册记述了安全上一般应该注意的事项，在实际实验环境下实验研究人员的安全措 施不可能完全记载，敬请原谅。
SCARA工业机器人设计计算说明书
Harbin Institute of Technology综合课程设计Ⅱ报告题目：SCARA工业机器人设计院系：机电工程学院班级：*******：****学号：***********指导教师：***哈尔滨工业大学2017年10月26日目录第1章SCARA机器人简介 (1)第2章SCARA机器人的总体设计 (2)2.1 SCARA机器人的驱动方式 (2)2.1.1液压驱动 (2)2.1.2气压驱动 (2)2.1.3电力驱动 (3)2.2 SCARA机器人驱动方式的确定 (4)2.3 SCARA机器人的减速器选择 (4)2.4 SCARA机器人传动机构的对比与分析 (5)2.5 SCARA机器人机构杆件参数初定 (6)2.6 SCARA机器人运动空间计算 (7)2.7 SCARA机械臂材料初定 (9)第3章SCARA机器人关节元件设计计算 (10)3.1 滚珠丝杆滚珠花键的计算及选型 (10)3.1.1 计算滚珠丝杆花键的负载 (10)3.1.2 计算滚珠丝杠花键的转速 (11)3.1.3 螺母的选择 (11)3.1.4 计算滚珠丝杠花键的最大动载荷 (11)3.1.5 刚度的验算 (12)3.1.6 计算传动效率 (12)3.1.7滚珠丝杠花键选择 (13)3.1.8 滚珠丝杠花键驱动电机的选择与计算 (13)3.2 3轴同步齿形带的设计与选型 (14)3.2.1 确定同步齿形带的计算功率 (14)3.2.2 选定带型和节距 (15)3.2.3 大小带轮齿数及节圆半径。
(15)3.2.4 同步带带速计算 (16)3.2.5 初选中心距 (16)3.2.6 带长及齿数确定 (17)3.2.7 基本额定功率 (17)3.2.8 带宽计算 (18)3.2.9 作用于轴上的力计算 (18)3.3 4轴同步齿形带的设计与选型 (19)3.3.1 确定同步齿形带的计算功率 (19)3.3.2 选定带型和节距 (19)3.3.3 大小带轮齿数及节圆半径。
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SCARA机器人实验指导书哈尔滨科利达智能控制技术有限公司SCAR/教学机器人简介KLD—400教学机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。
另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直平面的运动。
手腕参考点的位置由两旋转关节的角位移①1和①2,及移动关节的位移Z决定的，即P= f（①1,①2,Z）, SCARA教学机器人为平面关节型机器人，本机器人采用伺服电机和步进电机驱动，控制简单，编程方便， KLD—400教学机器人是专为满足高等院校机电一体化、自动控制等专业进行机电及控制课程教学实验需要和相关工业机器人应用培训需要而最新开发的四自由度机器人，它是一个多输入多输出的动力学复杂系统，是进行控制系统设计的理想平台；它具有高度的能动性和灵活性，具有广阔的可达空间，是进行运动规划和编程系统设计的理想对象。
除教学和培训外，KLD—400还可用于细小零件的搬运和电子元件的装配等工业作业。
系统特点•机构采用平面关节型（SCAR）结构，按工业标准要求设计，速度快、柔性好；•采用交流伺服电机和谐波减速器等，模块化结构，简单、紧凑，完全满足实验的要求；；•控制系统采用Windows系列操作系统，二次开发方便、快捷，适于教学实验•提供通用机器人语言编程系统，可通过图形示教自动生成机器人语言等程序；•提供实验教材，内容涵盖机器人运动学、动力学、控制系统的设计、机器人轨迹规划等。
用户可以从中选择相关内容满足不同层次的教学实验需要。
•性价比高；适于在高等院校大范围推广。
系统配置•硬件平台：KLD—400系列伺服运动控制器和微机平台（PC用户自备,带ISA插槽）•软件平台：1）Windows操作系统；2）KLD—400机器人图形示教软件技术参数结构形式平面关节式（SCARAB）负载能力1kg运动精度（脉冲当量/转）关节112800关节212800关节3800pulse/mm关节41600未端重复定位精度± 0.1mm每轴最大运动范围关节10~270°关节20~200°关节30~60mm关节40~345°每轴最大运动速度关节1 0.5rad/S 关节2 0.5rad/S 关节3 6mm/S 关节43.14rda/S 最大展开半径 335mm 高度 480mm本体重量 < 25Kg几何尺寸关节（长度）200mm关节2（长度） 135mm 关节3（行程） 60mm控制方式 PTP/CP操作方式 示教再现供电电源 二相 220U 50HZ安装要求安装方式 水平安装安装环境温度：0~45C 湿度：20~80% RH （不 能结露）震动：0.5G 以下避免接触易燃腐 蚀性液体或气体，远离电气噪声源软件界面KLB JBOiK 自由丘宜血如君人狂制至!S 丈件让〕^a （i ）运动学労折跋 典塑翼疊解助⑥□回函a ft歟 IgRHT非常椎遐出程厅未箱坐杯牯总 *坐标录快逮度i 尅E关节与业掠信•息 （豪0［初关W 3芙节2（ri 关忙关龙5C«*JCBUV^J裝和ag■J ■坐标L 酬誤磁写悝制宜关协关在J 2 口=》正常■ ■■■■■■■ ■引緬运动半井新氏SS 帼处担 k Hi ；动堂好折I 粉丨r 逆运議学井析KLD-400SLKelida室■三由度教学机器人控制系统啥拯鴻利利这智罐披刮技水有跟公司M H 1£ELHiX 皑四P 曰实验一SCARA机器人的运动学分析、实验目的：1. 理解SCAR机器人运动学的D-H坐标系的建立方法;2. 掌握SCAR机器人的运动学方程的建立；3. 会运用方程求解运动学的正解和反解；、实验原理：1. SCARA机器人齐次坐标系的建立：采用Denavit-Hartenberg 运动学表示法建立坐标系。
SCARA机器人属于平面关节式机器人，各连杆坐标系如图1。
相应的连杆参数列于表1,表中B1、9 2、d3、B 4为关节变量。
连杆变量 a n-1 a n- 1d n COS a n-1sin a n-119 10001029 20丨1010300l 2d31049 400010设与机器人机座相固连的坐标系统O o X o Y o Z o为参考坐标系，每个杆件上固连一个坐标系统，即为动坐标系，从而根据表1各杆件之间的关系，可写出相应的位姿变换矩阵（记为n-1T n ），如下所示：0 00 01 0 0 1 (1-1)图1 SCARA机器人的D-H连杆坐标系的建立c2- s2 0 l1S2 c20 0|0 0 1 0.0 0 0 1一c4-s40 03 S4 C4 0 0T 4 =|0 0 1 0.0 0 0 1一其中:C i =cos 0 i, , S i=sin 0 i2. SCAR刪器人的正运动学分析机器人运动学只涉及到物体的运动规律，不考虑产生运动的力和力矩。
机器人正运动学所研究的内容是：给定机器人各关节的角度，计算机器人末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态问题。
各连杆变换矩阵相乘，可得到机器人末端执行器的位姿方程（正运动学方程）为：式1-5表示了SCARA手臂变换矩阵叮4，它描述了末端连杆坐标系｛4｝相对基坐标系｛0｝的位姿，是机械手运动分析和综合的基础o z - 0，a x = 0，a y = 0，a z -1p^ - s1c2l 2 C1S2l2 S1l1，P z = d33. SCARAn器人的逆运动学分析(1-2)1 0 0 l20 10 00 0 1 d3(1-3)(1-4 )-nx O x a xPx 1叮4=叮（日1八（日2汀3©盯他＞n y O y a y P yn z O z a z P z-000 1 _(1-5)式中: “X - C1C2C4 ■S1S2C4 ■ C1S2S4 ■S1C2S4，n^ —S1C2C4 C1S2C4 - S| S2S4 C1C2S4 n z =0，O x = 1C1C2S4 S1S2 S4 - GS2C4 - S1C2C4--S i C2 s4-C1S2S4 ■ S1S2C4GC2C4p x - C1C2l^ _S1S2l2 C1l1，1已知机器人末端的位置和姿态，求机器人对应于这个位置和姿态的 全部关节角，以驱动关节上的电机，从而使手部的位姿符合要求。
与机 器人正运动学分析不同，逆问题的解是复杂的，而且具有多解性。
1）.求关节变量B 1为了分离变量，对方程的两边同时左乘OTfGJ ，得: 叮1」（如叮6 =吓2（匕）叮393）叮4（如 即：ps 1 0 0「n x O x a x P xl - C 2 C 4 — s2 S 4 一 C 2S 4 — s2 c 4 0 。
2匚 * 111G 0 0n yO ya y P ys 2c 4+ OS 4—S2S 4 + c ?C 4 0S 2I 20 0 1 0n z O z a z P z0 0 1d a .00 0 1_0 0 0 1 一 10 0 01 一令左右矩阵中的第一行第四个元素（1.4），第二行第四个元素（2.4 ） 分别相等。
即:式中：r=Jp 2+py ; ® = arctg HP y3）.求关节变量d a令左右矩阵中的第三行第四个元素（3.4）相等，可得:(1-10 )4）.求关节变量9 4令左右矩阵中的第二行第一个元素（1.1,2.1 ）相等，即：-sin 片 n x costn y =sin^ cos^ cos^ si由上式可求得：Jcos 哥 P x sin ^P y =cosv 2 l 2 l 1 -sin ① p xcos^P y 二sinv 2 l 2由以上两式联立可得：F A ）d =arctg ——, 1-^1 ^Z —A2 丿式中:=arctg 邑P y2）.关节变量9 2 由式（1-7）可得:二 arctg r cos®)j sin(日 1 +9) -I 1 _(1-6)(1-7 )(1-8 )(1-9)d a 二 P z— sin 也n x+cosdn yt =arctg( -- 一)-七(1-11 ) cos® n x +sindn y三、实验步骤：1. 先把运动控制卡插入ISA插槽，按要求将SCAR机器人的连线都连好；2. 然后运行科利达公司提供的软件，运行菜单栏内的运动学分析，点击正运动学菜单，就会看到操作界面，在要求输入数值的地方输入相应的数值，点击计算按钮，结果就会在文本框中显示，记录下此时的输入与输出值；3. 这个结果与手工算出的结果相比较，是否一致，如果不一致，请分析原因；4•点击运动学分析菜单下的逆运动学分析的菜单，按要求输入相应的数值，点击计算按钮，结果就会在输出的文本框中显示，记录此时的输入和输出值；5.这个结果与手工算出的结果相比较，是否一致，由于逆解具有多解性，分析计算时应该舍哪个解是正确的。
四、实验结果：五、思考题:1 •求解SCARAB器人运动学反解的时候，应该舍哪个解是合理的？2 •在正运动学分析对话框内输入9 1 = 20，9 2 = 40，可以得出px =255.439，py = 185.317，pz =—190，nx = 0.5,ny=0.866025,然后再把这几个值输入逆运动学分析的对话框内，看看得出的值与输入9 1和9 2的值一样吗？如果不一样，请你分析原因。
六、注意事项1、注意接线时不要错开连结，即将X轴电机电源线连到X轴，但却将X轴码盘电缆连到丫轴或者正好相反。
2、实验中不要随意拆卸零件。
需要时，在老师的指导下进行。
3、不要用硬物撞击机器人，以免损伤或影响系统精度。
实验二SCARA机器人的示教过程、实验目的:1. 理解机器人示教的概念;2. 掌握示教的方法；3. 理解机器人示教的过程; 、实验原理：机器人示教(teachprogramming),就是人把规定的动作(包括每个运动部件，每个运动抽的动作)教给机器人。
示教的简繁，标志着机器人自动化水平的高低。
记忆，即是将各示教点的动作顺序信息、动作速度信息、位姿信息记忆在存储器中。
存储信息的形式、存储存量的大小决定机器人能进行操作的复杂环度。
再现，便是将上述示教信息再现，即根据需要，将存储器户存储的信息读出，向执行机构发出具体指令。
是根据给定顺序再现，还是根据工作情况，自动选择相应的程序再现这一功能的不同，标志着机器人对工作环境的适应性。
操作，指机器人以再现信号作为输入指令，使执行机构重复示教过程规定的各种动作。
在这一动作循环中，示教和记亿足同时进行的；再现和操作也是同时进行的。
三、实验步骤：1. 先把运动控制卡插入ISA插槽，按要求将SCAR机器人的连线都连好；2. 然后运行科利达公司提供的软件，就会看到示教的控制界面，如图2所示，示教盒是控制机器人的各个关节的所转过角度的大小、各个关节所转的方向。