关于SCARA机械手的总体结构设计 - 第三章

一种基于SCARA机器人机械结构设计1.引言SCARA是一种广泛应用于组装、包装和材料搬运等领域的工业机器人。

它的机械结构采用四条约束自由度，能够实现平面内的三个自由度运动，具有精准定位和高重复精度的特点。

本文将针对SCARA机器人的机械结构进行设计和优化。

2.设计目标（1）实现精准定位：SCARA机器人需要能够准确地定位和操作目标物体，因此机械结构设计要具有足够的刚度和精度。

（2）高重复精度：SCARA机器人通常用于重复性高的工作，要求机械结构设计能够精确重复运动。

（3）简洁合理：机械结构设计要尽量简洁，以减少成本和维护难度。

（1）运动平台：SCARA机器人的运动平台通常采用平行四边形结构，能够实现水平平移和垂直运动。

运动平台需要具有足够的刚度和精度，通常采用铝合金材料制作，表面进行硬质阳极氧化处理以增加硬度和耐腐蚀性。

（2）臂部结构：SCARA机器人的臂部结构由两条平行的支撑臂组成，支撑臂之间通过一个转动关节连接。

转动关节需要具备足够的承载能力和刚度，通常使用精密轴承。

支撑臂的长度需要根据工作需求进行合理设计，过长的臂部会降低机器人的刚度和精度。

（3）手腕结构：SCARA机器人的手腕结构为一个转动关节，用于实现末端执行器的旋转操作。

手腕结构需要具备足够的承载能力和刚度，通常使用精密轴承。

同时，手腕结构需要足够灵活，以方便对目标物体进行操作。

4.结构优化为了进一步提高SCARA机器人的性能，可以对机械结构进行优化。

优化的目标包括降低结构重量、提高刚度和精度、增加载荷能力等。

（1）结构轻量化：可以采用轻质材料替代部分结构件，例如碳纤维复合材料，以降低结构重量，提高机械自由度的加速度和速度。

（2）增加刚度：可以通过加大结构截面尺寸，增加结构件数量等方式增加机械结构的刚度，以降低机械结构的振动和变形，提高定位精度。

（3）优化传动系统：可以对机械传动系统进行优化，例如采用精密减速机、滚珠丝杠等，以提高传动效率和精度。

scara机器人结构原理小伙伴们！今天咱们来唠唠SCARA机器人，这可是个超有趣的家伙呢！SCARA机器人啊，它的全名是Selective Compliance Assembly Robot Arm，也就是选择性柔顺装配机器人手臂。

你看这名字，就感觉它很有个性吧。

咱们先从它的外观结构说起。

SCARA机器人长得有点像一个机械手臂，有几个关节连接着不同的部分。

它的基座就像是它的大脚丫，稳稳地站在那里，这个基座可重要啦，它要给整个机器人提供支撑，就像我们人站在地上一样踏实。

然后是它的手臂部分。

它的手臂一般有两个关节，这两个关节就像是我们手臂的肘关节和肩关节一样，可以灵活地转动。

这两个关节的设计很巧妙哦，它们让机器人的手臂可以在平面内做各种动作。

比如说，它可以快速地伸出去，就像你伸手去拿远处的东西一样，而且还能很精准地定位。

这种精准度可不得了，就像一个神射手，每次都能准确地击中目标。

再说说它的末端执行器。

这就相当于机器人的手啦。

这个“手”可以根据不同的任务换上不同的工具，比如说，如果要做装配工作，就可以装上一个小夹子，像小镊子一样，把那些小零件稳稳地夹起来，然后准确地放到该放的地方。

如果是要做搬运工作呢，这个“手”可能就变成一个小吸盘，就像章鱼的触手一样，把东西吸起来搬走。

那SCARA机器人为什么能这么灵活地运动呢？这就涉及到它的原理啦。

它的关节里面有电机，电机就像是机器人的小肌肉，给关节提供动力，让关节可以转动。

而且这些电机的控制可精确啦，就像一个很有耐心的老师傅，一点点地调整关节的角度。

在它的关节处还有一些传感器呢。

这些传感器就像是机器人的小眼睛和小耳朵，它们可以感知到手臂的位置、速度还有受力情况。

比如说，当机器人的手臂快要碰到什么东西的时候，传感器就会告诉机器人：“前面有东西啦，小心点！”这样机器人就可以及时调整自己的动作，避免碰撞。

SCARA机器人在很多地方都发挥着大作用呢。

在工厂里，它可是个装配小能手。

SCARA型装配机械手结构设计一、引言随着自动化生产的迅速发展，机械手作为一种具有高精度、高速度和高可靠性的自动化装配设备，被越来越多的企业所应用。

SCARA型机械手由于其特殊的结构和工作方式，被广泛应用于装配线、零部件加工和食品加工等领域。

本文将从SCARA 型机械手的结构设计和应用方面进行介绍和分析。

二、SCARA型机械手的结构SCARA型机械手简称为“SCARA”机械手，其名称为Selective Compliance Assembly Robot Arm。

SCARA机械手具有两个旋转自由度和一个平移自由度，可以进行三维空间内的快速准确运动。

它通常被用于装配和加工过程中，特别是在小零件的处理过程中。

SCARA机械手的基本结构如图1所示，包括三根杆和一个平移单元，其中一个是基座，一个是外臂，另一个是内臂。

基座上固定有两个旋转机构，分别控制着外臂和内臂的旋转，内臂与外臂之间通过平移机构连接，控制着机械手在竖直方向上的移动。

图1 SCARA型机械手结构示意图SCARA型机械手的结构设计需要考虑以下几个方面：1. 动力学分析机械手的动力学分析是机械手结构设计的基础。

通过对SCARA机械手动力学性能的分析，可以确定机械手的驱动器匹配方案，提高机械手的运动性能。

2. 选材SCARA机械手的零部件选材需要考虑其性能、刚度和重量等因素。

对材料的选取要遵循微小惯量原则，以保证机械手在高速运动时有足够的刚性和振动的抗扰性。

3. 运动控制SCARA型机械手控制器是机械手结构设计的核心。

机械手运动控制器必须保证高精度和高速度的动作，以满足各种应用的需要。

三、SCARA型机械手的应用SCARA型机械手在制造业和其他领域中应用广泛。

以下为SCARA型机械手的主要应用：1. 自动化装配SCARA型机械手可用于高精度、高速度的零部件自动装配。

在电子工业、汽车工业、医疗器械行业等领域中，SCARA型机械手均得到广泛应用。

2. MDI加工在高速度机器工艺中，需要对工件进行微小的切削和加工。

摘要通过对机械设计、制造及其自动化专业课程的学习，总结大学四年所学的知识，对机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，以及实际操作中的应用情况，设计了一种SCARA的机械手。

重点针对机械手的手爪、手腕、手臂、腰座等各部分机械结构以及机械手的密封性进行了详细的设计。

关键词：SCARA机械手，自由度，密封性AbstractBased on the mechanical design, manufacturing and automation professional courses, reviewing the study four years of university knowledge, discussion and analysis of the manipulator mechanical structure and function of each part, and the actual operation of the application, the design of a SCARA manipulator. The mechanical design of manipulator, wrist, arm, waist seat, and the tightness of manipulator are mainly discussed in detail.Key Words：SCARA manipulator, degree of freedom, sealing property目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (5)1.1 引言 (5)1.2国内外机器人领域研究现状及发展趋势 (5)1.3SCARA机器人简介 (6)1.4 平面关节型机器人关键技术 (7)1.4.1 操作机构设计与传动技术 (7)1.4.2 机器人计算机控制技术 (8)1.4.3 检测传感技术 (9)1.5 主要研究内容及意义 (10)1.6 课题要求及本文主要工作 (10)1.6.1 课题要求 (10)第2章机械手总体结构分析 (11)2.1机械手总体设计 (11)2.1.1 机械手设计原则 (11)2.1.2 机械手本体的模块化设计 (12)2.1.3 机械手本体的模块化设计 (12)2.2机械手驱动方案 (13)2.2.1 机械手驱动方式 (13)2.2.2 控制电机的类型、特点 (13)2.3机械手转动关节设计 (14)2.4机械手移动关节设计 (15)2.5滚珠丝杠选型设计与计算 (15)2.6本章小结 (18)第3章转动关节设计计算 (20)3.1 转动关节减速机的设计计算 (20)3.2 电机的设计计算 (20)3.3 同步齿形带的设计计算 (21)第4章机械手的密封性设计 (24)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章绪论1.1 引言机器人技术是集计算机、控制论、机械论、信息与传感技术、人工智能、仿生学等学科于一体的高新技术。

SCARA机器人装配及结构设计一、SCARA机器人的结构设计1.底座：SCARA机器人的底座是机器人的支撑结构，通常由坚固的金属材料制成，以确保机器人的稳定性和刚性。

2.铰链臂：SCARA机器人的铰链臂由几个关节连接而成，可以实现自由度的运动。

通常，它由两个旋转关节和一个平移关节组成。

旋转关节负责机器人的水平旋转运动，而平移关节负责机器人的垂直运动。

3.终端执行器：SCARA机器人的终端执行器通常是机器人手臂的工作部分，用于进行装配和包装等操作。

根据不同的应用需求，终端执行器可以是夹子、吸盘或工具握持器等。

4.控制系统：SCARA机器人的控制系统通常由电脑和控制器组成，用于控制机器人的运动。

控制系统可以根据预设的程序和传感器反馈的信息来进行调整和控制。

二、SCARA机器人的装配过程1.连接底座：首先，将机器人的底座与工作平台或其他支撑结构连接，确保机器人的稳定性和安全性。

2.安装铰链臂：将机器人的铰链臂插入底座上的旋转关节，并用螺丝固定。

确保旋转关节可以自由旋转，但又不会摇晃或松动。

3.安装平移关节：将机器人的平移关节连接到铰链臂的末端，并用螺丝固定。

确保平移关节可以平稳地移动，但又不会滑动或卡住。

4.安装终端执行器：根据不同的应用需求，选择适当的终端执行器，并将其连接到机器人的平移关节上。

确保终端执行器可以牢固地固定在平移关节上，并具有良好的操作性能。

5.连接控制系统：将机器人的控制系统与电脑和控制器连接，确保机器人可以接收和执行指令。

同时，连接必要的传感器和开关，以确保机器人的安全性和操作性能。

6.校准和测试：完成机器人的装配后，进行校准和测试。

校准包括机器人的零点位置校准、关节运动范围校准等。

测试包括机器人的运动测试、负载测试、精度测试等。

通过校准和测试，确保机器人能够正常工作并达到预期的性能。

总结：SCARA机器人是一种常见的装配机器人，其结构设计和装配过程需要注意机器人的稳定性、可靠性和操作性能。

本科毕业设计 (论文)SCARA机器人的设计Design of SCARA Robot学院：机械工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化机械104 学生姓名：顾晓韬学号： 031003106 指导教师：桂艳（副教授）、金孟霞（副教授）2014年06 月SCARA机器人的设计摘要：机器人的控制是一个机器人制造商的核心竞争力,因此提高机器人的性能，降低机器人的成本并引入新的功能,十分重要。

SCARA机器人是一种附加值极高，被广泛运用于各个领域的机电一体化典型的数字机器人。

SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm）也就是我们常说的选择顺应性装配机器手臂）。

SCARA机器人众所周知，为了满足工作的需要，为了最大化的利用和节约成本，此机器人含有4个自由度，即1个移动自由度加上3个旋转自由度。

工业机器人正广泛的用于各个领域各个方面，已经成为了各行各业不可或缺的一部分。

由于体积小，传动原理简单，被广泛运用于电子电气业，家用电器业，精密机械业等领域。

整个系统由机器手，机器臂，关节，步进电机驱动系统等组成。

通过各自由度步进电机的驱动，完成机器手，机器臂的位置变化。

下文从工业机器人的国内外形势开始写起，带出了本毕业设计的意义。

简介了关于SCARA机器人的一些技术和一系列例如大小臂，滚珠丝杠，主轴，手腕手爪，同步带轮，电机和减速器等各个零部件的各项参数的选取和验证。

本设计是教学用的SCARA机器人，因此对于各个精度的要求比较低，在可以完成运动的情况下，是本着节约成本的原则来设计的。

关键词：SCARA机器人；自由度Design of SCARA RobotAbstract: Robot control is a key competence for robot manufacturers and a lot of development is made to increase robot performance, reduce robot cost and introduce new functionalities.As the most typical mechatronic digital machines, the added value of SCARA robot technology is very high, it has been widely used in many areas . In order to meet the need of different kinds of work and maximize the prime cost, SCARA Robot (Selective Compliance Assembly Robot Arm is what we often say the Selective Compliance Assembly Robot Arm) comprising four degrees of freedom, namely a freedom of movement with three degrees of rotational freedom. It has been widely used in different kinds of fields, and has become an integral part of our daily lives. On the base of checking its structure intensity, while it satisfied, we optimize designing of the structure of SCARA robots.The following article will give a brief introduction to some of the technical selection and validation on the robot and a series of various parameters such as the size of the arm, ball screw, spindle, wrist gripper, timing belt pulleys, why and gear, and various other parts of the robot.As the design is for a teaching SCARA robot, the requirement for all the parts are much lower. As a result, the cost is the first step.Keywords: SCARA robot ; Degree of freedom目录目录 (1)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 国内外机器人发展现状和未来的趋势 (1)1.3机器人的研究方向 (2)1.4 SCARA机器人工作原理简介 (3)1.5 工业SCARA机器人一些关键性机器人简介 (4)1.6 本文研究的主要内容 (7)1.7 工业机器人的特点 (8)1.8 SCARA机器人的特点及意义 (8)2 SCAAR机器人的功能结构设计 (10)2.1 SCARA 机器人本体的大体结构 (10)2.2 SCARA 机器人的主要技术参数 (11)2.3 SCARA机器人的传动方案 (12)2.4 减速机的选用及计算 (14)2.5 关节4步进电动机的选择原理及计算 (16)2.6 同步齿型带的选用及计算 (17)2.7 滚珠丝杠副选用及计算 (18)3 大小臂结构总体设计 (21)4 机器人的腕部结构总体设计 (22)5 机器人的手部的总体结构设计 (24)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)1 绪论1.1 引言机器人是一种能够自主执行各种各样的工作的机械。

目录摘要 (I)ABSTRCT (II)1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2机器人的定义及特点 (1)1.2.1 机器人的定义 (2)1.2.2 机器人的特点 (3)1.3机器人的构成及分类 (4)1.3.1 机器人的构成 (4)1.3.2 机器人的分类 (5)1.4机器人的应用与发展 (7)1.4.1 机器人的应用 (7)1.4.2 机器人的发展 (9)1.5本文的研究内容 (11)2 SCARA机器人的研究意义和原理设计 (13)2.1SCARA机器人的研究意义 (13)2.2SCARA机器人的特点 (14)2.3SCARA机器人传动方案的确定 (15)3 吸盘式SCARA机械臂驱动设计 (18)3.1机器人驱动方案的对比分析及选择 (18)3.2各自由度步进电机的选择 (19)3.2.1 第一自由度步进电机的选择 (20)3.2.2 第二自由度步进电机的选择 (21)3.2.3 第三自由度步进电机的选择 (22)3.2.4 第四自由度步进电机的选择 (23)4 吸盘式SCARA机械臂集成模块化机构设计 (25)4.1同步齿形带传动设计 (25)4.1.1 求出设计功率Pd (25)4.1 2 选择带的节距 (25)4.1 3 确定带轮直径和带节线长 (25)4.2丝杠螺母设计 (29)4.2.1 丝杠耐磨性计算 (29)4.2.2 丝杠稳定性计算 (30)4.2.3 丝杠刚度计算 (30)4.2.4 丝杠和螺母螺纹牙强度计算 (31)4.2.5 螺纹副自锁条件校核 (32)4.3各输出轴的设计 (32)4.3.1 机身输出轴设计 (32)4.3.2 大臂输出轴设计 (32)4.4壳体设计 (34)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)吸盘式Scara机械臂结构设计摘要在装配机器人中，平面关节型装配机器人(即SCARA型)是应用最广泛的一种装配机器人。

本文设计的SCARA机器人既可以用于实际生产，又可以用于教学实验和科学研究。

SCARA机器人机械结构设计本文设计了一个结构简单、传动精度高、操作方便的可以实现用多种控制方式(PC的远程控制，单片机的控制，开关量的控制等）控制的SCARA 型机器人。

1 机器人机械臂的主要性能参数及计算基本参数(1) 抓重：≤4kg(2) 自由度：4(3) 运动参数：大臂：±90。

(回转角度)，角速度≤30。

/s小臂：±60。

，角速度≤15。

/s手腕回转：±180。

，角速度≤60。

/s手腕升降：100mm(升降距离)，线速度≤0.01m/s主要参数计算(1)第三关节采用同步齿形带传动，其参数计算如下：设计功率P d=K a P=0.32W(查表取K a=1.6[2]；P=FV=0.2W；皮带的线速度为0.01m/s,，皮带负载为20N)同步带的尺寸参数可根据设计功率和带轮转速及行程而定。

(2)步进电机的选型计算机械臂的每个关节都是步进减速电机驱动的（如图1所示）。

现以第三个自由度的电机为例说明电机选择的方法。

启动转矩T=2Jw+QV=0.2N·m( 角速度ω转动惯量J=7.8×10－7kg·m2,负载质量=5.3r/s2,Q=2kg,同步带及负载的线加速度ν=5.3×0.011m/s2)考虑阻力等因素选择的步进减速电机的启动转矩为0.2N·m×2)=0.4N·m。

所以电机的启动转矩应该≥0.4 N.m。

以同样方式计算的电机的启动转矩为：底座电机》0.6 N.m第二关节电机≥0.5N.m手腕回转电机≥0.1N.m2机械臂结构的设计[3]2.1 总体结构本机械臂的设计根据应用的要求把机构的可靠性和结构简单作为设计的第一位考虑。

从方案的确定，总体的设计，元器件的选用方面都遵循了以上的原则，确保了机械臂可靠正常的工作，同时具备良好的经济性和可维护性。

根据上述设计的原则，本机械臂采用了4关节的机械结构，即4自由度机器人.具体包括底座、大臂、小臂、腕部。

SCARA机器人装配及结构设计摘要Scara 机器人是一种由三个自由度组成的平面关节型机器人，它的主要作用是可以完成精密仪器和物体的搬运和移动。

由于体积小，传动原理简单，被广泛运用于电子电气业，家用电器业，精密机械业等领域。

整个系统由机器手，机器臂，关节，步进电机驱动系统等组成。

通过各自由度步进电机的驱动，完成机器手，机器臂的位置变化。

具体设计内容为：同步齿形带传动设计，丝杠螺母设计，各输出轴和壳体的设计,步进电机的选择等。

在校核满足其结构强度的基础上，我们对scara 机器人的结构进行优化设计。

本论文着重研究scara 机器人的结构设计和运动学分析。

在论文开始首先介绍了机器人的发展及其分类情况。

在论文第二，三章具体叙述了scara 机器人的结构设计和运动学分析的详细过程。

在论文末尾还对scara 机器人进一步改进措施和应用展望进行了阐述。

关键词：scara 机器人，步进电机，结构设计，机器臂Structure Design of SCARA Assembly ManipulatorAbstractA SCARA robot is a robot of plane and joint composed of three degrees of freedo m. Its mostly function is used to complete transition and motion of exact apparatus es and objects. Because of its small volume and simple drive principle, it is widely used in the field of electronic and electric industry, home-used electric-ware indust ry and exact mechanism. The whole system is composed of manipulator hand, ma nipulator arm, joints and stepper motor driving system. By stepper motor’s driving o f each degree of freedom, it completes location change of manipulator hand and m anipulator arm. The idiographic designing content is designing of in-phase tooth-sha pe strap, designing of silk-bar nut, designing of shell and axis and the choice of st epper motors. On the base of checking its structure intensity, while it satisfied, we optimize designing of the structure of SCARA robots.This paper put its emphases on research of its structure designing and kinematics analysis. At the beginning of this paper, it introduces the development and sort of r obots. In the second and third chapter, it introduces detailed detail among the proc essing of the structure designing of a SCARA robot and its kinematics analysis. At the last, this paper gives some measures about improving of SCARA robots, and gives a expectation about its future.Key Words: SCARA robots, stepper motor, structure design, manipulator arm目录Abstract ii第一章绪论 11.1 机器人的特点 11.2 机器人的构成及分类 11.2.1 机器人的构成 11.2.2 机器人的分类 31.3 机器人的应用与发展 41.3.1 机器人的应用 41.4SCARA机器人的研究意义 61.4.1SCARA机器人的研究意义 61.4.2SCARA机器人的特点71.5本文的研究内容8第二章SCARA机器人结构设计92.1 SCARA机器人传动方案的比较及确定9 2.2 各自由度步进电机的选择112.2.1 第一自由度步进电机的选择122.2.2 第二自由度步进电机的选择: 122.2.3 第三自由度步进电机的选择132.3 同步齿形带传动设计142.4 丝杠螺母设计182.4.1 丝杠耐磨性计算182.4.2 丝杠稳定性计算192.4.3 丝杠刚度计算192.4.4 丝杠和螺母螺纹牙强度计算202.4.5 螺纹副自锁条件校核212.5各输出轴的设计212.5.1 机身输出轴设计212.5.2 大臂输出轴设计222.5.3 带轮轴设计: 222.5.4 升降轴设计222.6壳体设计23第三章SCARA机器人运动学分析253.1 引言253.2SCARA机器人正运动学分析253.2.1SCARA机器人连杆坐标系的建立25 3.2.2SCARA机器人正运动学问题273.3 SCARA机器人逆运动学分析293.4 本章小结31第四章总结与展望32参考文献33致谢341.1 机器人的特点机器人最显著的特点有以下几个:1.可编程。

SCARA工业机器人设计Scara是一种四自由度机器人，用来处理需要水平和垂直运动的任务。

它是一个广泛应用于工业生产线的机器人，具有高精度和高稳定性的特点。

本文将重点介绍SCARA工业机器人的设计。

首先，SCARA机器人由基座、纵臂、横臂和末端执行器组成。

基座是机器人的固定部分，提供了机器人的稳定性和支撑。

纵臂连接在基座上，并可实现竖直方向的运动。

横臂连接在纵臂上，并可实现水平方向的运动。

末端执行器则连接在横臂上，用来完成具体的操作任务。

其次，SCARA机器人的设计需要考虑的因素很多。

首先是机器人的精度要求。

由于SCARA机器人广泛应用于装配和加工领域，因此精度是一个非常重要的考虑因素。

在机器人的设计过程中，需要选择合适的驱动系统和传感器来保证机器人的精度。

其次是机器人的工作范围。

SCARA机器人的工作范围决定了它能够处理的具体任务。

在设计过程中，需要根据实际需求来确定机器人的工作范围，并选择合适的机械结构和控制系统来实现。

此外，机器人的稳定性也是一个重要考虑因素。

特别是在高速运动或负重任务中，机器人的稳定性对于保证机器人的正常工作非常重要。

在设计过程中，需要选择合适的结构和材料来提高机器人的稳定性。

最后，SCARA机器人的设计还需要考虑机器人的控制系统。

机器人的控制系统决定了机器人能够完成的任务和运动方式。

在设计过程中，需要选择合适的控制系统和编程工具来实现机器人的自动化操作。

综上所述，SCARA工业机器人的设计需要考虑精度、工作范围、稳定性和控制系统等多个因素。

在设计过程中，需要综合考虑这些因素，并选择合适的驱动系统、传感器、机械结构和控制系统来实现机器人的设计需求。

随着工业自动化的不断发展，SCARA工业机器人将会在更多领域发挥重要作用。

摘要工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。

本文设计了一个工业用SCARA机器人。

SCARA机器人很类似人的手臂的运动，它包含肩关节肘关节和腕关节来实现水平和垂直运动。

它是一种工业机器人，具有三个自由度。

其中，两个旋转自由度，另外一个是移动自由度。

它能实现平面运动，具有柔顺性，全臂在垂直方向的刚度大，在水平方向的柔性大，广泛用于装配作业中。

本文用模块化设计方法设计了SCARA机器人的机械结构。

采用SolidWorks 和AutoCAD完成了机器人本体的三维模型和二维图设计。

关键字：SCARA；机器人；自由度AbstractThe industrial robot is a most typical mechatronic digital equipment，high value-added technology，a wide range of applications，support for advanced manufacturing technology and information society，new industries，and social development of future production will play a more and more important role.In this paper，the design of SCARA robot with an industry. The SCARA robot is very similar to human arm movement，which includes the shoulder elbow and wrist joints to achieve horizontal and vertical movement. It is a kind of industrial robots，has three degrees of freedom. Among them，two rotational degrees of freedom，the other is a translational degrees of freedom. It can achieve planar motion，with the flexibility，the whole arm in the vertical stiffness，in a horizontal direction of large flexibility，widely used in assembly operations.In this paper，using modular design method to design the mechanical structure of robot SCARA. Using SolidWorks and AutoCAD to complete the 3D model and 2D drawing design of the robot body.Keywords：SCARA；robot；degree of freedom目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................................. I II 第一章绪论.. (1)1.1引言 (1)1.2 国内外机器人领域研究现状及发展趋势 (1)1.3 SCARA机器人简介 (2)1.4项目的主要研究内容 (4)1.4.1项目研究的主要内容、技术方案及其意义 (4)1.4.2拟解决的关键问题 (4)第二章SCARA机器人的机械结构设计 (6)2.1 SCARA机器人的总体设计 (6)2.2 SCARA机器人的总体设计 (7)2.2.1机器人本体的设计原则 (7)2.2.2机器人本体的模块化设计 (7)2.2.3三维CAD技术与机器人本体建模 (8)2.3 SCARA机器人驱动方案 (9)2.3.1机器人的驱动方式 (9)2.3.2控制电机的类型、特点 (9)2.4 升降关节设计 (10)2.5 同步带选型设计与计算................................................ 错误！未定义书签。

四自由度SCARA机器人结构设计第一章绪论1.1 引言机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。

其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。

机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。

工业机器人既具有操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的自动化生产设备。

目前机器人应用领域主要还是集中在汽车工业，它占现有机器人总数的2.89%。

其次是电器制造业，约占16.4%，而化工业则占11.7%。

此外，工业机器人在食品、制药、器械、航空航天及金属加工等方面也有较多应用。

随着工业机器人的发展，其应用领域开始从制造业扩展到非制造业，同时在原制造业中也在不断的深入渗透，向大、异、薄、软、窄、厚等难加工领域深化、扩展。

而新开辟的应用领域有木材家具、农林牧渔、建筑、桥梁、医药卫生、办公家用、教育科研及一些极限领域等非制造业。

一般来说，机器人系统可按功能分为下面四个部分川:（1）机械本体和执行机构:包括机身、传动机构、操作机构、框架、机械连接等内在的支持结构。

（2）动力部分:包括电源、电动机等执行元件及其驱动电路。

（3）检测传感装置:包括传感器及其相应的信号检测电路。

（4）控制及信息处理装置:由硬件、软件构成的机器人控制系统。

1.2 国内外机器人领域研究现状及发展趋势1、总体来说：（1）工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至2005年的5万美元。

（2）机械结构向模块化、可重构化发展。

例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外己有模块化装配机器人产品问市。

(3)工业机器人控制系统向基于CP机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化:器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构;大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

一种基于SCARA机器人机械结构设计首先，SCARA机器人的机械结构包括垂直手臂、水平前臂、竖直旋转节与水平旋转腕。

垂直手臂通过竖直旋转节与基座相连，水平前臂通过水平旋转腕与垂直手臂相连。

这种机械结构使得SCARA机器人可以在一个平面内进行工作，具有大范围的工作空间和较高的定位精度。

其次，SCARA机器人的垂直手臂和水平前臂采用直线导轨结构，以确保其运动平稳和精度高。

直线导轨采用滚珠滑块和滑轨的结构，可以减小机械零件之间的摩擦，提高机器人的工作速度和精度。

此外，SCARA机器人还配备了用于控制手臂运动的伺服电机和减速器。

伺服电机通过减速器将电机的高速旋转转换为手臂低速运动，以提供较高的扭矩和精确的位置控制。

在机器人末端还安装了工具夹持装置，用于抓取和操作工件。

工具夹持装置通常采用气动或电动夹持器，以实现对工件的抓取、放置和移动等操作。

此外，为了提高机器人的安全性和生产效率，SCARA机器人还配备了用于检测和监控环境的传感器。

例如，机器人可以配备视觉传感器用于检测和识别工件的位置和形状，在操作过程中进行视觉引导和校正。

最后，SCARA机器人的机械结构设计还应考虑机器人的结构紧凑和可靠性。

为了减小机器人的体积，可以采用紧凑的设计，并合理布局机器人的各个部件。

同时，机器人的各个部件也应具有足够的刚度和耐久性，以保证机器人在工作过程中的稳定性和可靠性。

总之，基于SCARA机器人机械结构设计需要考虑机器人的工作范围、精度、速度、安全性和可靠性等因素。

通过合理布局和选择适当的材料和部件，可以设计出性能优良的SCARA机器人，实现高效的工业生产和生活服务。

试谈SCARA型装配机械手结构设计SCARA型装配机械手结构设计摘要Scara 机器人是一种由三个自在度组成的平面关节型机器人，它的主要作用是可以完成精细仪器和物体的搬运和移动。

由于体积小，传动原理复杂，被普遍运用于电子电气业，家用电器业，精细机械业等范围。

整个系统由机器手，机器臂，关节，步进电机驱动系统等组成。

经过各自在度步进电机的驱动，完成机器手，机器臂的位置变化。

详细设计内容为：同步齿形带传动设计，丝杠螺母设计，各输入轴和壳体的设计,步进电机的选择等。

在校核满足其结构强度的基础上，我们对scara 机器人的结构停止优化设计。

本论文着重研讨scara 机器人的结构设计和运动学剖析。

在论文末尾首先引见了机器人的开展及其分类状况。

在论文第二，三章详细表达了scara 机器人的结构设计和运动学剖析的详细进程。

在论文末尾还对scara 机器人进一步改良措施和运用展望停止了论述。

关键词：scara 机器人，步进电机，结构设计，机器臂Structure Design of SCARA Assembly ManipulatorAbstractA SCARA robot is a robot of plane and joint composed of three degrees of freedom. Its mostly function is used to complete transition and motion of exact apparatuses and objects. Because of its small volume and simple drive principle, it is widely used in the field of electronic and electric industry, home-used electric-ware industry and exact mechanism. The whole system is composed of manipulator hand, manipulator arm, joints and stepper motor driving system. By stepper motor’s driving of each degree of freedom, it comp letes location change of manipulator hand and manipulator arm. The idiographic designing content is designing of in-phasetooth-shape strap, designing of silk-bar nut, designing of shell and axis and the choice of stepper motors. On the base of checking its structure intensity, while it satisfied, we optimizedesigning of the structure of SCARA robots.This paper put its emphases on research of its structure designing and kinematics analysis. At the beginning of this paper, it introduces the development and sort of robots. In the second and third chapter, it introduces detailed detail among the processing of the structure designing of a SCARA robot and its kinematics analysis. At the last, this paper gives some measures about improving of SCARA robots, and gives a expectation about its future.Key Words: SCARA robots, stepper motor, structure design, manipulator arm目录摘要iAbstract ii第一章绪论 11.1 机器人的特点 11.2 机器人的构成及分类 11.2.1 机器人的构成 11.2.2 机器人的分类 31.3 机器人的运用与开展 41.3.1 机器人的运用 41.4SCARA机器人的研讨意义 61.4.1SCARA机器人的研讨意义 61.4.2SCARA机器人的特点71.5本文的研讨内容8第二章SCARA机器人结构设计92.1 SCARA机器人传动方案的比拟及确定92.2 各自在度步进电机的选择112.2.1 第一自在度步进电机的选择122.2.2 第二自在度步进电机的选择: 122.2.3 第三自在度步进电机的选择132.3 同步齿形带传动设计142.4 丝杠螺母设计182.4.1 丝杠耐磨性计算182.4.2 丝杠动摇性计算192.4.3 丝杠刚度计算192.4.4 丝杠和螺母螺纹牙强度计算202.4.5 螺纹副自锁条件校核212.5各输入轴的设计212.5.1 机身输入轴设计212.5.2 大臂输入轴设计222.5.3 带轮轴设计: 222.5.4 升降轴设计222.6壳体设计23第三章SCARA机器人运动学剖析253.1 引言253.2SCARA机器人正运动学剖析253.2.1SCARA机器人连杆坐标系的树立253.2.2SCARA机器人正运动学效果273.3 SCARA机器人逆运动学剖析293.4 本章小结31第四章总结与展望32参考文献33致谢34第一章绪论1.1 机器人的特点机器人最清楚的特点有以下几个:1.可编程。

SCARA机器人结构与实验装置设计摘要工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。

本文设计了一个教学用SCARA机器人。

SCARA机器人(全称Selectively Compliance Articulated Robot Arm)很类似人的手臂的运动，它包含肩关节肘关节和腕关节来实现水平和垂直运动。

它是一种工业机器人，具有四个自由度。

其中，三个旋转自由度，另外一个是移动自由度。

它能实现平面运动，具有柔顺性，全臂在垂直方向的刚度大，在水平方向的柔性大，广泛用于装配作业中。

本文用模块化发计方法设计了SCARA机器人的机械结构。

本文结合Pro/e三维建模分别对基座、大臂、小臂、以及腕部关节做了详细的设计，并根据实际工作情况对各关节进行受力分析，并模拟了机器人的工作状态，严格保证了该设计在工作中的安全性和可靠性，具有很好使用价值和发展前景。

最后，本文还分析了SCARA机器人的运动学正解和逆解，建立了机器人末端位姿误差计算模型并做了运动模拟，更加证实了本设计在实际应用中的实用性和可靠性。

关键字: S CARA，四个自由度，受力分析DESIGN OF SCARA ROBOT STRUCTURE ANDEXPERIMENTAL DEVICEABSTRACTIndustrial robot is the most typical mechatronic digital equipment, added value and high, wide range of applications, support for advanced manufacturing technology and information society, new industries, and social development of future production will increasingly play a The more important role.SCARA(Selectively Compliance Articulated Robot Arm)robots work in a similar Way as human’s arms．The SCARA robot，incorporating a shoulder joint，an elbow joint，and a wrist joint，is capable of operating vertically and horizontally．The SCARA robot is a kind of 4 DOF industrial robots、3 rotary DOFs and 1 linear DOF．It，featuring compliance，good Vertical rigidity，and Horizontal flexibility，is widely used in assembly.Modular-design methodology was utilized to design the mechanism．This paper combination with Pro/E 3D modeling , designed the main arm, small arm and wrist joints.And according to the actual working ,analysis each joint’s force, and simulate the working state of the robot,in order to ensure the design work in safety and reliability, and has good use value and the prospects for development.In the second and third chapter, it introduces detailed detail among the processing of the structure designing of a SCARA robot and its kinematics analysis. Analysis of the SCARA robot inverse kinematics, and to establish the position and orientation of robot end of the model error.KEY WORDS：S CARA，four degrees of freedom，analysis目录前言 (3)第一章绪论 (2)§1.2 国内外机器人领域研究现状及发展趋势 (3)§1.3本论文的研究意义及内容 (4)§1.4本论文的研究内容 (9)第二章 SCARA机器人的机械结构设计 (10)§2.1 SCARA器人的总体设计 (10)§2.1.1机械传动方案的比较 (10)§2.1.2传动零部件的初选 (10)§2.1.3减速机的选择 (11)§2.1.4本机器人的技术参数 (11)§2.1.5机器人各个手臂长度和工作空间的确定 (12)§2.2机器人总体传动方案的选择级装配图 (13)§2.2.1机器人机身输出轴 (13)§2.2.2机器人大臂输出轴 (14)§2.2.3机器人腕部结构图 (15)第三章Pro/E运动仿真.................. 错误!未定义书签。

SCARA机器人装配及结构设计一、引言随着自动化和智能制造的快速发展，机器人技术在许多领域得到了广泛应用。

其中，SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm）机器人是一种常见的装配机器人，具有高精度、高速度和高灵活性等优点。

本文将探讨SCARA机器人的装配及结构设计。

二、SCARA机器人装配1、准备工作在开始装配之前，需要做好以下准备工作：1、检查零件的完整性，确保所有零部件都已准备就绪。

2、清理工作表面，确保工作表面干净整洁。

3、准备好工具和设备，例如螺丝刀、扳手、电动工具等。

2、装配流程SCARA机器人的装配流程如下：1、将基座安装在工作台上，并固定好。

2、将电机安装在基座上，并连接好电源线和信号线。

3、安装丝杆、齿轮、轴承等传动部件，确保传动部件的精度和稳定性。

4、安装手臂和夹具，确保手臂的灵活性和夹具的牢固性。

5、调试机器人的运动轨迹和速度，确保机器人的运动符合设计要求。

三、SCARA机器人结构设计1、基座设计基座是SCARA机器人的基础，需要承受整个机器人的重量和负载。

因此，基座设计需要考虑到强度、刚度和稳定性等因素。

常用的基座材料包括铸铁、钢板和铝合金等。

2、电机设计电机是SCARA机器人的核心部件之一，需要提供足够的扭矩和精度。

因此，电机设计需要考虑到功率、速度和精度等因素。

常用的电机类型包括伺服电机、步进电机和直流电机等。

3、传动部件设计传动部件包括丝杆、齿轮和轴承等，需要确保传动部件的精度和稳定性。

因此，传动部件设计需要考虑到传动比、摩擦系数和耐磨性等因素。

常用的传动部件材料包括不锈钢、合金钢和塑料等。

4、手臂和夹具设计手臂是SCARA机器人的工作部分，需要具备高灵活性和高精度等特点。

夹具是用来固定工件的，需要确保夹具的牢固性和精度。

因此，手臂和夹具设计需要考虑到结构、材料和加工工艺等因素。

常用的手臂和夹具材料包括铝合金、不锈钢和合金钢等。