下载文档原格式
六自由度机器人说明书专业：机械制造与自动化班级：成员：目录一、打开气源二、机器人的快速操作入门1、坐标系的选择2、手动速度调整3、伺服电源接通4、接通主电源5、接通伺服电源三、伺服电源切断1、切断伺服电源2、切断主电源四、轴操作一、打开气源请确认系统进气气源已进行供气，未供气或气压不足将会导致系统无法正常工作，系统运行中如断开气源，可能导致设备损坏，甚至造成人员伤害。
打开下图气泵，将开关拨到“I”，再打开气阀拨到“开”，即“Ⅰ”往上拨，打开气阀二、机器人的快速操作入门1、坐标系的选择在示教模式下，选择机器人运动坐标系：按手持操作示教器上的【坐标系】键，每按一次此键，坐标系按以下顺序变化，通过状态区的显示来确认。
2、手动速度调整示教模式下，选择机器人运动速度：按手持操作示教器上【高速】键或【低速】键，每按一次，手动速度按以下顺序变化，通过状态区的速度显示来确认。
•按手动速度【高速】键，每按一次，手动速度按以下顺序变化：微动1%→微动2%→低5%→低10%→中25%→中50%→高75%→高100%。
•按手动速度【低速】键，每按一次，手动速度按以下顺序变化：高100%→高75%→中50%→中25%→低10%→低5%→微动2%→微动1%。
3、伺服电源接通打开上电控柜上的主电源开关时，应确认在机器人动作范围内无任何人员。
忽视此提示可能会发生与机器人的意外接触而造成人身伤害。
如有任何问题发生，应立即按动急停键，急停键位于电控柜前门的右上方。
4、接通主电源●把电控柜侧板上的主电源开关扳转到接通(ON) 的位置，此时主电源接通。
●按下电控柜面板上的绿色伺服启动按钮。
5、接通伺服电源示教模式和回放模式、远程模式的伺服电源接通步骤是不一样的。
示教模式下：按下手持操作示教器上的【伺服准备】键，轻握手持操作示教器背面的【三段开关】，这时手持操作示教器上的【伺服准备指示灯】亮起，表示伺服电源接通。
回放和远程模式下：按下手持操作示教器上的【伺服准备】键，这时手持操作示教器上的【伺服准备指示灯】亮起，表示伺服电源接通。
六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究的开题报告一、研究背景与意义六自由度串联机器人是一种重要的机器人类型，其广泛应用于工业生产线、医疗设备等领域。
该机器人具有良好的灵活性和准确性，能够完成复杂的任务，并且可以在难以到达的空间中操作。
因此，对六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制的研究具有重要意义。
该研究可以提高六自由度串联机器人的工作效率和精度，使其在生产线和医疗设备中更加稳定，具有更高的生产效率和产品质量，达到更好的经济效益和社会效益。
二、研究内容1.六自由度串联机器人建模对六自由度串联机器人进行建模，分析其运动学和动力学特征，并进行数学建模。
通过建立机器人动力学方程，分析其在不同情况下的运动规律，并为后续的运动优化和轨迹跟踪控制打下基础。
2.六自由度串联机器人的运动优化从机器人的实际应用出发，针对不同的任务，设计相应的运动规划方案，通过优化机器人的运动轨迹，提高机器人的运动效率和精度。
采用六自由度机械臂的优化方法，考虑运动中的多种约束条件，如机器人的运动规划、工件位置与工具跟踪控制等，综合多个因素进行优化。
3.六自由度串联机器人的轨迹跟踪控制提出一种最优控制算法，建立机械臂运动追踪模型，对六自由度串联机器人的运动进行轨迹跟踪控制。
利用PID控制等算法设计控制器，对机器人的速度、位置等参数进行控制，使其更加准确地完成特定位置的运动。
三、研究方法本研究采用系统分析和优化控制方法，将机器人建模和运动优化相结合。
主要研究方法包括机器人建模，数学分析，优化算法设计，控制器设计等。
其中，机器人建模核心是对机器人的运动学特性和动力学特性进行分析和建模，优化算法设计将考虑多种约束条件，通过寻求最优化算法来增强机器人运动规划的效果，同时针对机器人的具体应用场景，构建控制器设计方案应对不同的任务。
四、预期目标1.建立六自由度串联机器人的运动优化模型，在理论基础上提高机器人运动的效率和精度。
2.针对机器人的实际应用场景，设计相应的机器人运动优化算法，来达到最优的机器人运动轨迹。
六自由度机器人控制算法与实验样机研究的开题报告一、选题背景与意义随着机器人技术的发展和应用，六自由度机器人因其灵活自由的运动方式，被广泛用于自动化生产、教育培训、医疗服务、空间探索等领域。
机器人的运动控制技术是保证机器人能够准确、稳定、安全地完成任务的核心技术之一。
机器人的运动方向由六个自由度决定，因此如何在运动控制上取得效果成为机器人研究的关键问题。
近年来，各种机器人运动控制算法被不断提出和改进，如PID控制、模型预测控制、神经网络控制等。
在实现机器人运动控制中，还需要考虑到机器人的动力学和运动学问题，使得机器人能够精确达到所需位置和姿态，完成复杂的任务。
本论文的研究目的是探究六自由度机器人控制算法，研究基于机器人动力学和运动学模型的控制策略，并采用实验样机对控制算法进行验证，以提高机器人运动控制的精度和效率，为机器人的应用提供技术支持。
二、研究内容与方案本论文的研究内容主要包括以下方面：1. 六自由度机器人运动学模型建立通过建立六自由度机器人的运动学模型，分析机器人的运动学特性，为后续的运动控制算法奠定基础。
2. 六自由度机器人动力学模型建立通过建立六自由度机器人的动力学模型，分析机器人的动力学特性，为后续的控制算法提供理论支持。
3. 六自由度机器人PID控制算法研究通过探究PID控制算法，在机器人运动控制中实现位置控制、速度控制和姿态控制，并分析PID控制算法的优缺点。
4. 六自由度机器人模型预测控制算法研究通过探究模型预测控制算法，在机器人运动控制中实现位置控制、速度控制和姿态控制，并分析模型预测控制算法的优缺点。
5. 六自由度机器人神经网络控制算法研究通过探究神经网络控制算法，在机器人运动控制中实现位置控制、速度控制和姿态控制，并分析神经网络控制算法的优缺点。
6. 六自由度机器人控制算法实验验证通过实验样机，对控制算法进行实验验证，验证其在位置控制、速度控制和姿态控制上的效果和性能指标，以验证算法的正确性和可行性。
6自由度机器人机械结构设计及路径规划摘要近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。
我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。
典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合任务书的要求，设计了一种小型的实现移动的六自由度串联机器人。
首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D- H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解。
机器人广泛应用于工业、农业、医疗及家庭生活中，工业机器人主要应用领域有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。
总之，工业机器人的多领域广泛应用，其发展前景广阔。
关键词：机器人关节，运动学分析，工业机器人，自由度CONSTRUCTION DESIGN、KINEMATICS ANALYSIS OF SIX DEGREE OF FREEDOM ROBOTABSTRACTIn the past twenty years, the robot technology has been developed greatly and used in many different fields. There is a large gap between our country and the developed countries in research and application of the robot technology so that there will be a great value to study , design and applied different kinds of robots, especially industrial robots.Most typical industrial robots such as welding robot, painting robot and assembly robot are all fixed on the product line or near the machining equipment when they are working. Based on larger number of relative literatures and combined with the need of project, the author have designed a kind of small-size serial robot with 6 degree of freedom which can be fixed on the AGV to construct a mobile robot.First of all, several kinds of schemes were proposed according to the design demand. The best scheme was chosen after analysis and comparing and the structure was designed. At same time, The kinematics analysis was conducted, coordinate transformation matrix using D - H method was set up, and the kinematics equation direct solution and inverse solution was deduced, robots are widely used in industry, agriculture, medical and family life, the main application areas of industrial robot are complex operations includes welding, spot welding, assembly, handling, painting, inspection, palletizing, grinding polishing and Laser processing etc. In one word, the development prospects of widely used in many fields of industrial robots are broad.KEY WORDS：Robot joints，Kinematics Analysis，Industrial robot，Degree of freedom.目录前言 (1)第1章工业机器人介绍 (2)§1.1工业机器人概述. (2)§1.2 工业机器人的驱动方式 (3)§1.3 工业机器人的分类. (3)第2章工业机器人结构方案确定 (4)§2.1机器人自由度分配和手臂手腕构形 (4)§2.2传动系统布置 (5)§2.3方案描述 (6)第3章机械设计部分 (8)§3.1底座旋转台设计. (8)§3.1.1 电机选择...................................错误!未定义书签。
本科毕业设计(论文)FINAL PROJECT/THESIS OF UNDERGRADUATE(2014届)六自由度机器人机械机构设计学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名**学号指导教师***完成日期2014年5月承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业论文“六自由度机器人机械结构设计”是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。
文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。
论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。
如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。
承诺人(签名)：______________________日期：年月日六自由度机器人机械结构设计摘要机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置，其主要由执行机构、驱动机构、控制机构以及位置检测装置等所组成。
本论文围绕机器人本体结构设计，进行机器人静力学分析及研究极限位置下关节力矩情况，并以此为依据为机器人机构改进奠定理论基础，主要设计内容如下：（1）阐述六自由度工业机器人当前发展现状，对比现有机械手传动方式及空间布局，分析其技术特点。
（2）根据预期假定机器人工作运动范围及有效负载，参考目前应用较广泛的本体结构，在solidworks环境下先设计简单机器人初期模型。
通过静力学分析得出关节所受负载，进行伺服电机、减速机选型以及确定同步齿形带相关参数，完成机械手内部空间整体布局，确定传动方式并能达到相关目标要求完成理论作业。
（3）建立考虑约束及质量等效转换的机械手模型，分析典型工况下各关节的运动情况。
对关键零件及手部轴承通过施加约束、负载完成相应应力分析，验证不同电机、减速机选型的合理性，完成机器人结构校核与优化。
关键词：六自由度传动方式静力学分析iABSTRACTRobot arm is to imitate the part of the action of a man's hand，According to the requirements of a given program, track and implement automatic grab, handling or operation of the automatic mechanical device.The main by the actuator, driving mechanism, control mechanism and the position detection device. This paper around the robot body structure design, robot statics analysis and study on joint torque under the limit position, and on this basis the theory basis for robot mechanism, main design content as follows：（1）Six degrees of freedom of industrial robot the current development status of the existing mechanical transmission way and space layout, analyzes its technical characteristics.（2）Work according to the forecast assumes that the robot movement range and payload, reference widely used ontology structure, at the beginning of the first solidworks environment design simple robot model. Joint statics analysis of load, type of servo motor, deceleration pause, and related parameters determine the synchronous toothed belt to complete the internal space of the manipulator overall layout, to determine the transmission way and can meet the requirements of relevant target to complete assignments theory.（3）Set up considering constraints and the mechanical model of equivalent conversion quality, analysis of typical working conditions of each joint movement. On key parts and hand bearing by applying constraint corresponding stress analysis, load is complete, verify the rationality of different type motor, deceleration pause, complete check and optimize the robot structure.KEY WORDS: Six Degrees 0f Freedom Mode of Drive Statics analysis六自由度机器人机械结构设计目录摘要ABSTRACT第1章绪论 ......................................................................... 错误!未定义书签。
六自由度空间柔性机械臂的动力学分析与控制的开题报告
1. 研究背景
机器人技术的发展促进了工业自动化的进一步发展，柔性机械臂作为一种新型的机器人，具有机械臂与人类肢体相似的特性，同时具有高度的柔性和灵活性，在智能
制造、物流仓储等领域有着广泛的应用前景。
因此，针对六自由度空间柔性机械臂的
动力学分析与控制的研究具有现实意义和科学价值。
2. 研究内容
本文拟从以下几方面进行研究：
（1）六自由度空间柔性机械臂的运动学建模与分析：建立柔性机械臂的数学模型，分析其工作空间和机构运动；
(2) 六自由度空间柔性机械臂的动力学分析：综合考虑柔性结构，建立柔性机械
臂的动力学模型，分析在工作过程中的力学特性；
(3) 六自由度空间柔性机械臂的控制算法研究：针对柔性机械臂的特点，设计控
制算法，保证柔性机械臂的运动控制效果；
(4) 六自由度空间柔性机械臂的实验验证：设计柔性机械臂的实验平台，进行机
器人的实验验证和测试。
3. 研究意义
本文研究六自由度空间柔性机械臂的动力学分析与控制，对于完善机器人控制策略，提高机器人的动作精度和稳定性，推进柔性机器人的应用具有重要意义。
4. 研究方法
本研究主要采用理论模型的数学推导与仿真模拟的方法，依托于计算机模拟软件，系统分析六自由度空间柔性机械臂的动力学性能，研究机械臂在不同工况下的运动学
结构特性和控制策略，最终进行实验验证。
5. 预期成果
本文的预期成果为：建立六自由度空间柔性机械臂的动态数学模型，分析机械臂工作空间、运动学特性和动力学特性，设计柔性机器人的控制算法，验证柔性机械臂
在不同操作场景下的性能和稳定性。
搬运机器人六自由度液压机械臂研究目录一、内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (4)1.3 国内外研究现状及发展动态 (5)二、六自由度液压机械臂的理论基础 (6)2.1 液压传动原理 (8)2.2 机器人运动学与动力学基础 (9)2.3 六自由度机械臂的配置与设计要求 (10)三、六自由度液压机械臂的建模与分析 (11)3.1 结构设计与选型 (13)3.2 运动学模型建立 (14)3.3 动力学模型建立 (15)3.4 系统性能分析与优化 (16)四、液压驱动系统设计 (17)4.1 液压泵的选择与设计 (18)4.2 液压缸的设计与选型 (19)4.3 控制阀的选择与设计 (20)4.4 液压系统的控制策略与实现 (22)五、六自由度液压机械臂的仿真研究 (23)5.1 仿真模型的建立 (24)5.2 关键参数的仿真分析 (26)5.3 控制策略的仿真验证 (27)5.4 仿真结果与分析 (28)六、实验研究 (29)6.1 实验设备与方案设计 (30)6.2 实验过程与数据采集 (31)6.3 实验结果与分析 (32)6.4 实验总结与讨论 (34)七、结论与展望 (35)7.1 研究成果总结 (36)7.2 存在问题与不足 (37)7.3 后续研究方向与展望 (38)一、内容概要本研究旨在深入探讨搬运机器人六自由度液压机械臂的运动学、动力学特性及其性能优化。
通过建立精确的数学模型，结合先进的控制算法和仿真技术，我们实现了对机械臂运动过程的精确控制和高效作业。
研究重点涵盖了机械臂的结构设计、驱动机制、感知系统以及控制策略等多个方面。
在结构设计上，我们采用了模块化的设计思路，使得机械臂的维修和部件更换变得更加便捷。
通过采用高性能的液压元件，确保了机械臂在承受较大负载时仍能保持稳定的运动性能。
在驱动机制方面，我们创新性地提出了基于液压驱动的六自由度机械臂方案。
该方案不仅具有较高的能量转换效率，而且能够实现各关节的独立控制，从而提高了机械臂的灵活性和工作效率。
一种基于六自由度机械臂的电磁驱动机械手中期报告一、项目简介本项目是一种基于六自由度机械臂的电磁驱动机械手，旨在实现对各种物品的自动抓取和放置，广泛应用于制造、物流、仓储等领域。
该机械手主要由机械臂、电机驱动、传感器、控制系统等部分组成，其中机械臂通过六个自由度能够实现自由移动和精准定位，电机驱动可带动机械臂实现各种机械动作，传感器可以感知环境变化和目标物体信息，控制系统可以实现机械手的智能控制。
二、研究进展1.机械结构设计针对不同的工作场景和物体特征，设计出合适的机械结构方案。
力学分析和优化计算确保机械臂的刚度和轻量化、自由度的宽敞和精准度。
2.电机驱动选择根据机械臂的负载和运动要求，选取合适的电机驱动方案。
采用无刷电机，具有功率高、噪音低、长寿命、高效率、扭矩密度大等优势。
3.传感器集成利用视觉传感器、力传感器、位置传感器等多种传感器，实现机械手的环境感知、动作检测和位置反馈。
通过数据的处理和分析，提高机械手的操作精度和速度。
4.控制系统开发设计一个智能化控制系统，能够实现机械手的自动化操作和完善的错误处理机制。
利用PID算法、模糊控制等技术，对机械手运动进行精确控制，提高机械臂的稳定性和操作效率。
三、下一步工作1.机械结构制造和测试将机械结构方案转化为实际的机械臂，进行结构测试和性能评估。
通过测试结果，优化机械结构方案，确保其刚度、负载能力、自由度和精准度。
2.电机驱动系统搭建和优化将选取的电机驱动方案转换为实际的电机驱动系统，根据实际使用情况对参数进行调整和优化。
测试电机驱动系统的性能、耐久性和效率，确保其能够提供足够的动力和精准运动。
3.传感器系统调试和优化组装测试传感器系统，调试各种传感器之间的配合和准确性。
利用测试数据和分析结果优化传感器系统的精确度、灵敏度和响应速度。
4.控制系统调试和优化搭建和调试控制系统，利用PID算法、模糊控制等技术，对机械手的控制进行优化和精确调整。
测试控制系统的反应速度、故障处理能力和稳定性，确保机械手能够有效、安全地运行。
摘要在当今轮毂制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
本文设计和研究了一个六自由度的工业机器人，用于生产线的进送料和装配。
首先，本文对生产线布局进行改造设计，提高生产的工作效率，然后，根据设计要求设计了机器人的整体方案和具体的机械结构，选择了合适的传动方式、驱动方式，设计了机器人的底座、大臂、小臂和手部的结构；并且对机器人的传动结构进行设计，机器人为六自由度关节型机器人，全部采用转动关节，关节处采用电机，减速机，齿轮传动机构，蜗轮蜗杆传动机构来实现各个自由度，从而实现所需的运动。
在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，采用PC+DSP运动控制卡的控制方式，确定了控制系统的总体方案，设计了PCI 总线接口电路和DSP。
关键词: 六自由度工业机器人；生产线；结构设计；控制系统；各位如果需要此设计的全套内容（包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT）可加QQ695939903，如果需要代做也请加上述QQ,代做免费讲解。
AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper ,I will design an industrial robot with six DOFs.First, I will transform line layout and design the structure of the baseto improve the work efficiency of production ,and then, according to the design requirements ,I design the robot mechanical structure of the overall plan and specific ,and chose the right means of transmission and drive mode,Then ,I design the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot,and I design the transmission structure, This robot is a 6-DOF joint robot,These joints are all rotary joints, joints used motor, reducer, gear transmission, worm gear and worm drive mechanism to realize various degrees of freedom, so as to achieve the required movement.On this basis, this paper will design the control system of the robot, which controlled by PC and DSP motion control card, and determine the overall scheme of the control system, design DSP and PCI bus interface circuit .Keywords: 6-DOF industrial robot, line layout , structure design, the control system目录摘要 (I)Abstract.............................................................................................................. I I第1章绪论 (5)1.1 课题背景及研究的目的和意义 (5)1.2国内外在该方向的研究现状及分析 (6)1.3 本文的主要研究内容 (8)第2章生产线布局及总体方案的确定 (9)2.1 生产线布局方案 (9)2.1.1机械手 (9)2.1.2 工作流程 (10)2.1.3方案预期达到的目标 (10)2.2总体方案的设计 (11)2.2.1机构的选型 (11)2.2.2驱动方式的选择 (11)2.2.3 传动方案的选择 (12)2.2.4 总体结构方案设计 (13)2.2.5控制方案的设计 (15)2.2.6技术参数列表 (16)2.3 本章小结 (17)第3章结构的设计 (18)3.1 引言 (18)3.2 电机力矩的计算以及驱动电机的选择 (18)3.3减速器的设计 (19)3.4 腰部的设计 (20)3.5 手臂的设计 (20)3.5.1手臂的设计基本要求 (20)3.5.2大臂和小臂 (21)3.5.3连杆 (22)3.6手腕部的设计 (22)3.7末端执行器的设计 (22)3.8本章小结 (23)第4章传动系统的设计及校核 (25)4.1腰部蜗轮蜗杆设计及校核 (25)4.2 腕部传动系统设计及校核 (25)4.2.1传动方案 (25)4.2.2齿轮的设计及校核 (25)4.2.2.1齿轮组设计 (25)4.2.2.2 直齿圆锥齿轮的设计 (25)4.2.3 轴的设计 (25)4.3 本章小结 (27)第5章控制系统设计 (29)5.1 引言 (29)5.2 控制系统的设计 (29)5.2.1 控制系统的类型选择 (29)5.2.2 控制系统的硬件电路 (29)5.3 PCI的接口设计 (30)5.4 DSP的设计 (31)5.4.1 DSP概述 (31)5.4.2 DSP硬件电路 (31)5.4.3 DSP软件 (31)5.5本章小结 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)第1章绪论1.1 课题背景及研究的目的和意义轮毂制造业属于劳动密集型的行业，除了繁重的体力工作外，几乎每个工序都存在着对人体有害的污染源和潜在的工伤事故:热加工工序烫灼伤的危险，大量易燃易爆燃料及消耗材料时时刻刻威胁着操作手的安全;铝液除气除渣产生的有毒烟尘，机加工冷却液的有害蒸汽，以及涂装工序液体漆、粉漆、前处理药液等等都会严重影响工人的健康;无处不在的轰鸣及刺耳的噪音会使你情绪坏到极点。
六自由度教学机器手臂控制系统的研究的开题报告一、研究背景和意义随着机器人技术的不断发展，机器人在现代工业中的应用越来越广泛。
教学机器人手臂作为一种基础教学用机器，已经成为很多学校和企业的必备工具。
然而，如何控制教学机器人手臂并进行精准编程是值得探究的研究方向。
六自由度教学机器人手臂控制系统作为其中的一种，具有更加灵活的运动能力，因此在工业生产中应用价值高，同时在教学中也具有重要意义。
二、主要研究内容本文将对六自由度教学机器人手臂控制系统进行研究。
主要研究内容包括以下方面：1. 教学机器人手臂主要特点和基本结构介绍，通过图形化编程软件的介绍，详细分析教学机器人手臂的各个部分的结构和特点。
2. 研究机器人手臂的控制方式。
包括机器人手臂运动的控制，与外部设备的通信和数据传输。
分析分别使用基于c语言的单片机控制和基于pc机的控制的优劣并进行比较。
3. 建立六自由度教学机器人手臂的动力学模型。
教学机器人手臂的动力学模型是机器人的核心，研究建立动力学模型能更好地实现机器人的控制。
4. 模式识别算法的应用。
介绍机器手臂的视觉识别技术，利用深度学习算法进行目标检测并进行机械手臂的动作控制。
三、研究目标和意义本研究旨在研究六自由度教学机器人手臂控制系统，通过对教学机器人手臂的结构和机械原理的解析，实现机器人手臂运动控制、目标检测和动力学模型等多个方面的研究。
研究成果将完善教学机器人手臂的应用，帮助其在教学中发挥更好的效果，助力产业生产的智能化发展。
同时，研究成果对于应用机器人手臂解决人类实际问题具有重要意义。
四、研究方法和预期结果本文将采用理论分析和实验研究相结合的研究方法。
通过理论分析，研究机器人手臂运动的算法和动力学模型等方面的内容。
实验研究方面，通过实验操作验证算法和模型的正确性和可行性。
预期结果包括：建立六自由度教学机器人手臂的模型，实现机器人动作控制和目标识别，以及控制系统的搭建，成功实现教学机器人手臂的自主控制。
六自由度外骨骼式上肢康复机器人设计的开题报告一、选题背景随着人口老龄化的加剧，上肢功能障碍患者数量不断增加，如中风、外伤等导致的上肢功能障碍，这些障碍给患者的生活造成了巨大的影响，也给医疗卫生事业带来了重大的挑战。
因此，开发一种能够协助上肢功能障碍患者康复的机器人具有重要的意义。
目前市场上的上肢康复机器人大多数为二自由度机器人，只能进行简单的四肢上下活动，而随着对机器人康复应用需求的不断提高，六自由度机器人由于其更加灵活、全面的特点而成为了研究热点。
二、选题意义1.解决临床康复问题。
上肢康复机器人可以帮助康复医师为患者提供基本的康复护理，促进患者的早期康复和前往社会的迅速恢复。
2.开发高精度康复机器人。
康复机器人具有高度的控制和定位能力，对于许多需要高精度康复的临床情况具有重要意义。
3.提高康复效果。
康复机器人在康复治疗中的应用可以提高康复效果，缩短恢复时间，提高患者的生活质量。
4.产业化推进。
具有高精密度、完整功能的上肢康复机器人将成为产业化推进的重要方向，推动相关产业的快速发展。
三、设计思路本文将设计一款基于六自由度的外骨骼式上肢康复机器人，通过研究人类上肢运动的动力学特性来确定机器人的关节的自由度数量，然后通过建立机器人的数学模型和控制算法，实现机器人对患者上肢的控制。
四、技术路线本研究的技术路线如下：1.设计机械结构。
根据人类上肢的运动学和动力学特性，设计符合人体工学的机械结构。
2.软硬件集成。
将研究中所得到的机械结构与控制算法进行软硬件集成，并通过实验验证所设计的机器人的控制能力。
3.实验验证。
通过实验验证设计的机器人在康复方面的应用效果。
五、预期成果本研究预期达到以下成果：1.实现基于六自由度的外骨骼式上肢康复机器人的设计与制造。
2.研究和掌握机器人动力学控制算法，实现机器人对患者上肢的控制。
3.进行实现验证，验证所设计的机器人在康复方面的应用效果。
4.为上肢康复机器人的发展和产业化提供技术支持。
六自由度教学机器人控制系统设计及实验研究的开题报告1. 研究背景和意义随着机器人技术的不断发展和应用范围的扩大，教学机器人在教育领域中越来越受欢迎，尤其是在STEM（科学、技术、工程和数学）领域中。
教学机器人可以通过模拟复杂的任务和问题，提高学生的解决问题和创新思维能力，使学生更好地理解和应用科学知识。
在教学机器人中，控制系统是实现机器人动作和运动的核心部分。
其中，六自由度控制系统可以实现更为灵活和精准的机器人运动，能够适用于更多的教学场景和实验需求。
因此，本研究旨在设计和研究一种六自由度教学机器人控制系统，满足教学和实验的需求，推动教学机器人在STEM领域中的应用。
2. 研究内容和方向本研究将主要围绕以下内容和方向展开：（1）六自由度教学机器人的机械设计：设计并制造六自由度教学机器人机械结构，保证其稳定性和精度。
（2）控制系统设计：设计六自由度教学机器人的控制系统，包括硬件和软件设计，控制系统需要支持多种姿态、运动模式和控制模式。
（3）运动规划和建模：开发基于六自由度机器人的运动规划和控制模型，实现机器人的运动控制和路径规划。
（4）实验验证和性能评估：通过实验验证系统的功能和性能，评估系统的实用性和可靠性。
3. 研究方法本研究将采用以下方法进行探索和实现：（1）文献研究：对六自由度教学机器人控制技术、运动规划和控制模型等方面进行文献研究和综述，了解相关技术和研究现状。
（2）系统设计：设计六自由度教学机器人的机械结构和控制系统，采用软硬件相结合的方式实现系统的功能。
（3）建模和实现：开发六自由度教学机器人的运动规划和控制模型，实现机器人的精准控制和运动轨迹规划。
（4）实验验证：通过实验验证机器人的运动和控制功能，评估系统的实用性和性能。
4. 预期成果和意义本研究预计可实现一种六自由度教学机器人控制系统，并通过实验验证其功能和性能。
该系统可以提高学生STEM领域的实验和探索能力，为教育教学提供更多的技术和资源支持。
六自由度工业机器人的建模与仿真研究共3篇六自由度工业机器人的建模与仿真研究1六自由度工业机器人的建模与仿真研究随着工业自动化的不断发展，工业机器人已经成为工厂中不可或缺的重要设备之一。
其中，六自由度工业机器人因其具有灵活性强、运动范围广等优点而得到广泛应用。
因此，对于六自由度工业机器人的建模和仿真研究具有非常重要的意义。
一、六自由度工业机器人的概述六自由度工业机器人是指具有6个自由度的工业机器人，通常由机身、驱动器和控制器组成。
其中，机身由臂、手和手腕组成，可根据任务需求进行操作或载物。
驱动器是机身各部分的驱动器件，常用的驱动器有电机、气缸等。
控制器是控制机器人的核心部分，可完成运动的规划、控制和反馈等。
二、六自由度工业机器人的建模六自由度工业机器人的建模是建立机器人的数学模型，目的是为了分析机器人的运动规律和控制过程，同时也是设计自动控制器的重要基础。
1. 正向运动学模型正向运动学模型是指将机器人的变量作为输入，根据手臂各段的长度和角度、各关节的偏转角度等信息，计算机器人的末端位置、姿态等信息的模型。
这个模型对机器人的分析非常重要，因为它可以方便地解决机器人的直观显示、位置控制等问题。
在建模时，需要对机器人进行分段处理，每一段均要计算其末端的位置和姿态信息，并将其传递到下一段中。
2. 逆向运动学模型逆向运动学模型是指将机器人所需的输出信息作为输入，根据末端位置、姿态等信息，反推出机器人各关节需要转动的角度等信息的模型。
这个模型对机器人的姿态调节、轨迹规划等问题非常重要。
3. 动力学模型动力学模型是指对机器人的力学特性进行建模，为机器人的运动规划和控制提供必要的参考和依据。
在建模时，需要考虑力、转矩、惯性等因素，并通过控制器控制机器人的动作。
三、六自由度工业机器人的仿真研究仿真是对机器人进行数字化模拟的过程。
通过仿真，可以在事先构建好的环境中，对机器人进行各种测试和优化，进而提高其运动精度、速度和稳定性等。
贵州大学本科课程设计论文 第 I 页
I 六自由度机械手设计 课程名称： 机电系统设计 学 院： 机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 年 级： 任课教师：
2013年 1 月 5 日 贵州大学本科课程设计论文 第 II 页
II 目 录 第一章 绪论....................................................3 1.1 工业机械手的介绍……………………………………………………3 1.2 工业机械手应用前景………………………………………………... 3 第二章 六自由度机械手系统简介„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1、机械手系统简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.5 2.2、机械手系统的组成及其控制过程„„„„„„„„„„„„„.5 2.3 六自由度机械手总体方案框图设计„„„„„„„„„„„„.6 第三章 机器手的机械系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.7 3.1、机械系统结构简图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.7 3.2、关节布置和结构特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„.9 第四章 机械手的控制系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.10 4.1 控制系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.10 4.1.1 控制系统的基本组成框图„„„„„„„„„„„„„„10 4.1.2 晶振电路 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 4.1.3 AT89S52单片机„„„„„„„„„„„„„„„„„12 4.2 驱动系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 4.2.1 L298N芯片„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 4.3 控制系统整体接线图„„„„„„„„„„„„„„„..16 第五章 总结.................................................17 第六章 程序.................................................18 贵州大学本科课程设计论文 第 III 页
III 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24
4 第一章 绪论 1.1 工业机械手的介绍 随着现代科技和现代工业的发展，工业的自动化程度越来越高。工业的自动化中机械手发挥了相当大的作用，小到机床的自动换刀机械手，大到整个的全自动无人值守工厂，无一不能看到机械手的身影。机械手在工业中的应用可以确保运转周期的连贯，提高品质。另外，由于机械手的控制精确，还可以提高零件的精度。机械手在工业中的应用十分广泛，如： 1、以提高生产过程中的自动化程度 应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 2、以改善劳动条件，避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。 在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 3、可以减轻人力，并便于有节奏的生产 应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。
1.2 工业机械手应用前景 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确 5
性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用 6
第二章 六自由度机械手系统简介 2.1、机械手系统简介 机械手是一种具有高度的能动性和高度灵活性的自动化机器，是一种复杂的机电一体化设备。 本实验采用AT89S52单片机直接控制，但单片机的输出电流太小，不能直接与步进电机相连，需要增加驱动电路，通过驱动电路形成控制系统，通过控制电机的转动角度，以实现机械手的不同功能。 该机器手采用串联式开链结构，机器手各连杆由旋转关节关节串联连接，各关节轴线相互平行或垂直。关节的作用是使相互联接的两个连杆产生相对运动。机器手各关节采用步进电机驱动，并通过软件编程和单片机实现对机器人的控制，使机器手能够在工作空间内任意位置精确定位。
2.2、机械手系统的组成及其控制过程 实验机械手由6个步进电机组成，实现机械手六自由度运动。以AT89S52单片机作为系统控制核心，基于软件模拟串行通信程序，实现AT89S52串行通信，使其与电机驱动系统进行串行通信，同步的、连续的、精确的控制步进电机的转动，以实现精确定位、连续动作。 该机械手主要由三大部分组成：（1）执行系统：底座、铝质手臂、末端夹取装置等组成。（2）驱动系统：光电耦合器，功率放大器，脉冲发生器等组成。（3）控制系统：AT89S52单片机，晶振电路等组成。 机械手系统具体的操作过程：在计算机上编号程序，利用keil软件编译生成hex文件，通过转串口下载线将计算机USB端口与机械人的控制主单元AT89S52单片机的下载端口连接，使用转串口烧程序软件将编好的程序下载烧录到单片机中，AT89S52单片机产生PWM脉冲控制驱动系统，通过驱动系统在各个端口产生PWM信号，利用占空比的不同驱动六个关节的电机到指定的位置，实现机械手到不同位置，不同姿态的控制。 7
2.3 六自由度机械手总体方案框图设计 根据系统要求画出基于AT89S52单片机控制的总体方案框图如图2-1所示：
图2-1 8 第三章 机器手的机械系统
3.1、机械系统结构简图 该机器手的机械部分主要由三大部分构成：机座、手臂（包括手腕）、手部（末端操作器）。如图3-1所示：
图3-1三维机械结构简图 （1）、机座： 机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。 该实验中所用机器手机座用于实现回转运动，有一个自由度，如图3-2所示。
图3-2 （2）、手部： 9
即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔) 和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。 该实验中的手爪为外夹钳爪式手部的夹取方式的平行连杆式钳爪。如图3-3所示。
图3-3 （3）、手臂： 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)。
该实验中机器手有上臂和前臂实现两个俯仰运动两自由度如图3-4所示。 10
图3-4 3.2、关节布置和结构特点 关节布置如图3-5所示。
图3-5 该机械手的关节都是转动副，只有一个自由度。前三个关节为机械手臂的定位关节，决定了机械手腕在空间的位置和作业范围；手腕两个关节为机械手臂的定向机构，决定了机械手腕在空间的方向和姿态；机械手臂关节用于控制机械手抓握工件。 11
第四章 机械手的控制系统 4.1 控制系统 机器人控制器系统是用来收集和处理各路信号，并根据各种信号发出相应控制指令，根据指令以及传感信息控制机器人完成一定动作或作业任务的装置。控制器是机器人的核心部分，它的智能化发展也必将标志着智能机器人的发展。
4.1.1 控制系统的基本组成框图 基于AT89S52单片机的控制步进电机的控制框图如图4-1所示。
图4-1 1、其系统实物组成图如图4-2、图4-3所示：
图4-2
