机器人基础三级项目案例.doc

燕 山 大 学 课程研究项目报告 自平衡小车机器人系统的 设计与制作 学院 ： 机械工程学院 年级专业 ： 机电2012—1/2班 课程名称 ： 机电一体化系统设计 组号 ： 3 学生姓名 ： 武进、熊进、冯少日、张陶然 组内分工 ： 张三，车体设计与组装，45% 李四，软件设计与调试，55% 指导教师 ： 姚建涛、刘晓飞 日 期 ： 2015.10 摘要 本报告主要介绍打磨机器人的机械臂和机械手的设计方法、思路、原理以及运动控制等，并结合智能车结构绘制三维图、模拟仿真以及计算分析实现打磨、抓取等工作要求。报告主要分为三大部分：第一部分为进行机械臂方案选取，通过综合考虑选择最优方案，并绘制三维图；第二部分也是最重要的步骤为工作空间的分析（包括求运动学正解与反解）、速度分析与轨迹规划；第三部分为设计总结及心得体会。 通过设计过程中查阅大量资料，组内组间积极讨论最终形成此最终报告，但能力有限，对于本报告中的不足与错误希望老师批评指正。 关键词：机械臂，方案选取，三维图，工作空间，速度，轨迹规划 前言 机器人学是一门迅速发展的综合性前沿学科，进入21 世纪，人类对空间的利用越来越迫切，随着航天技术的发展，人类在太空中的活动也越来越多。未来将有大量的空间生产、空间加工、空间装配和空间 设备的维护修理工作要做。但是，由于空间操作环境的特殊性和不确定性，以及载人航天技术的限制，太空中仍然需要由机器人来代替人进行一系列的作业。因此,，机器人的研发技术将成为未来宇宙开发过程的关键技术之一。 现普遍将机器人划分为两类：一般机器人和智能机器人。一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。1章 设计方案的确定................................................... 1 第2章 参数确定... ..................................................... ..8 2.1 机械手臂的设计.................................................10 2.2 位移分析..................................................11 2.3机械手爪设计..................................................11 第3章 工作空间分析......... ............................................12 3.1 运动学正解.................................................13 3.2运动学反解...................................................15 第4章 速度分析.....................................................16 第5章 轨迹规划..........................................................17 第6章 项目总结..........................................................18 第7章 心得体会..........................................................18 第8章 参考文献..........................................................18  第1章 设计方案与参数确定 1.1 机械手臂的设计 该设计设计方案有如下三种: （1）该机械臂有3个转动关节，此结构比较简单，易制造，但由于它的工作范围相对较小，所以不采取这种方案。 图3-1（a） 该机械臂有4个转动关节，手腕的转动用于实现工件的位姿变化更顺畅。此结构比较简单，易制造，它的工作范围也相对较大，但由于所抓取的工件有一定的质量，单臂刚度尅能会受到限制，所以不易采取这种方案。 图3-1（b） (3) 该机械臂由四个转动关节组成，其中手部分为内外板，在夹取了螺栓后在重力产生