Delta并联机器人系统总体设计-论文

本科毕业设计（论文）Delta并联机器人系统总体设计燕山大学本科生毕业设计（论文）摘要近些年，delta机器人越来越得到大多数人的关注，并逐渐开始在工业上得到成熟的应用。

与串联机器人相比，并联机器人有很大优势。

其中之一就是可以把电机固定在基座上，这样就可以减轻机器机构上的重量。

当需要直接驱动时，把电机固定在基座上是一个必要的田间。

因此，并联机器人非常适合直接驱动的情况。

并联机器人的另一个优点就是他的刚度很高，这些特征可以得到更多的精准度和更快的操作。

Delta机器人是其中非常重要的一种。

在本书中，介绍了并联机器人的产生特点及应用。

计算了机器人的自由度，位置正反解，并分析了它的空间奇异形位。

还通过分析比较几种控制器和方案，选择其中最适合的方案。

并设计了delta机器人的控制电路，并详细介绍它的控制器功能。

关键词：并联机构位置反解步进电机结构设计II燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractIn recent years ,increased interest in parallel robots has been observed..Parallel robots possess a number of advantages when compored to serial arms, The most importantone is certainly the possibility to keep the motors fixed into the base ,thus allowing a large reduction of the robot structure’s active mobile mass.keeping the motors on the robot base is a requairment when direct-drive is used ,thus ,parallel robots are well suited to direct-drive actuation.Another advantage of parallel robots is their high rigiditg.these features allow more precise and much faster mani pulations. The delta parallel robot is very famous among them.In this paper,the historyapplication character of the parallel robots are introduced .And I compted the degree of free of the parallel robot,analysis the singular position. The position solution and position inverse solution too. At last, there are several methords of controlling. And I choice one of then which is better suited to this robot. This method will be introduced latter.Key word:parallel delta, position inverse solution , singular positionII目录摘要.................................................................................... 错误！未定义书签。

Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1国内外串、并联机器人的研究现状 (1)1.2针对DELTA机器人的研究成果 (4)1.3 DELTA机器人的发展趋势 (5)1.4论文主要完成的工作 (7)第2章 delta机器人的结构设计 (8)2.1 DELTA机器人的总体结构设计 (8)2.2上顶板 (8)2.3上臂 (9)2.4L形板的设计 (10)2.5下底板支撑架的设计 (11)2.6机械手的确定 (11)2.7电机的选取 (13)2.8减速器的选择与计算计算 (14)2.9轴承的计算 (15)2.10本章小结 (16)第3章电气控制系统设计 (17)3.1概述 (17)3.2 DELTA机器人控制系统模型 (17)3.3运动控制方法的选取 (17)3.3.1 传统的控制方法 (17)3.3.2 基于运动控制器的机器人控制系统 (18)3.4 DELTA机器人控制系统的硬件组成 (18)3.4.1 通用Galil DMC一2182多轴运动控制器 (18)3.4.2 功率放大器 (19)3.4.3 增量式编码器 (20)III燕山大学本科生毕业设计（论文）3.5运动控制器和运动控制卡的区别 (20)3.6本章小结 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)附录1..................................................................................错误！未定义书签。

附录2..................................................................................错误！未定义书签。

附录3..................................................................................错误！未定义书签。

IV第1章绪论第1章绪论1.1国内外串、并联机器人的研究现状现在国际上对工业机器人的应用比较成熟，尤其是在辐射污染大，复杂难以施工和巨大沉重的工件难以使用人力的环境，往往机器人成为最好的选择。

现在列举几个在国内流行的几种机器人类型：1、串联机器人串联机器人是目前最常见的工业机器人。

他们往往有一个拟人化的机械手臂结构，即刚性连接的串行链，由（主要是旋转）接头连接，形成一个“肩”，“肘”，“手腕”。

他们的主要优势是他们尊重自己的音量和占用地面空间大的工作空间。

其主要缺点是：一个开放的运动结构所固有的低刚度链接的错误的积累和放大携带和移动的执行器的重量过大他们可以操纵的有效载荷相对较低它需要至少六自由度机器人的工作空间中任意位置和方向放置在对操纵的对象。

因此，许多串行机器人有6个关节。

然而，在当今业界最流行的串行机器人的应用是挑选和地方组装。

由于这仅需要4个自由度，建立所谓的特殊装配机器人的SCARA型。

图1-1：SCAR型串联机器人1燕山大学本科生毕业设计（论文）2、并联机器人并联机器人是一类全新的机器人，它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点，与目前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系，因而扩大了整个机器人的应用领域。

并联机器人可以作为航天上的飞船对接器、航海上的潜艇救援对接器；工业上可以作为大件的装配机器人、精密操作的微动器。

近年来还研究将它用作虚拟6轴加工中心，以及毫米级的微型机器人等，可以预见这类机器人在21世纪将有广阔的发展前景。

它的复杂的机构学问题属于空间多自由度多环并联机构学理论这一新分支，这项理论是随着并联机器人研究而发展起来的，他不仅直接针对并联机器人，对于随机器人高技术发展起来的多机器人协调、多足步行机、多指多关节高灵活手爪等构成的并联多环机构学问题，都具有十分重要的指导意义。

并联机器人所具有的优点：（1）与串联机构相比刚度大，结构稳定；（2）承载能力大;（3）微动精度高;（4）运动负荷小;（5）在位置求解上，串联机构正解容易，但反解十分困难，而并联机构正解困难反解却非常容易。

由于机器人在线实时计算是要计算反解的，这对串联式十分不利，而并联式却容易实现。

并联机器人的典型类型stewart 型机器人。

图1-2 并联机器人国内外学术界和工程界对研究和开发并联机床都非常重视。

1994年在2第1章绪论芝加哥国际机床博览会(IMTS’94)上首次展出了称为“六足虫”(Hexapod)和“变异型”(VARIAX)的数控机床与加工中心并引起了轰动[。

此后，各主要工业国家都投入了大量的人力和物力进行并联机床的研究与开发。

如美国IngersollMilling公司、Giddings&Lewis公司和Hexal 公司，英国GeodeticTechnology公司，俄罗斯Lapik 公司，德国Mikromat公司、亚琛工业大学、汉诺威大学、斯图加特大学,挪威Multicraft 公司，瑞士ETZH 和IFW 研究所，瑞典Neos机器人公司，意大利Comau 机床公司，丹麦Braun 公司，日本丰田公司、日立公司、三菱公司、韩国SENATECHNOLOGIES 公司等单位相继研制出不同结构形式的数控机床、激光加工和水射流机床、坐标测量机等基于并联机构的制造设备。

并联机床所涉及的基本理论问题同样引起了许多研究单位的重视, 由美国国家科学基金会动议，1998 年在意大利召开了第一届国际并联运动学机器专题研讨会，2000年在美国召开了第二届国际并联运动学机器专题研讨会。

我国已在国家“九五”科技攻关计划和“863”高技术发展计划中对并联机床的研究与开发予以支持。

中国科学院沈阳自动化研究所、清华大学、天津大学、哈尔滨工业大学、东北大学、河北工业大学等单位的研究人员也在积极从事并联机床领域的研究工作，并与相关企业合作研制了数台结构形式各异的样机.基于并联机器人的多坐标数控机床研究已成为机器人研究领域以及机床制造领域的研究热点。

目前，国内外所推出的各种并联机床大多数都是单纯利用并联机构(尤其是其中的Stewart平台机构)来构造机床(也有一些在并联机构的动平台上再串接一、两个转动关节以增加工具的姿态空间)。

根据其相应的并联机构所具有的自由度主要有6自由度(6条腿)以及3 自由度(3条腿)两类；按照各分支链的驱动方式可分为两种形式：一种形式为各分支链（定长杆）的一端通过滑块（或丝杠螺母副）沿固定平台导轨移动（简称“腿滑动”）来改变动平台的位置及姿态；另一种形式为通过各分支链杆长的伸缩（简称“腿伸缩”）来改变动平台的位置及姿态。