【正文】 的夾角 i? 。 機(jī)器人坐標(biāo)系建立的方法常用的是 DH 方法，這種方法嚴(yán)格定義了每個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系，并對(duì)連桿和關(guān)節(jié)定義了 4 個(gè)參數(shù)，如 下 圖 31。假定這些連桿和運(yùn)動(dòng)副都是剛性的，描述剛體的位置和姿態(tài) (簡(jiǎn)稱位姿 )的方法是這樣的：首先規(guī)定一個(gè)直角坐標(biāo)系，相對(duì)于該坐標(biāo)系，點(diǎn)的位置可以用 3維列向量表示；剛體的方位可用 3 3的旋轉(zhuǎn)矩陣來表示，而 4 4 的齊次變換矩陣則可將剛體位置和姿態(tài) (位姿 )的描述統(tǒng)一起來 。 串聯(lián) 機(jī)器人關(guān)節(jié)連桿參數(shù)定義及運(yùn)動(dòng)矩陣描述 機(jī)器人通常是由一系列連桿和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副組合而成的空間開式鏈，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，完成規(guī)定的操作 。 第三章桌面串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 桌面串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)是已知桿件幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和關(guān)節(jié)角度的條件下，求 解末端執(zhí)行器相對(duì)參考坐標(biāo)系的位置和狀態(tài)，從而分析研究機(jī)器人軌跡變化。主要介紹了機(jī)器人的機(jī)器結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)，其連接方式為原動(dòng)部件→傳動(dòng)部件→執(zhí)行部件 。這種方法由于成本較高，所以適用在較大批量的成型的產(chǎn)品中。這種方法除了計(jì)算機(jī)外，不需要任何其他設(shè)備，簡(jiǎn)單可靠，適用小批量、單件機(jī)器人的控制。 主從式既是由結(jié)構(gòu)相同的大、小兩個(gè)機(jī)器人組成，當(dāng)操作者對(duì)主動(dòng)小機(jī)器人手把手進(jìn)行操作控制的時(shí)候，由于兩機(jī)器人所對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)之間裝有傳感器，所以從動(dòng)大機(jī)器人可以以相同的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)完成所示教操作。這種方式是的機(jī)器人控制中比較方便和常用的方法之一。 操作，指機(jī)器人以再現(xiàn)信號(hào)作為輸入指令，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)重復(fù)示教過程規(guī)定的各種動(dòng)作?！? 180176?！? 90176?！? 90176?！? 50176?！? 45176?！? 150176。至于是根據(jù)給定順序再現(xiàn)，還是根據(jù)工作情況，由機(jī)器人自動(dòng)選擇相應(yīng)的程序再 現(xiàn)這一功能的不同，標(biāo)志著機(jī)器人對(duì)工作環(huán)境的適結(jié) 構(gòu)形式 串聯(lián)關(guān)節(jié)式 驅(qū)動(dòng)方式 步進(jìn)伺服混合驅(qū)動(dòng) 負(fù)載能力 3Kg 重復(fù)定位精度 177。存儲(chǔ)信息的形式、存儲(chǔ)存量的大小決定機(jī)器人能夠進(jìn)行的操作的復(fù)雜程度。示教的簡(jiǎn)繁，標(biāo)志著機(jī)器人自動(dòng)化水平的高低。 在機(jī)器人末端還有一個(gè)氣動(dòng)夾持器。 Ⅴ關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、同步帶、減速器構(gòu)成。 Ⅲ關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、同步帶、減速器構(gòu)成。 Ⅰ關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈主要由伺服（或步進(jìn)）電機(jī)、減速器構(gòu)成。基本機(jī)械結(jié)構(gòu)連接方式為原動(dòng)部件→傳動(dòng)部件→執(zhí)行部件。關(guān)節(jié)的傳動(dòng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，由錐齒輪、同步齒型帶和諧波減速等結(jié)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)。連桿的一端裝在固定的支座上（底座），另一端處于自由狀態(tài)，可安裝各種工具以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)。 機(jī)器人采用串聯(lián)式開鏈結(jié)構(gòu)，即機(jī)器人各連桿由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或移動(dòng)關(guān)節(jié)串聯(lián)連接，如圖 21 所示。本畢設(shè)所使用的機(jī)器人為 6 自由度串 聯(lián)機(jī)器人，其軸線相互平行或垂直，能夠在空間內(nèi)進(jìn)行定位，采用伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)，主要傳動(dòng)部件采用可視化設(shè)計(jì)，控制簡(jiǎn)單，編程方便，它是一個(gè)多輸入多輸出的動(dòng)力學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)，是進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想平臺(tái)。全文共分為五章，各章的主要內(nèi)容 如下： 第一章扼要地介紹了機(jī)器人及其發(fā)展的概念、特點(diǎn)與相關(guān)研究背景； 第二章研究了串聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)； 第三章對(duì)串聯(lián)機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，坐標(biāo)系的建立，運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的推導(dǎo)； 第四章主要針對(duì)串聯(lián)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，本文主要是針對(duì)控制各界面的軟件設(shè)計(jì)； 第五章對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的總結(jié)以及對(duì)以后的展望。 ，如視覺、觸覺、聽覺和測(cè)距傳感器等，用傳感器獲取 有關(guān)工作對(duì)象和外部環(huán)境信息， 來完成模式識(shí)別，并采用專家系統(tǒng)進(jìn) 行問題求解 ,動(dòng)作規(guī)劃 ,采用微機(jī)控制。 ，如開發(fā)微動(dòng)機(jī)構(gòu)保證動(dòng)作精度 :開發(fā)多關(guān)節(jié)、多自由度的手臂和手指 。更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。如 發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞。在 國(guó)外 機(jī) 械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。同時(shí)可以看到，高溫和搬運(yùn)重物這兩項(xiàng)所占比例也較高。 目前 ， 工業(yè)機(jī)械手主要用于裝卸、搬運(yùn)、焊接、鑄鍛和熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。 隨著 工 業(yè) 機(jī)械手研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國(guó)際性 學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開展很多。 第三 代 機(jī) 械手 (機(jī)器人 )則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度?？刂?。同時(shí)，各種控制機(jī)械手輸出運(yùn)動(dòng)軌跡的控制方法也取得了一定的進(jìn)展和成效。 目前，我國(guó)許多學(xué)者都在從事機(jī)械手的研究和研制工作。尤其在高溫、高壓、 粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大地改善工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸形成一門新興的學(xué)科 — 機(jī)器人工程。自動(dòng)控制理論的出現(xiàn)和發(fā)展，尤其是現(xiàn)代控制技術(shù)的應(yīng)用，為現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化開辟了一條新的路徑，提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保障，從而使自動(dòng)化生產(chǎn)成為可能。這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)到處可見。機(jī)器人首先在高溫、有毒、高粉塵及存在放射性物資等惡劣的作業(yè)環(huán)境下或在一些人不能到達(dá)的范圍內(nèi)使用，同時(shí)也用于完成如裝卸、搬運(yùn)等重復(fù)的作業(yè)任務(wù)。主要應(yīng)用于自動(dòng)化部門，特別是汽車制造業(yè)；少量的應(yīng)用于教學(xué)科研領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外都在進(jìn)行下一代高級(jí)機(jī)器人的研究，主要有裝 配機(jī)器人、外層空間機(jī)器人、資源開發(fā)機(jī)器人、行走機(jī)器人和軍事機(jī)器人。有了這些感覺系統(tǒng)，機(jī)器人可以分析外界情況，具備了靈活多變的思維能力和強(qiáng)有力的自適應(yīng)能力。第二代機(jī)器人通常采用類似接觸傳感器之類的簡(jiǎn)單感受裝置和相應(yīng)的適應(yīng)性算法。 第二代機(jī)器人是具有感覺器官的機(jī)器人，仍 然以程序控制為基礎(chǔ)，但可以用外界環(huán)境信息來校正控制程序。 目前，正式投于使用的機(jī)器人中，絕大部分是第一代機(jī)器人，即程序控制機(jī)器人。據(jù)報(bào)道，到 1984年底，日本已擁有機(jī)器人六萬七千臺(tái)，數(shù)量占世界首位。這時(shí)，其它國(guó)家 （特別是日本）也開始認(rèn)識(shí)到機(jī)器人的潛力。 現(xiàn)將機(jī)器人發(fā)展介紹如下： 厄恩斯特 1962 年介紹了帶有傳感器的計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手的研究情況，麥卡錫 于 1968 年和他在人工智能實(shí)驗(yàn)室的同事報(bào)告了有手、眼和耳（即機(jī)械手、電視攝象機(jī)和擬音器）的機(jī)器人開發(fā)情況。 關(guān)鍵詞： 機(jī)器人；正向運(yùn)動(dòng)學(xué)；演示 Ⅱ ABSTRACT In this paper, we regard the existing desktop series joint type of 6dof robot as the prototype, discussing the teaching reappearance of the robot. It based on the principle of software development, the robot can bring the requirements prescribed actions (including each moving parts, each moving axis movement) to teach robot ,teaching information will be stored up, then according to the needs, we will bring the stored information to the actuator, reading a specific instructions. This paper emphatically discussed the positive kinematics of the robot. This paper mainly include: plete the design of interface and the results of kinematics analysis . Keywords: robot, Positive kinematics。 本論文著重討論在關(guān)節(jié)空間和齊次變換矩陣來對(duì)機(jī)器人進(jìn)行正運(yùn)動(dòng)學(xué) 的分析。在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠(chéng)的感謝。老 師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。 最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師趙達(dá)睿老師、和研究生助教熊偉麗老師。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。感謝老師四年來對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛護(hù)。從這里走出，對(duì)我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。 最后，我要感謝我的父母對(duì)我的關(guān)系和理解，如果沒有他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。 其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解 了許多專業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。這期間 凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。 首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。 本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。 本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日 學(xué)位論文出版授權(quán)書 本 人及導(dǎo)師完全同意《中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》、《中國(guó)優(yōu)秀 碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》 (以下簡(jiǎn)稱“章程” )，愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在《中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》、《中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開出版，并同意編入 CNKI《中國(guó)知識(shí)資源總庫》，在《中國(guó)博碩士學(xué)位論文評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫》中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。 南京工程學(xué)院 自動(dòng)化學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 題目： 桌面型串 聯(lián)關(guān)節(jié)式機(jī)器人示教仿真軟件開發(fā) Graduation Design (Thesis) development Simulation software in desktop series robot By Qin Juan Supervised by Fan Hong mei Department of Automation Engineering Nanjing Institute of Technology June, 2020 I 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文密級(jí)： □ 公開 □ 保密 （ ___年 __月至 __年 __月） (保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議 ) 作者簽名： _______ 導(dǎo)師簽名： _______ _______年 _____月 _____日 _______年 _____月 _____日 II 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲