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
Abstract
The industrial robot is a most typical mechatronic digital equipment，high value-added techn
ology，a wide range of applications，support for advanced manufacturing technology and information society模块化设计家具，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    III
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    12
2.6 滚珠丝杠选型设计与计算    15
2.7本章小结    18
第三章 升降关节总体结构分析    20
3.1滚珠丝杠部分    20
3.2线性滑轨部分    22
3.3电感应式接近开关    23
第四章 SCARA机器人控制系统简述    25
4.1机器人控制系统的特点和要求    25
4.2机器人控制的分类    26
4.3硬件系统设计原则    27
4.4运动控制系统的硬件部分    28
4.4.1步进电机控制方案    28
4.4.2电机驱动器的选型    28
总结    30
参考文献    31
致谢    33

第一章绪论
1.1引言
机器人技术是一种高新技术综合了计算机，控制理论，机制，技术，人工智能信息和传感器，多个学科和仿生学的形成。其实质是全面感知，决策，行动和互动四技术，是当代研究
十分活跃，广泛应用于。机器人的应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。
工业机器人不仅具有机器操作（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，可以完成自动生产设备对三维空间的各种操作。
机器人的应用主要集中在汽车行业，占现有机器人2.89%会计。二是家电制造业，约占16.4%，而化学工业占11.7%。此外，在食品，医药工业机器人，家用电器的应用，航空航天、金属加工等。随着工业机器人的迅速发展，其应用领域开始扩大从制造业向非制造业，在原有的制造业的同时也在不断深入，大，薄，软，ISO，窄，厚硬加工领域深化，扩大。和家具的木材，农业，建筑，桥梁的一个新领域的应用，医疗卫生，教育和家庭科学研究，办公室和一些限制领域的非制造业。
在一般情况下，机器人系统可以分为以下四个部分：
l）机械本体、执行机构：包括机身，动力机制，运行机制，框架，机械连接的内部支撑结构。
2）动态部分：包括电源，电机及其驱动电路。
3）检测传感装置：包括传感器及相应的信号检测电路。
4）控制及信息处理装置：由机器人控制系统的硬件，软件。
1.2 国内外机器人领域研究现状及发展趋势
  （1）工业机器人性能不断提高（高速度，高精度，高可靠性，操作和维修方便），和单一的价格不断下降，从2005的103000美元到50000美元的91年平均单位价格。
（2）机械结构向模块化，可重构的发展。例如，伺服电机，减速器，检测系统的关节模块中的三个关节模块，集成连接模块；利用工程机器人重组形式；国外有一个模块化的装配机器人产品问市。
（3）工业机器人控制系统在基于CP机，开放式控制系统方向发展，易于标准化，网络设备的集成度提高，控制柜变得更加紧凑，采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性，可操作性和可维护性。
（4）传感器在机器人成为越来越重要的作用，除了使用的位置，速度，加速度传感器的传
统，装配，焊接机器人也用于视觉，触觉传感器，同时使用视觉，听觉的远程控制机器人，融合技术力量，环境建模和决策控制的触觉和其他多传感器；多传感器融合技术已在生产系统中的一个成熟的应用配置。
（5）虚拟现实技术在机器人的角也从仿真，开发预览的过程控制，如在远程工作环境的感觉产生的远程控制机器人操作机器人。
（6）的远程控制机器人的现代系统发展的特点是不充分的自主控制系统人机交互的追求，而是致力于操作者和机器人，即远程监控远程操作系统和地方自治制度形成一个完整的，使机器人走出实验室进入实用阶段。最著名的例子是美国旅居者”机器人在火星”是成功应用的发射系统。
（7）机器人化机械开始兴起。自1994以来，美国开发的“虚拟轴机床，“这一新装置已成为国际研究的热点，研究探讨其应用领域。
1.3 SCARA机器人简介
SCARA机器人很类似人的手臂的运动，包括肩，肘关节和腕关节来实现水平和垂直运动，
在平面上的定位和方向，是一种固定式工业机器人。它具有三个自由度，其中，两个旋转自由度，自由流动。2个旋转关节，彼此平行的轴线，这种机器人的结构重量轻，响应速度快，比机器人一般的快倍。它能实现平面运动，全臂在垂直方向的刚度，在水平方向上是柔性的，具有灵活性。

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