垂直关节四自由度插件装配机器人毕业设计.pdf

垂直关节四自由度插件装配机器人设计  I 
摘要
随着工业自动化的不断发展,现代机电设备中都存在控制电路板,板上有不少芯片
插件需要在装配时准确插入芯片座。在中、大批量生产中,电路板生产线上这种取芯片
-插入芯片的装配动作一小时要做数千次,只有装配机器人能满足如此高节奏、高要求
的生产任务。机器人具有各种关节的形式,电子插件装配机器人在垂直方向上要求手臂
有很高的刚度,而在水平方向动作灵活。工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,
如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的
繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温、低温、深
水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性。
本课题的目的是构思、设计一种形体和功率较小, 适合在生产线上按程序指定动作,
以要求的装配精度完成电路板插件装配的小型工业机器人,且具有较好的经济性和性能
/价格比。本课题所设计的垂直关节四自由度插件装配机器人,也叫 SCARA 机器人,对
于此次机器人设计进行了机械部分设计和控制接口部分的设计。
机械部分的设计,根据 SCARA 机器人结构的特点,三个旋转关节和一个升降关节,
完成了设计机器人的整体机械传动结构、交流伺服电机的选型和各个零件的设计计算及
校核,并运用 AutoCAD 绘制了总体装配图和部分零件图。
控制部分的设计,设计了以单片机为下位机控制机,PC 机为上位控制机的二级体系
结构,从而完成对 SCARA 机器人的闭环控制。在此控制电路中,下位机系统由单片机、
锁存器、外部扩展 EPROM、译码器、伺服驱动器等组成,并完成了控制电路的硬件配线。
下位机和上位机的数据交换,需通过 MAX202CPE 作为中间元件来完成通讯,从而从 PC
机中获得动作指令。
关键词:SCARA 机器人,控制器,单片机,伺服电机
垂直关节四自由度插件装配机器人设计  II 
ABSTRACT 
With  the  continuous  development  of  industrial  automation,  the  modern 
electromechanical  equipment  can  exist  control  circuit  board,  board  has  many  chip  plugins 
require accurate in assembling a insert the chip. In mass production, circuit board production 
line this take chip­insert the chip assembly  action an hour to do thousands of times, only to 
meet such a high assembly robot rhythm, high requirement of production tasks. Robot has all 
kinds of joints in the form of electronic assembly robot in vertical direction plugin required in 
the arm has very high rigidity, and flexible motion in a horizontal direction. Industrial robot 
have been widely used in industrial production of various sectors, such as mining, spraying, 
welding,  medical  and  so  on  various  fields.  With  the  industrial  robot  appear,  it  replaced the 
people's  heavy  constantly  labor,  greatly  improving  the  productivity  and  reduce  the  labor 
intensity of the people, in addition, it can be in high temperature, low temperature, deep water, 
the  universe,  radioactive  and  other  toxic,  pol