平面多关节SCARA机器人搬运应用机器人本体部分姚震宇论文最终打印版VIP

毕业设计平面多关节 SCARA 机器人搬运应用机器人本体部分姓 名： 姚震宇 学 号： 13020019 班 级： 13 电气 1 专 业： 电气工程及其自动化 所在系： 自动化工程系 指导老师： 孔祥迪 平面多关节 SCARA 机器人搬运应用机器人本体部分摘 要从生活中我们知道，工业机器人自动化生产在生产生活中占重要地位，我国国内市场需求也在行业转型的推动下迅速增长，2014年就成为全球最大的机器人市场。我国现在已是全球最大制造业国家，有全球工厂的称号，但是很大程度都是国内制造业当中大量的劳动密集型产业供献出来的。对我们来说，现在这个阶段如果想要保住我国在全球的市场地位，必定要进行相关的技术大升级，大力发展劳动生产力。机器人技术现今广泛应用于工业生产等行业,实现了替代人力工作。平面多关节 SCARA 机器人，也叫关节手臂机器人，是现阶段工业生产中最最普遍的工业机器人的形式。大量劳动密集型行业正在使用关节机械手臂设备替代人工操作流水线作业，使生产方式得以革新，效率大大提高。近年来，每个发达国家纷纷制定符合自己国家工业发展的复兴计划以加强自己国家制造业的竞争力。将来，机器人技术必将成为引领世界工业再发展！本次设计采用 YAMAHA SCARA 机器人完成生产线输送搬运。为实现准确的物料追踪及抓取，设计了相应的识别及追踪方案，采集位置及运动轨迹，进行插补计算。视觉识别系统在许多行业中已得到应用。通过视觉识别系统，可在高速连续的生产线上准确的抓拍物体的平面坐标及旋转角度。通过计算机技术、相应的 YAMAHA 机器人语言和 YAMAHA 机器人设计软件（ RCX-STUDIO、 IVY2 STUDIO 等），结合 YAMAHA SCARA 机器人手册、YAMAHA 追踪设计手册和 YAMAHA 视觉使用手册完成相应的设计。关键字: 工业机器人;YAMAHA SCARA 机器人;视觉识别系统Planar Multi Joint SCARA Robot Handling Robot Body PartABSTRACTWe know from life, industrial robot automation production occupies an important position in the production of life, to promote Chinas domestic market demand in the industry transformation of the rapid growth in 2014 to become the worlds largest robot market. China is now the worlds largest manufacturing country, the title of the worlds factories, but a large part of the domestic manufacturing industry, which is a large number of labor-intensive industries to offer. For us, at this stage, if you want to preserve the status of our country in the global market, it is necessary to carry out the relevant technical upgrading, and vigorously develop labor productivity. Robot technology is now widely used in industrial production and other industries, to achieve the replacement of human work. Planar multi joint SCARA robot, also known as joint arm robot, is the most common form of industrial robots in the current stage of industrial production. A large number of labor-intensive industries are using joint mechanical arm equipment to replace the manual operation of the assembly line, so that the mode of production can be improved, greatly improved efficiency.In recent years, each developed country has developed a plan to meet the national industrial development to enhance the competitiveness of the national manufacturing industry. In the future, robot technology will become the leading industry in the world!This design uses YAMAHA SCARA robot to complete the production line transportation. In order to realize the accurate material tracking and grasping, the corresponding recognition and tracking scheme is designed, and the position and trajectory are collected. Visual recognition system has been applied in many industries. Through the vision recognition system, the plane coordinates and the rotation angle of the object can be accurately captured on the high speed continuous production line. Through the computer technology, the corresponding YAMAHA robot and YAMAHA robot language design software (RCX-Studio, iVY2, Studio etc.) combined with the YAMAHA SCARA manual, YAMAHA tracking robot design manual and YAMAHA visual manual to complete the corresponding design. Key Words: Industrial Robot；YAMAHA SCARA Robot ；Visual Recognition System.目 录第一章 绪论 11.1 课题的研究目的与意义 11.2 工业机器人的市场需求 11.3 国内外发展现状 21.4 主要研究内容及本文基本结构 3第二章 课题设计方案的选型 52.1 SCARA 机器人的优势 52.2 计米轮和编码器介绍 62.3 控制系统单元 72.4 机器人视觉系统 82.5 小节 10第三章 SCARA 机器人系统硬件的设计 113.1 视觉识别系统硬件分析 113.2 视觉识别系统主要硬件选型 113.2.1 选择具体的主体控制器类型 123.2.2 相机的选择与应用介绍 123.2.3 机器人选型 153.3 雅马哈控制器 RCX340153.3.1 RCX340 的外观 153.3.2 控制系统 173.3.3 RCX340 控制器电源连接 173.3.4 输入输出接口 183.4 小节 20第四章 SCARA 机器人视觉控制系统软件设计 214.1 控制系统工作流程 214.2 IVY2 Studio 使用步骤 224.3 IVY2 系统的软件设置 224.3.1iVY2 单元的连接设置 224.3.2 确认电脑与 iVY2 单元的连接 234.3.3 使用 iVY2 Studio 前的设置 244.3.4 连接 IVY2 Studio 与 iVY2 单元 294.4 详细追踪说明 304.4.1 参数说明 304.4.2 摄像机标定和输送机校准方法 314.5 程序设计 324.5.1 程序的编写 324.5.2 程序的检查 344.6 小节 36第五章 总结与展望 37参考文献 38致 谢 39天津理工大学中环信息学院 2017 届本科毕业设计说明书0第一章 绪论1.1 课题的研究目的与意义本课题的主要来源是人们在生产实践中对工业机器人的需求。随着社会快速发展，机器人在各种行业中扮演了各种角色，同时也因为科技的快速进步，工业机器人的需求量变得日益增长。出于这个原因，传统人工作业在与其相比较下的局限性和缺陷体现的也日益突出。因为工业自动化智能技术一天又一天的进步和发展，工业机器人越来越成为国内外高新技术企业研究的智能技术产品，并将其应用和推广到生产生活的方方面面。工业机器人技术的产生和发展有它的必然性。人们越来越多的使用工业机器人，机器人从而不断改变着人类的工作和生活方式，智能机器人技术也可能引领人类的第三代工业革命的。“十三五”时期是我国机器人行业发展的重要时期，应该把握国际机器人产业发展趋势，整合优势机器人的资源，制定相关发展对策，抓住机器人行业发展机遇，营造机器人行业良好发展环境，促进我国机器人产业实现又快又好的发展。机器人行业的发展受到地球各国的密切关注，我国在许多发展规划中设置了机器人行业相关发展规划，鼓励机器人行业健康快速稳定的发展。如何让机器人又快又好又稳定工作起来，就需要对各种学科进行探索。来保确定机器人能正常工作，并遵从人们所预想的动作去行动。这样需要控制系统、驱动系统和感知系统实现以上功能。机器人是一个特别特别让人难以理解的系统工程，是很多很多的知识组成。1.2 工业机器人的市场需求如今，因为工人工资不断上涨，生产领域大家普遍开始使用机器人代替工人，由此工业机器人的市场开始变大。地球各个国家争先恐后研究、规划、制定符合自己国家工业发展的复兴政策来增强自己国制造业的能力。美国再工业化和工业互联网战略、德国工业 4.0 战略、日本机器人新战略、欧洲火花计划、韩国机器人强国战略、新工业法国、中国制造 2025 战略，全部将发展重点瞄向机器人。机器人将对全球科技创新和产业格局带来重大的影响。我国工人工资相比几年前的翻了好几倍，在如此的情况下，使用机器人变换成为智能生产，也是我国的战略。天津理工大学中环信息学院 2017 届本科毕业设计说明书1国内企业引入机器人既能减少用工成本，又可以提升生产效率和产品质量。据数据，2010 年，我国工业机器人销量为 1.50 万台；2011 年达到 2.26 万台，同比增长50.7%； 2013 年达到 3.66 万台，同比增幅达 60%；2014 年达到 5.71 万台，同比增长 56%，占全球销量的四分之一；2015 年达 6.6 万台，占全球销量的 27.02%；2016 年达 8.2 万台，占全球销量的 28.18%。如我国已经连续五年成为地球上工业机器人买入量最多的国家。现如今这个阶段，机器人产业发展在全地球范围内加速，大概 2017 年的全世界工业机器人卖出量将继续大幅度的增长，卖出量也许飙升至 30 万台。1.3 国内外发展现状目前，国内外工业机器人的技术发展水平差距很大，一些发达国家的机器人技术远远先进于国内。现如今这个阶段国际机器人市场估计有 82 亿到 110 亿，尤其是工业机器人占比最多。大概到 2025 年，整个工业机器人市场将达到 500 多亿，服务机器人从原来的 300 多万台增到 1200 多万台，美利坚合众国和日本国一直代表着工业机器人发展方向，是地球上工业机器人方向的最完美水平。现今这个阶段全球卖出的 10000 多台军事方面的机器人有 70%来自美利坚合众国。美利坚合众国最近研发的军用机器人，表示拿起 120 公斤很轻松，而且还能运动的跟人行走速度一般，也就 6km/h，能够自由行动于各式各样的地方，就算旁侧受到敌人进攻，还可以继续完美运行，非常靠谱。 我国的机器人相关技术发展大体可以分为三个阶段。从 20 世纪 80 年代开始起步，1990 年开始展头露角并得到了一定的发展，在 21 世纪初开始进入到机器人加快生产的时代。21 世纪第十年后，我国工业机器人在工厂工作的情况越来越普遍，在这个阶段工业机器人生产链开始又快又好的发展了。在我国攻关和我国工业机器人加速发展等计划支持下，1990 年开始，一部分有自己专利的焊接、组装、抓取、搬运、堆垛等高科技工业机器人全面出世，使得我国工业机器人在生产生活的方方面面都走出了重要的一步步。现今这个阶段，国产工业自动化机器人开始大批大批的出口，国内各种各样的工业自动化机器人企业拥有了毁天灭地的技术实力，2014 年国产工业自动化机器人销售总量轻轻松松的超过 12000 多台。在这种情况下，我国政府继续无条件努力支持工业自动化机器人产业的建设，如今凭借我国相关政策已经形成了以安徽埃夫特机器人公司、广州数控机器人公司、广东拓斯达机器人公司等为行业代表的众多工业自动化机器人公司，使我国加快推进工业机器人产业建立了坚实的地基。21 世纪第 13 年，由我国政府联合各家工业自动化机器人公司组成了中国工业自动化机器人研发生产销售技术支持同盟会。同盟会将以各家的生产线为依托，汇集各家有创意的设计、实行取其精华，去其糟粕政策、牵手共同面对、有钱一起赚的协同作战的方式，一起提升产业附加值，实现又快又好的天津理工大学中环信息学院 2017 届本科毕业设计说明书2发展。虽然我国工业机器人实业发展水平相当好，但就现今这个阶段国产工业机器人市场份额几乎可以忽略，工业机器人公司名称很多无人知晓。据可靠情报显示世界四大工业机器人公司：瑞士 ABB、日本发那科、日本安川电机、德国库卡，其中无一中国公司，然而它们却占有了世界工业机器人市场多达 95%，然而我国工业机器人制造商的份额基本可以忽略不计。1.4 主要研究内容及本文基本结构本选题主要来源于生产生活中人类工业自动化对机器人的需求越来越大了，随着科技技术的一天天发展，机器人的应用范围也日益增大。传统的人工作业的缺点表现的日益明显。目前，人工作业存在着许多不确定因素，使用机器人可以节约成本，提高工作效率，更大程度保护劳动人民的生命安全，更加方便企业进行管理，但由于技术限制和人们对该技术的怀疑，使得机器人的推广受到了巨大的限制。本课题研究的主要问题中有如下面几个：1.插补计算的研究与应用2.机器人各个模块的应用与实现3.相应的识别及追踪方案的设计与实现4.机器人视觉系统的软件调试本文的研究方法和手段有如下几个方面：首先，通过对课题进行了理性的研究与分析，初步认知课题的现实性与实用性。其次，在图书馆根据需求查阅有关资料，学习相关的理论知识，了解所需的专业技术知识并对产品有初步的设计思路。然后对其硬件进行设计，最后使用电脑，进行软件设计。本文的研究步骤如下：阅读任务书，了解课题内容，明确具体要求。对产品进行深入分析。提出合理的设计方案。查阅参考文献与相关资料，进行筛选。使用计算机进行软件设计。进行相应的调试。本文的结构大致如下：第一章：前言，阐述工业机器人的研究目的和意义以及市场对它需求和目前国内外发展状况。第二章：课题设计方案的选型，介绍了平面多关节 SCARA 机器人的优势、计米轮、编码器、机器人控制系统和机器人视觉系统。天津理工大学中环信息学院 2017 届本科毕业设计说明书3第三章：机器人视觉部分的硬件选型，机器人控制器的具体分析以及相关技术说明。第四章：这章主要介绍了基于 YAMAHA SCARA 机器人的控制器 RCX340 和 IVY2视觉系统的软件和硬件的连接，这部分很关键，直接影响到成功与否