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远程监控机器人专家系统机器人的设计与分析

作　者: 张磊
导　师: 李树军
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 远程监控机器人专家系统运动学分析工作空间分析远程监控仿真分析
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 113次
引　用: 1次
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内容摘要

工业机器人是机器人学的一个分支,它代表了机电一体化的最高成就。随着科学技术的不断发展,工业机器人已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与数量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本.对促进我国制造业的崛起,有着十分重要的意义。本文设计的远程监控机器人专家系统就是在工业机器人的基础上,结合实际的项目,进行进一步的研发。该系统把遥控机器人和远程监控结合在一起,解决了技术人员来往于现场和工作地点的问题,并可实现远程的控制和监控。这样不仅节省了技术人员的精力和金钱,而且可以实现对所监控对象的不定时检查,保障其安全、正常、稳定的工作。本文首先从一般的工业机器人入手,结合所要设计的工业服务机器人专家系统所要实现的功能,寻找设计前的设计参考,总结其设计的理论基础和一般的设计步骤。本文所设计的远程监控机器人专家系统可以分为两个大部分：执行部分和远程监控部分。远程监控部分实时性的保证是整个系统能否可行的前提,执行部分是系统能否正常工作的保障。其次从该系统的总体目标出发,遵循一定的设计准则,先从执行部分入手,提出总体设计方案,画出结构简图,规划各个部件的功能,并用ProE三维软件画出初始模型,进行运动学和工作空间的分析,用Matlab软件画出实际的工作空间,最终初步确定其具体的尺寸。最后一部分是远程监控部分,本文首先从理论上论证了其可行性,并选择合适的方法来进行实验。目前在局域网内的实验已获得成功验证,下一步是远程监控的实现。由于该系统还为成功研制,本文所做的研究提供了其可行性和简单设计,还需要进一步的改进。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 引言  11-14
    1.1.1 课题的背景和意义  11-12
    1.1.2 远程监控机器人专家系统的提出  12-13
    1.1.3 遥操作机器人  13-14
  1.2 当今工业机器人的发展综述  14-19
    1.2.1 遥操作机器人的概况  14-17
    1.2.2 未来机器人技术研究热点及发展趋势  17-18
    1.2.3 国内外的机器人网络远程控制究状况  18-19
  1.3 远程监控机器人专家系统设计的主要问题  19
  1.4 本文的主要工作与研究内容  19-20
  1.5 本章小结  20-21
第2章远程监控机器人专家系统总体模型建立  21-33
  2.1 引言  21-23
    2.1.1 理论技术基础  21
    2.1.2 远程监控机器人专家系统的设计参考  21-23
  2.2 工业机器人概括及发展趋势  23-28
    2.2.1 工业机器人的种类  23-24
    2.2.2 工业机器人的发展趋势  24-25
    2.2.3 操作机的设计方法和步骤  25-28
  2.3 远程监控机器人专家系统整体模型  28-31
    2.3.1 远程监控机器人专家系统总体模型建立  28-29
    2.3.2 远程监控机器人机械系统建立  29-30
    2.3.3 远程监控机器人控制系统模型建立  30-31
  2.4 本章小结  31-33
第3章远程监控机器人专家系统的需求分析及结构设计  33-45
  3.1 远程监控机器人专家系统的需求分析  33-35
    3.1.1 远程监控机器人专家系统的总体目标  33-34
    3.1.2 机器人的技术参数  34
    3.1.3 机器人的基本组成  34-35
    3.1.4 设计原则  35
  3.2 远程监控机器人专家系统的总体设计方案  35-38
    3.2.1 系统功能分析  35-36
    3.2.2 远程监控机器人专家系统机器人自由度的确定  36-37
    3.2.3 远程监控机器人专家系统机器人的结构总体图  37-38
  3.3 腰部和小臂部件处的传动装置设计  38-40
    3.3.1 腰部部件传动装置设计  38-39
    3.3.2 腕部的设计  39-40
  3.4 机械手的设计  40-41
    3.4.1 机械手的总体目标  40
    3.4.2 机械手的传动装置设计  40-41
  3.5 步进电机和驱动器选择  41-42
  3.6 本章小结  42-45
第4章远程监控机器人专家系统的运动学分析  45-59
  4.1 机器人坐标变换  45-50
    4.1.1 刚体的位姿及坐标系的建立  45-48
    4.1.2 机器人齐次坐标变换  48-50
  4.2 机器人逆向运动学  50-53
  4.3 工作空间分析  53-58
    4.3.1 工作空间分析简述  53
    4.3.2 工作空间的概念  53-54
    4.3.3 工作空间的形成  54
    4.3.4 工作空间中的空腔和空洞  54
    4.3.5 理想工作空间的包络面方程  54-57
    4.3.6 实际工作空间分析和作图  57-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章远程监控机器人专家系统的远程控制及监控  59-69
  5.1 引言  59-60
    5.1.1 工业机器人视觉系统的性能  59-60
    5.1.2 远程监控系统的技术指标  60
    5.1.3 远程监控系统的设计模型  60
  5.2 远程监控机器人专家系统远程监控的实现  60-67
    5.2.1 监视系统的选择  61-62
    5.2.2 局域网内的测试  62-65
    5.2.3 试验总结  65
    5.2.4 远距离传输方式的选择  65-67
    5.2.5 INTERNET网络环境下通讯模型  67
  5.3 本章小结  67-69
第6章结论  69-71
参考文献  71-75
致谢  75

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