远程监控机器人专家系统机器人的设计与分析

论文摘要

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。

论文目录

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