1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

机器人技术是当前世界上的热门技术，工业机器人目前广泛应用于装配、焊接、码垛等领域。本次要设计的是一款能够用于生产线上做装配以及码垛作业的scara工业机器人。相对于人而言，scara机器人在生产线上作业时有着更高的精度和效率，同时不受外界因素的影响，可以持续工作，有利于提高产品质量，保障人身安全、减轻劳动程度。对于节约材料和保护环境等方面也有着重要的意义。

目前，用于生产线的工业机器人主要有直角坐标式机器人、圆柱坐标式机器人、球坐标式工业机器人和关节式工业机器人。本次设计的scara机器人是一种具有关节的圆柱坐标系特殊类型的工业机器人，它具有四个关节，三个旋转关节和一个垂直运动关节。相对于其他类型的工业，scara机器人的运动速度和精度高，适合平面内的传输，并且成本相对较低[1]。因此，本次要设计一款能够广泛应用于装配线的scara机器人来代替人工作业，提高生产效率和产品质量。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 设计的基本内容

2.1.1 总体设计方案

（1）SCARA机器人是四关节的机械结构，具体结构有底座、大臂、小臂、腕部。结构如图1

图1 SCARA机器人结构简图

（2）驱动方式

工业机器人的驱动方式有电动，液压和气动三种。本次设计的SCARA

机器人负载较小，且运动轨迹有严格要求，故采用电动机驱动。电动机选

用步进电机，可以通过数字控制，相对于伺服电机，成本更低。

（3）传动方案

①大臂关节空间大，负载重，惯量大，转速小减速比大，可以采用步进电机驱动，选择谐波减速器减速，其减速比恒定，效率高，相对于行星轮减速器、和VR减速器 更经济，并且容易制造；

②小臂关节由大臂支撑，要求质量轻，惯量小，须用电动机驱动，采用 谐波减速器减速；

③ SCARA机器人主轴要求能够实现上下的垂直运动和旋转运动，并且要 能够各自独立的运动，互不影响。本设计中采用滚珠丝杠-花键轴配合运动来实现。由电动机驱动，同步带减速。

2.1.2主要零部件设计

SCARA机器人中，除了机身机构件外，主要的零部件还有电动机、减

速器、 支撑、连接件等，包括轴承，螺栓等。这些零部件在后面进行设

计计算的时候可根据具体数据进行选择和校核。

2.2 设计目标

此次要设计一款四轴SCARA机器人，设计参数如下:

根据以上参数以及确定的设计方案，本次设计的SCARA机器人要能够

用于以及装配作业，达到一定的精度并且有效的控制成本。

2.3 技术方案及措施

（1）根据设计题目的要求，总体方案设计如上所述，设计机器人总体结构

方案如图2所示。

图2 SCARA机器人总体方案图

（2）设计计算思路：

1）根据主轴运动要求，计算主轴载荷，选择驱动主轴的电动机和同步

带，选择并校核轴承。

2）根据小臂承受的载荷，设计并校核小臂刚度。根据小臂运动要求选

择驱动小臂的电动机和减速器以及轴承。

3）计算大臂所受载荷，设计大臂并校核刚度，最后根据运动要求选择

电动机，选择谐波减速器。

3. 研究计划与安排

3.进度安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 熊有伦.机器人技术基础.华中理工大学出版社.1996

[2] 日本epson公司g20系列scara机器人用户手册[eb/ol].2015

[3] niphun surapong, chowarit mitsantisuk.position and force control of the scara robot based on disturbance observer. procedia computer science, 2016, 86:116-119