毕业设计说明书模块式六自由度机器人控制系统设计.doc

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1、学校代码： 10128学号： 本科毕业设计说明书（题 目：模块式六自由度机器人控制系统设计 学生姓名： 学 院：机械学院系 别：机械系专 业：机械电子工程班 级： 指导教师： 职 称： 二 一 三 年 六 月 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书摘 要近二十年来，机器人技术的发展非常迅速，各种用途机器人在各个领域获得广泛应用。我国在机器人的应用和研究方面与工业化发达国家相比还有一定差距，因此设计和研究各种用途的机器人特别是推广机器人、工业机器人的应用是有现实的意义。典型的工业机器人例如喷装配机器人、漆机器人、焊接机器人等大多是固定在加工设备旁边或生产线作业的，本论文在参考大量的文献资料的基础上，结

2、合了项目的要求，设计一种小型的、固定在AGV上的、以实现移动的串联六自由度机器人。首先，针对机器人设计要求提出了多个方案，并且对其进行分析和比较，选择其中最优的结构设计方案;然后进行运动学分析，用D一H方法来建立坐标变换矩阵，推算出运动方程的正解和逆解;用矢量积法推导速度雅可比矩阵，并计算包括腕点在内的一些点的速度和位移;然后借助坐标的变换矩阵进行工作空间的分析。这些工作为移动式机器人的运动控制、结构设计和动力学分析提供了依据。最后运用已有的六自由度机械手及其手爪的三维造型和装配，将模型导入proteus中，并进行运动学仿真对其结果进行了分析，并且对在机械设计中使用的虚拟样机技术做了尝试，积累

3、了经验。 关键词:6自由度机器人；运动学分析；仿真ABSTRACTIn the Past twenty years，the robot technology has been developed greatly and used in many different fields. There is a large gap between our country and the developed countries in research and application of the robot technology so that there will be a great value to

4、 study，design and applied different kinds of robots，especially industrial robots.Most typical industrial robots such as welding robot，painting robot and assembly robot are all fixed on the product line or near the machining equipment when they are working. Based on larger number of relative literatu

5、res and combined with the need of project，the author have designed a kind of small一size serial robot with 6 degree of freedom which can be fixed on the AGV to construct a mobile robot.First of all，several kinds of schemes were proposed according to the design demand. The best scheme was chosen after

6、 analysis and comparing and the structure was designed. At same time，The kinematics analysis was conducted，coordinate transformation matrix using D一H method was set up，and the kinematics equation direct solution and inverse solution was deduced，the matrix was constructed using vector product method，

7、and the values displacement and velocity of some special point including the wrist point were calculated. Secondly，the working space of the robot was analyzed and the axes section of practical working space was drawn. These works provided a basis to structure design, kinematics and control.At last d

8、o the completion of six degrees of freedom manipulators and grippers three-dimensional modeling and assembly. models will be imported in proteus, and do the simulation and kinematics, and the simulation result was analyzed. In the experiment，the author tried to use the virtual prototyping technology

9、 in mechanism design.Keywords: Six degrees of freedom robot;Kinematics Analysis; simulation目 录摘 要2ABSTRACT3目 录4第一章 绪论11.1机器人概述11.2模块式六自由度机器人概述11.2.1机器人分类11.2.2 自由度理论概述21.2.3模块式六自由度机器人的应用21.3主要研究内容3第二章 运动学分析42.1概述42.2运动学分析42.2.1空间机构位置的描述42.2.2空间机构中两任意坐标系的变换关系92.2.3工业机器人运动学方程112.3 机构的运动学分析112.3.1 机构尺寸

10、参数112.3.2 机构的运动学方程13第三章 模块式六自由度机器人控制系统硬件设计153.1 总体控制方案设计153.2 步进电机选取及控制设计153.2.1步进电机原理及控制技术153.2.2步进电机的换向控制173.2.3步进电机的选取173.3 ULN2003驱动器183.4 89C51控制设计213.4.1 AT89C51简介213.4.2 AT89C51最小系统213.4.3 AT89C51系统设计22第四章 模块式六自由度机器人控制系统仿真设计254.1仿真软件概述254.1.1 protues简介254.1.2 Keil C51简介254.2 仿真系统设计254.2.1 仿真系

11、统组成254.2.2仿真系统程序设计254.3 运行调试结果26结 果26参考文献28致 谢29附录：程序代码30第一章 绪论1.1机器人概述机器人是种能够进行编程，并在自动控制下执行移动作业任务或某种操作的机械装置。 机器人技术综合了电子工程、机械工程、人工智能、及计算机技术等多种科学的最新研究成果，是典型的机电一体化技术代表，是在当代科技发展最活跃领域。机器人的制造研究与应用正受到越来越多的工业国家的重视。近十几年来，工业机器人技术发展非常迅速，各种工业机器人的在各个领域各种用途中获得广泛应用。1.2模块式六自由度机器人概述1.2.1机器人分类 关于机器人如何分类，在国际上没有制定统一标准

12、有的按控制方式分，有的按负载重量分，有的按应用领域分，有的按结构分，有的按自由度分。一般的分类方式：多功能，有几个自由度，操作型机器人，能自动控制，可固定或运动，可重复编程，用于相关自动化系统之中。程控型机器人，按预先要求的条件及顺序，依次控制工业机器人的机械动作。“示教再现型”机器人，可以通过引导或者其它方式，首先教会机器人执行动作，输入工作程序，则机器人可自动重复进行作业。感觉控制型机器人，通过传感器获取的信息来控制机器人的动作。数控型的机器人，不必使机器人动作，通过语言、数值等对机器人进行示教，根据机器人示教后的信息进行工作。适应控制型机器人，机器人能适应变化中环境，控制自身的行动。学

13、习控制型机器人，具有一定的学习功能，机器人能“体会”工作的经验，并将所“学”的经验用于作业中。智能型机器人，以人工智能决定其机器人的行动。1.2.2 自由度理论概述自自度的概念:工业机器人的空间机构一般都为多关节，其运动副通常有转动副和移动副两种。移动关节是以移动副相连的关节。相应地，转动关节是以转动副相连的关节。在这些关节之中，单独驱动的关节被称为主动关节。主动关节的数目就是机器人的自由度。由机械原理可知，机构具有运动确定时必须所给定的独立运动参数数目，称为机构的自由度（degree of freedom of mechanism），其数目通常表示为F。如果一个构件组合体自由度F0，他就可以

14、称为一个机构，也就是表明各构件间可有相对的运动；如果F=0，则表明它是一个结构（structure），即已退化成为一个构件。机构自由度分为平面的机构自由度和空间的机构自由度。一个原动件只能提供一个独立的参数。1.2.3模块式六自由度机器人的应用六自由度机器人是一种典型工业机器人，在装配、自动搬运、喷涂、焊接、等工业现场中有广泛应用。固高科技GRB系列的六自由度机器人是固高先进的设计与成熟完备的运动控制技术和教学理念有机结合的产物,它既满足工业现场的要求，也是教学与科研机构进行编程系统设计和运动规划的理想对象。该机器人采用六关节的串联结构，各个关节以“精密谐波减速器+绝对编码器电机”为传动。在小

15、臂处留有气动工具、安装摄像头等外部设备的接口，并且提供备用的电气接口，方便用户进行功能的扩展。机器人控制方面，采用集成的PC技术、逻辑控制、图像技术及具有专业运动控制技术的VME运动控制器，高速高精度，性能可靠稳定。工业机器人广泛应用于工业领域。工业机器人一般是指在工厂车间的环境中，配合自动化生产需要，代替人来完成零件或材料的加工、装配、搬运等操作的一种工业机器人。工业机器人定义为:“一种可重复编程的、自动定位控制、多自由度、多功能的操作机。能搬运零件、材料或操持工具，用以完成各种作业。”操作机被定义为:“具有与人的手臂有相似的动作功能，可以在空间抓放物体或者进行其它操作的机械装置。”一个典型

16、的机器人系统由通讯接口、本体、计算机控制系统、传感系统、关节伺服驱动系统等部分组成。一般多自由度的串联机器人具有46个的自由度，其中23个自由度用来决定末端执行器在空间的位置，其余的23个自由度用来决定了末端执行器在空间的姿态。1.3主要研究内容通过查阅了大量的文献资料，并且系统学习了机器人的技术知识，同时对国内外的机器人，主要是对六自由度机器人的现状有了比较详细了解。在这个基础上，结合了作者本人设想，和设计工作中需要解决的问题，主要进行以下几项工作: (1) 调研收集分析有关六自由度机器人的资料，总结其机构与工作特点；(2) 找到合适六自由度机器人的机构方案；(3) 模块式六自由度机器人控制

17、系统设计；(4) 六自由度机器人运动学分析与仿真；(5) 利用动力学分析软件proteus对六自由度机器人模型进行运动学仿真，对在设计中使用虚拟样机技术进行探索和尝试。第二章 运动学分析2.1概述多自由度机器人其实是具有多个关节空间机构，为了描述在空间中末端执行器的姿态和位置，可以建立一个坐标系在每个关节上，利用坐标系之间的关系去描述末端执行器的位姿。建立坐标系的方法有很多种，常用的有D一H法(四参数法)和矩阵变换法及五参数法等。D一H法(四参数法)是由Denavit和Hartenberg1955年提出的一种建立相对的位姿的矩阵方法。它用齐次变换来描述各个连杆相对于固定的参考系空间几何关系，用

18、一个4x4齐次变换矩阵来描述相临两连杆的空间关系，从而推导出了“基坐标系”相对于“末端执行器坐标系”的等价齐次坐标变换矩阵，它把一个矢量从一个坐标系中转换到另一个坐标系中，每一个矩阵可以同时实现以下两个作用：平移和旋转。建立操作臂运动方程。本文中用的D一H法来建立坐标系并且推导该机器人的运动方程。2.2运动学分析2.2.1空间机构位置的描述1.点的位置描述空间任一点P的位置在直角坐标系A中可用（31）的位置矢量Ap来表示如图2-1为:图2-1 点的位置描述 点P的三个位置坐标分量分别是Px、Py、Pz。2.点的齐次坐标上述坐标用（41）列阵表示，被称为三维空间点P的齐次坐标，比如:齐次坐标是并

19、不唯一的，当列阵每一项分别去乘以一个非零因子都表示P点。3.坐标轴方向的描述在直角坐标系中，x,y,z轴的单位向量可用 、 、 表示，则用齐次坐标描述x、y、z轴的方向：规定：以列阵 且a2+b2+c2=1表示某矢量的方向。如列阵 中的第四个元素不为零，则表示空间某点的位置。如图2-2中矢量 的方向可表示为：图2-2 坐标轴方向的描述其中a=cos，b=cos，c=cos。v点坐标为： 4.动坐标系位姿的描述用位姿矩阵对坐标系各轴方向和动坐标系原点位置进行描述，例如原始的直角坐标系可以描述为：如描述一个任意的坐标系R，则利用其三个坐标轴x R 、y R 、z R在原始的坐标系中表示矢量齐次列阵

20、与列阵0 0 0 1T组成。5.刚体位姿的描述机器人的每一个连杆都可以看做一个刚体。当给定刚体上某一点位置与该刚体在空中的姿态，于是刚体在空间上的位姿便是唯一确定的了，可用唯一一个位姿矩阵来描述。如图2-3刚体oxyz是固连于刚体上的一个坐标系，称为动坐标系。刚体Q在固定坐标系OXYZ中位置的齐次坐标形式为：图2-3 刚体的位置和姿态描述 、 、 分别为x,y,z坐标轴的单位向量： 刚体的位姿表示为齐次矩阵： 6.手部位姿的描述如图2-4机器人手的位姿可用固连于手的坐标系B的位姿表示图2-4 机器人手部的位置和姿态描述 （1）原点：手部中心点为原点OB （2）接近矢量：关节轴方向的单位向量 （

21、3）姿态矢量：手指连线方向的矢量 （4）法相矢量： 即法向矢量同时垂直于姿态矢量和接近矢量。手部位置矢量为从固定参考坐标系OXYZ原点指向手部坐标系B原点矢量P，手部的位姿矩阵为：7.目标物位姿的描述任何一种物体在空间中的位置和姿态都可以用齐次矩阵表示。图2-5楔块Q的情况可用6个点来描述：使Q 绕z轴旋转90：Rot（z，90） 再绕y轴旋转90：Rot（y，90） 再沿x轴方向平移4：Trans（4，0，0）楔块变为图（b）状态。图2-5 目标物的位置和姿态描述2.2.2空间机构中两任意坐标系的变换关系 刚体的旋转、平移运动均可由齐次变换矩阵来表示，刚体变换后的位姿由其原始描述矩阵乘以齐次

22、变换矩阵而得到。1.平移的齐次变换如图2-6，A点（x，y，z）平移至A（x，y，z 即：记为：其中 称为平移算子。图2-6 点的平移变换2.旋转的齐次变换如图2-7，A点绕z轴旋转 角后移至A，即图2-7 点的旋转变换推导：设A点在xoy平面上投影的长度为r，与x轴夹角为。则即 z坐标未变，故z=z写成矩阵形式为 记为同理：图2-8中 为任意过原点的单位矢量，其在三个坐标轴上分量为kx，ky，kz，且 。若A点绕 旋转角，则可以证明，其旋转齐次变换矩阵为Rot（k,） 图2-8 点的一般旋转变换2.2.3工业机器人运动学方程 齐次变换矩阵Ai表示可连杆i坐标系相对于连杆坐标系i-1位姿变换矩

23、阵。例如A1表示连杆1相对连杆0（基座），A2矩阵表示连杆1坐标系相对于连杆1坐标系的位姿变换。连杆2相对固定坐标系的位姿可用A2 和A1 的乘积表示T2=A1A2 依此类推, 对于六连杆机器人，于是有下列矩阵：T6=A1A2A3A4A5A6，上述等式称为机器人的运动学方程。表示手部坐标相对于固定参考系的位姿。 或前三列表示手部的姿态； 或第四列表示手部中心点的位置。2.3 机构的运动学分析2.3.1 机构尺寸参数机构模型如图2-9、图2-10所示：图2-9 机构模型图2-10 机构模型 根据模型尺寸，姿态连杆长度分别为49、50、123。位置的初始值为： 设两个移动装置的传动比为；所有传动机

24、构的传动比为。各个电机的转角位。2.3.2 机构的运动学方程 前三个关节确定了末端的主要位置。以初始状态的小臂方向为轴正方向；大臂伸长方向为轴正方向，建立空间坐标系。则初始状态位置方程为：位姿方程为：第四关节的旋转齐次变换矩阵为：第四关节的移动变换矩阵为：第五关节的旋转齐次变换矩阵中设为旋转的环绕单位矢量，、分别为、轴的三个分量。则：，。所以：第六关节的移动矩阵：第三章 模块式六自由度机器人控制系统硬件设计3.1 总体控制方案设计如前所述，该机器人可用于制造车间的物流系统中工件的装夹、搬运和日常生活中的看护、持物等。要求工作范围大，动作灵活，被夹持物应具有多种多样姿态，自由度为6个，重量轻，结

25、构紧凑。则本设计方案如图3-1所示：图3-1 总体方案3.2 步进电机选取及控制设计 步进电机是一种进行精确的步进运动的机电执行元件，它可广泛应用于工业机械中的数字控制，为使系统的通用性、可维护性、可靠性以及性价比最优，根据控制系统功能的要求及步进电机的应用环境，确定了设计系统的硬件与软件的功能划分，从而实现了基于8051 单片机的四相步进电机的开环控制系统。3.2.1步进电机原理及控制技术 步进电机是种将电脉冲信号转换成了直线或角位移的执行元件，它是不能直接接到交直流电源上的，而必须使用专业的设备步进电机控制驱动器，典型的步进电机控制系统：控制器可以发出从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲频

26、率脉冲信号，它为环形分配器来提供脉冲序列，环形分配器的功能主要是把来自控制环节的脉冲按一定的规律分配后，经过功率放大器放大加到步进电机的驱动电源各项输入端，用以驱动步进电机的转动，环形的分配器主要有两大类：一类用计算机软件设计的方法实现环形分配器的要求功能，通常称为软环形分配器。另一类则是用硬件构成的环形分配器，通常称为硬环形分配器。功率放大器主要是对环形分配器的较小输出信号进行放大，以达到驱动步进电动机的目的，步进电机基本控制包括速度控制和转向控制两个方面。从结构上来看，步进电机分为三相六拍、三相单三拍和三相双三拍3种，其基本原理如下： （1）换相顺序的控制 通电换相这一过程被称为脉冲分配。

27、例如，三相步进电动机在单三拍工作方式下，其各相通电的顺序为 ABCA，通电控制脉冲必须严格的按照这一顺序，分别控制 A、B、C 相的通断。三相六拍的通电顺序为AABBBCCCAA，三相双三拍通电顺序为 ABBCCAAB。 （2）步进电机的换向控制 如果给定的工作方式正序换相通电，则步进电机正转。若步进电机励磁方式为三相六拍，也就是 AABBBCCCAA。如果是按反序通电换相，则AACCCBBBAA，电机就反转。其他方式的情况类似。 （3）步进电机的速度控制 如果给步进电机发送一个控制脉冲，它就会转一步，再发送一个脉冲，它就会再转一步。两个脉冲间隔越短，步进电机就转动得越快。调整送给步进电动机的

28、脉冲频率，就能够对步进电机进行调试。 （4）步进电机的起停控制 由于步进电机的电气特性，运转时就会有步进感。为了使电动机转动平滑，减小振动，则可在步进电机控制脉冲上升沿和下降沿采用细分梯形波，可以减小步进电机步进角，跳过电动机运行的平稳性。则在步进电机停转时，为防止因惯性而使电机轴来产生顺滑，则需要采用合适的锁定波形，来产生锁定磁力矩和锁定步进电机的转轴，促使步进电机转轴不能自由的转动。 （5）步进电机的加减速控制 通过实验发现，在步进电机控制系统中，如果信号变化的太快，步进电机则由于惯性而跟不上电信号变化，这时就会产生堵转与失步现象。所有的步进电机在启动时，必须具有加速过程，在停止时波形时有

29、减速过程。理想加速曲线一般是指数曲线，步进电机的整个降速过程的频率变化规律是整个加速过程的频率变化规律逆过程。选定的曲线符合步进电机的升降过程的运行规律，并且能充分利用步进电机快速响应性好，有效转矩，缩短了升降速的时间，并且可防止过冲和失步现象。在一个实际的控制系统之中，要根据负载情况来选择步进电机。步进电机能够响应而不失步的最高步进频率被称为“启动频率”，于此类似的“停止频率”则是指系统控制信号的突然关断，步进电机不能冲过目标位置最高步进频率。电机的输出转矩、停止频率和启动频率都要与负载的转动惯量相适应，拥有了这些数据，才能有效对电机进行加减速的控制。加速过程有突然的施加脉冲启动频率。步进电

30、机最高启动频率（突跳频率）一般为 0.1KHz 到 34KHz之间，而最高运行频率则可达到 N*102KHz，如果超过最高启动频率直接启动，则会产生堵转和失步现象。3.2.2步进电机的换向控制 步进电机在换向时，一定要在电机降到突跳频率范围之内或降速停止再换向，以免产生较大冲击而损坏电机。换向的信号一定要在前一个方向最后一个脉冲结束后，下一个方向第一个脉冲前发出。对于脉冲设计主要的要求其有一定的脉冲序列、脉冲宽度的均匀度与高低电平方式。在某一高速下正、反向切换实质包含降速、换向、加速这3 个过程。3.2.3步进电机的选取本系统设计选用57BYGH803B系列下的57BYGH803B四相5线步进

31、电机。电机的功能主要分为三部分，第一部分由三个电机控制，包括从基座开始的一个转动副和两个移动副，实现整个机器人的位置控制。第二部分由两个转动副构成，负责控制机械手的姿态。第三部分负责控制末端机械手夹持装置。图3-2 步进电机电机参数如下：步距角：Step Angle 1.8deg环境温度：Ambient Temperature -10+55绝缘等级：Insulation ClassB图3-3 步进电机接线图图3-4 步进电机尺寸图3.3 ULN2003驱动器 ULN2003是美国Texas Instruments公司与Sprague公司开发高压的大电流达林顿晶体管阵列的电路。它的组成是由7对N

32、PN达林顿管，它的高电压输出特性与阴极箝位二极管可以转换感应的负载。单个达林顿对集电极电流是500mA。达林顿管的并联可以承受更大电流。此电路主要应用于字锤驱动器，灯驱动器，继电器驱动器，线路驱动器，逻辑缓冲器和显示驱动器（LED气体放电）。具有带负载能力强、温度范围宽、工作电压高、电流增益高等特点,适于各类要求高速大功率驱动系统。其各项的参数如下所示：图3-5 ULN2003驱动器图3-6 ULN2003驱动器逻辑框图表3-1 引出端功能符号引出端序号符号功能引出端序号符号同意功能11B输入9COM公共端22B输入107C输出33B输入116C输出44B输入125C输出55B输入134C输出

33、66B输入143C输出77B输入152C输出8E发射极161C输出表3-2 ULN2003驱动器极限参数3.4 89C51控制设计3.4.1 AT89C51简介AT89C51单片机是一种集成电路的芯片，是采用超大规模的集成电路技术把有数据处理能力中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM、定时器/计时器、多种I/O口和中断系统等功能（可能还包括脉宽调制电路、显示驱动电路、A/D转换器等电路、模拟多路转换器）集成到一块硅片上构成一个小而完善微型计算机系统，在工业控制领域上有广泛的应用。 3.4.2 AT89C51最小系统单片机是最小系统,或者称为最小的应用系统,是指用最少元件组成的单片

34、机能够工作的系统.对于51系列单片机来说,最小的系统一般应该包括:电源、单片机、复位电路、晶振电路。如图3-8所示：1、 单片机：89C51单片机一片。2、 电源：5V直流电源1个。3、 晶振电路：包括12MHz晶振1只、30pF瓷片电容2只。4、复位电路：10uF电解电容1只，4k7电阻1只。图3-8 电路图（注：上图中/EA（31引脚）也可直接连接电源VCC，2k电阻可去除）3.4.3 AT89C51系统设计 对于本系统的设计主要控制对象是ULN2003与四相步进电机。采用的是手动按键控制。其中的6个步进电机与6个控制器，分别需要12个按键来实现正反转的控制。但是由于51点评及管脚限制，所

35、以按键应采用分状态设计。如图3-10所示：图3-9 时钟电路图3-10 分状态设计图图3-11 复位电路图3-12 驱动器控制电路第四章 模块式六自由度机器人控制系统仿真设计4.1仿真软件概述4.1.1 protues简介Protues软件是英国的Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不只具有其它EDA工具软件仿真功能，并且能仿真单片机及外围器件。Proteus是世界上著名EDA工具(仿真软件)，从代码调试、原理图布图到单片机和外围电路的协同仿真，一键切换到了PCB设计，真正实现从概念到产品完整设计。在编译的方面，它也支持Keil、MATLAB和IAR等多种编译

36、 4.1.2 Keil C51简介 keil uvision2 C51软件是目前功能最强大单片机的c语言集成开发环境。Keil C51是美国的Keil Software公司出品51系列兼容单片机C语言软件开发的系统，与汇编相比，C语言在结构性、功能上、可维护性、可读性上有明显优势，。Keil C51软件能提供丰富的库函数与功能强大集成开发调试的工具，全Windows界面。4.2 仿真系统设计4.2.1 仿真系统组成基于protues的单片机仿真系统主要由两部分组成：程序、硬件系统。程序部分默认读取格式为ASM。但本设计采用C环境下的51单片机编程控制。所以在Keil C51中生成*.HEX文

37、件。将HEX结果文件烧录仿真系统中，实现仿真控制。4.2.2仿真系统程序设计1、本设计程序分为三部分。第一部分第一各个需要的头文件和宏。四个数组分别代表了51单片机控制四相步进电机需要的四种不同的正反转时序。2、第二部分为定义延时函数，程序代码如下：3、 第三部分是主函数，程序代码如下：主函数在大循环while（）中不断判断按键状态，如果满足相应的状态则进入电机运行程序。并且不断循环，直到监测按键状态变化。4.3 运行调试结果 运行调试结果如图4-1所示，在位置状态下控制6个按键分别调整位置的各个参数。当状态变换到姿态下时，6个按键中四个控制姿态。两个控制夹持电机的正反转。图4-1 运行调试结

38、果结 果本文阅读了大量的文献资料，从我国六自由度机器人的研究运用现状出发，结合已有的六自由度机器人的本体结构，进行了运动学分析，轨迹规划，仿真分析，控制系统四个方面做了比较详细的研究。全文结论如下：1. 分析了国内六自由度机器人的发展现状和研究方向，以及我国发展六自由度机器人的必要性。2. 根据六自由度机器人的本体结构，利用D-H表示法对六自由度机器人进行了运动学分析，在此基础上建立了六自由度机器人的变换矩阵，推导出机器人运动学的正逆解，并根据机器人的结构，推出机器人关节空间的运动范围，给出机器人的工作空间。3. 在protues环境下，建立了机器人仿真模型，进行了运动学仿真，对正逆解的有效性

39、进行了验证。并给出了机器人在空间中绘制矩形的仿真实例。参考文献1 黄纯颖等.机械创新设计M.北京：高等教育出版社， 2000.72 郭仁生.机械工程设计分析和Matlab应用M.北京：机械工业出版社，2006.83 周金萍等.MATLAB 6实践与提高M.北京：中国电力出版社，2002.14 周润景,张丽娜丁,莉.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真.北京：北京航空航天大学出版社，2010.15 徐应.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，20006 张继春，杨建国. 装配设计与运动仿真及Pro/E实现M.北京：国防工业出版 社，2006.17 刘广瑞. 机器人创新制作M.西安：西北工业

40、大学出版社，2007.028 冯辛安,黄玉美.机械制造装备设计.机械工业出版社，1999.109 周伯英.工业机器人设计-机械工业出版社，199510 孙迪生，王炎.机器人控制技术.机械工业出版社，1998致 谢本论文是在导师老师的悉心指导下完成的。老师对我们很关心，从论文选题到论文完成，导师渊博的学识、活跃的学术思想、对待研究的严谨态度和无私的奉献精神都是学生的楷模，使我受益，在论文完成之际，谨向尊敬的导师致以崇高的敬意和由衷的感谢。感谢各位同学的耐心，帮我分析我问题，给我讲解在protues里运动仿真要设置的相关细节问题。感谢老师和同学的帮助让我在大学四年的最后时间里学到了很多知识，从pr

41、otues都不会到熟练的程度，学会了用protues仿真等，感觉这两个月过的很充实，忙中有乐。真心感谢关心我的老师，送给您最深的祝福！我也在努力的积蓄着力量，尽自己的微薄之力回报母校的培育之情，争取使自己的人生对社会产生些许积极的价值！附录：程序代码#include#define out_port (P2) #define out_port1 (P1) #define out_port2 (P3)sbit key_for=P00;sbit key_rev=P01;sbit key_6=P02;sbit key_5=P03;sbit key_4=P04;sbit key_3=P05;sbit k

42、ey_2=P06;sbit key_1=P07;typedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;void delayms(uint);uchar const sequence8 = 0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09,0x01,0x03;uchar const sequenceR8 = 0x03,0x01,0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02;uchar const sequence18 = 0x20,0x60,0x40,0xc0,0x80,0x90,0x10,0x30;uchar con

43、st sequence1R8 = 0x30,0x10,0x90,0x80,0xc0,0x40,0x60,0x20;void main(void) int i=0; while(1) / Has the forward key been pressed ? if (key_for=1&key_1=1) while(1) out_port = sequencei%8; delayms(50); i+ ; if(key_1=0)break; if (key_for=1&key_2=1) while(1) out_port = sequenceRi%8; delayms(50); i+ ; if(key_2=0)break; if (key_for=1&key_3=1) while(1) out_port =