随着工业化进程的发展,生产自动化水平的提高,工业机器人的应用越来越广泛,在焊接、搬运、装配、喷涂、码垛等工业应用领域发挥着越来越重要的作用。本文针对小型冲压件搬运为作业任务,设计了一种SCARA工业机器人。SCARA机器人具有四个自由度,包括三个旋转关节和一个直线关节,适用于平面运动的装配作业。课题完成了SCARA机器人的结构设计,示教盒系统软硬件设计,配合运动控制系统,完成整个机械手系统的设计任务,初步完成满足系统作业的实验样机,并对运动规划和运动控制算法进行了相应的研究,并在示教盒上完成了软件实现。本文共有六个章节,各个章节部分主要内容如下：第一章,首先对国内外工业机器人发展现状进行了调研。结合应用对象,说明了本研究的内容和意义。第二章,针对小型冲床上下料的实际需求,本章完成了机械手的结构设计。首先针对作业要求确定了传动方案,进一步完成了驱动系统、减速机构的计算选型及设计,以满足机械手高速运动的要求,并在结构上保证谐波传动的运动性能。在Solidworks环境下对机械手关键关节进行分析及校核,并完成了系统的动态分析,论证了系统设计的合理性及可行性,并完成了加工及装配,完成了机械系统的构建。第三章,在SCARA机械手控制系统总体设计的基础上,针对SCARA机械手示教盒功能需求,阐述了了基于ARM9的示教盒的硬件系统的实现,内容主要包括核心板、电源模块、通讯模块及触摸显示屏模块等各个功能模块的具体原理及电路实现。第四章,首先完成了对示教盒系统的Linux嵌入式系统移植,并搭建了基于Qt的图形界面环境。建立D-H参数,推导机器人正逆解,对机器人轨迹规划问题进行研究,采用4-3-4三段多样式进行SCARA机器人作业时的轨迹规划,进行示教盒程序编程。第五章,机器人系统是一个复杂的多变量的运动控制系统,存在较多的干扰及非线性因素,控制过程比较复杂,传统PID控制不能满足机械手高速高精度运动的要求,本章采用单神经元自适应PID控制算法,针对机器人系统的非线性及不确定性因素,通过单神经元自适应机制,在线调整PID的参数,以满足系统动态需求,实验结果表明该算法改善了控制效果,提高了系统的跟踪精度,验证了算法的有效性。第六章,总结本文工作,并提出不足和展望。