随着我国机器人技术的发展以及中国制造2025概念的提出,工业机器人成为我国制造业关注的焦点。对于SCARA机器人的不断改进,高速度、高精度、高负载自重比等特点会对机械结构和控制系统的设计和优化提出了更高的要求。为了迎合机器人高性能的特点,本文设计制造了一款紧凑型、轻量化的SCARA机器人,主要对大小臂结构多目标优化设计以及对机械臂控制进行深入的研究。具体工作内容如下:1.根据市场需要,调研和对比了多种机械传动方案。依据SCARA机器人设计指标对机器人关键零部件选型,利用SolidWorks对SCARA机器人整体结构三维建模,以上完成对机械结构紧凑型和轻量型的设计。然后基于ADAMS动力学仿真分析校核电机和减速器选型的正确性。2.利用ANSYS Workbench对SCARA机器人最恶劣工况进行有限元分析,验证结构可靠性。根据动静力学分析理论,对机械结构本体面向尺寸参数的优化设计:基于MOGA方法对小臂优化设计,基于拓扑优化和尺寸优化相结合的大臂优化设计,对提高大小臂的机械性能起到良好的作用,最后对大小臂优化尺寸重新建模,并对样机加工制造和调试。3.根据D-H参数法对SCARA机器人正运动学建模,利用代数解法分析逆运动学特性,并在MATLAB中进行仿真分析。利用Lagrange方程推导考虑关节柔性的机械臂非线性动力学模型。4.基于反演法对上述动力学模型进行控制研究,经仿真发现反演控制对被控对象参数变化比较敏感,故引入神经网络算法进行控制器的设计,解决反演控制对被控对象参数变化敏感的问题,并且无需对被控对象精确建模。然后基于ADAMS和MATLAB进行联合仿真实验,利用该方法控制机械臂,结果表明机械臂定位精度达到机器人设计指标,并验证了神经网络反演法适用于机械臂的控制。