关节型机器人以工作范围大、动作灵活、结构紧凑等特点备受设计者和使用者的青睐。本课题设计的五自由度关节型机器人既可以用于实际生产,也可以用于教学和科研。用于教学和科研使用户不仅能够了解机器人的组成和运行原理,而且可以做进一步的研发,所以本课题研究具有广泛的实际意义和应用前景。为满足该机器人操作的基本需求,本文利用JJR-1型机器人本体,进行了相关关键技术的研究。 运动学分析是机器人技术的一个重要基础。本文首先对JJR—1型关节式机器人进行了运动学的分析。利用D-H齐次变换矩阵,将运动与矩阵联系起来,在D-H齐次变换的基础上,建立起操作臂的运动方程,对JJR-1型机器人进行了位置及姿态的分析,进行了运动学求解。同时,利用反变换法(代数法)进行运动学反解。 在运动学分析的基础上,对JJR-1型机器人控制系统进行硬件设计。利用现代单片机技术,设计出了主、从式机器人控制系统。上位机采用个人PC机进行运动学运算及轨迹规划。下位机利用AT89C51单片机,设计出单关节伺服控制系统。 为了对设计出的控制系统进行进一步的分析,在设计出硬件电路的基础上,利用现代控制工程理论,建立了直流电机运动的数学模型,并对整个控制系统的稳定性及稳态精度进行了分析。同时利用Matlab软件,通过SIMULINK,对整个控制系统进行了仿真。结论证明系统设计合理,可进行实际应用。 另外,本文还对控制系统的软件进行了总体的描述。