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毕业设计-五自由度教学演示机器人结构设计及控制系统设计，共79页，30317字，附设计图纸、开题报告、电路图、外文翻译、实习日记
研究目标：设计出一个具有5个自由度运动的机器人结构，并设计出实验用来说明机器人 分类、结构组成极其控制原理，实现教学目的。
研究内容：设计一种机器人结构，使其能完成5个自由度的运动，并采用单片机对运动进行控制以及设计出几个实验来说明演示系统的组成和结构特点和功能。基本内容有系统分析阶段和技术设计阶段以及用于教学的演示实验部分。如机器人的动作精度以及对个方面的温度环境条件的适应性，机器人坐标形式的选择，驱动系统的类型，控制系统的原理图，各部件的具体结构，机器人总装图的设计。

关键问题：
1、各自由度的方向的实现
2、各部件结构具体结构的设计和计算。
3、驱动系统的类型
4、各部位运动系统的控制系统的设计
5、用于教学演示系统的设计及方案的确定

研究方案：为完成设计目的，选用臂部回转、伸缩、腕部回转、升降、及手爪的回转5个自由度方向运动为主要思路，其中驱动均采用电机直接驱动，传动部分臂部回转采用采用蜗轮蜗杆传动、臂部伸缩采用丝杠传动，腕部回转采用电机直接驱动，升降采用丝杠传动，采用单片机逐次对不同电机进行控制实现教学演示的目的。
创新点：结构具有线条便于理解，使初学者较快掌握其要领，理解其工作原理，各驱动部分采用电机驱动，适用于机器人教学。
可执行性：由于驱动部分采用电机来源广，硬件部分采用单片机，选择性较高，用于教学演示很方便可取。

为顺利完成设计我决定从以下方面进展：
第一部分：绪论
国内外机器人发展的状况。
机器人对教育、培训的要求及本课题的提出
工业机器人的价值
第二部分：总体方案的确定
工业机器人总体设计方案选择的一般原则
本结构总体方案的确定。
第三部分：各自由度方向运动部位的具体结构设计和计算
臂部和机身的设计计算
腕部结构设计和计算
手爪的结构设计
第四部分：教学机器人演示系统的控制系统设计
第五部分：教学机器人演示系统演示实验的设计
第六部分：结论
第七部分：参考文献

完成内容
1 查阅资料
2 毕业实习
3 完成开题报告
4 典型自由度选择及运动特点
5 各自由度运动结构设计计算
6 选择各部件的具体结构，进行机器人总装图的设计
7 绘制机器人零件图，确定及坐标尺寸
8 确定驱动类型
9 拟订控制系统原理图
10 教学机器人演示实验的设计
11 撰写论文准备答辩

摘要
随着机器人技术的飞速发展，工业机器人的应用领域正在不断的扩大，对教育培训部门提出了新的要求，为提高机器人教学的水平，我们研制了一套以实验教学为目的的机器人演示系统。
本文阐述了机器人的发展历程，国内外的应用现状，及其巨大的优越性，提出具体的机器人设计要求，进行了本演示系统的总体方案设计和各自由度具体结构设计、计算；对演示系统的控制部分的研制，其中包括：进电机开环控制；光电码盘为反馈元件的，以PWM型功放电路为驱动器的直流电机闭环控制；以89C51单片机为核心，实现演示系统的键盘管理和LCD显示，并以单CPU分时控制形式，实现机器人运动的点位控制方式。
最后设计制定出利用本演示系统所开设的几个实验的指导书。
关键字：教学机器人、结构设计、闭环控制、演示实验
　
目录
摘要 1
Abstract 2
第1章 绪论 1
1.1 机器人概述 1
1.1.1 机器人的诞生与发展 1
1.1.2 国内发展状况 2
1.1.3 国外机器人发展趋势 3
1.2 机器人产业对教育、培训的要求及本课题的提出 3
第2章 总体设计方案 5
2.1 总体设计的思路 5
2.2 总体方案的确定 5
2.2.1 坐标形式的选择 6
2.2.2 驱动系统的类型选择 6
2.2.3 各部位传动机构的确定 6
2.2.4 外形尺寸和运动范围的确定 7
2.2.5 控制系统的确定 7
第3章 结构设计及计算 9
3.1 手部夹持器的结构设计 9
3.1.1 概述 9
3.1.2 手部的结构和手指形状的确定 9
3.1.3 手部驱动力的计算和电机的选择 10
3.2 腕部结构设计 13
3.2.1 概述 13
3.2.2 腕部结构设计 14
3.3 臂部及机身（底座）的设计计算 18
3.3.1 概述 18
3.3.2 结构设计计算 19
第4章 控制系统设计 25
4.1 控制系统方案的确定 25
4.1.1 控制方案的确定 25
4.1.2 驱动方式的确定 25
4.1.3 控制系统类型的确定 25
4.1.4 步进电机控制方式的确定 26
4.1.5 直流电机控制方式的确定 26
4.1.6 键盘及显示方式的确定 26
4.2 演示系统的组成 26
4.3 驱动电路的研制 29
4.3.1 恒流源型步进电机驱动电路的研制 29
4.3.2 双极型PWM直流力矩电机的驱动电路的研制 31
4.3.3 光电码盘的选择和辩向电路的研制， 33
4.3.4 直流电机的闭环控制系统的研制。 36
4.3.5 以单片机为核心的机器人控制系统的研制 36
第5章 技术经济分析 46
第6章 教学机器人演示系统演示实验的设计 47
6.1 实验一 教学机器人演示系统的组成及结构 47
6.2 实验二：教学机器人控制系统的演示实验 48
结论 50
专题部分:——旋转电机的分类及其总结 51
致谢 61
参考文献 62
附录1 63
附录2 70