毕业实习报告
学院：机械工程学院
专业：机械设计制造及其自动化班级：机自XXX班
学号：1108030454
学生姓名：XXXXXX
指导教师：XXXXXX
2015年5月25日
目录
一、实习目的及意义 (1)
二、实习时间和地点 (1)
三、实习内容 (1)
3.1 Delta型并联机器人简介 (1)
3.2 并联机器人公司及产品 (2)
3.3 Delta型并联机器人工作原理 (8)
3.4 Delta型并联机器人组成 (9)
3.4.1硬件结构 (9)
3.4.2驱动控制系统 (10)
3.4.3视觉识别系统 (11)
3.4.4软件控制系统 (12)
四、实习体会与总结 (13)
一、实习目的及意义
本次实习在毕业设计过程中进行，目的是为了更加进一步的了解Delta型并联机器人，以便对本次设计有更多的了解，帮助解决设计遇到的一些方案、结构设计上的一些问题。本次实习的意义是对并联机构有了足够的认识，了解到了当前Delta型并联机器人技术的发展状况，机器人的应用领域及其给工业上带来的益处。通过这些了解使我对机器人技术更加痴迷，愿意研究该型机器人的一些相关技术使该技术更加成熟能够更广泛应用于生产实践当中。
二、实习时间和地点
因为本次实习条件的限制，本地区内无Delta型并联机器人实物可供实习，故本次实习的地点可选择为网上调研的形式，一方面通过大量查阅相关机器人公司的产品简介和说明书了解机器人的研究状况；另外，通过观看Delta型并联机器人的工作视频，深入了解其工作原理。最终选择了以下十家公司的产品进行了解。
本次实习时间不限定，具体的时间从3月初至四月月底。实习进度随设计进度而定。
三、实习内容
3.1Delta型并联机器人简介
Delta型并联机器人在1985年诞生在瑞士的洛桑联邦理工学院，是由R.clavel提出的，因其基座平台和运动平台都呈现三角形形状而得名。当时工业生产中迫切需要一种小型机器人，用于实现对轻小物件的快速抓取和放置。直到1999年，ABB 开始推广自己的Delta型并联机器人——FlexPicker。近些年来，日本Fanuc公司亦在推广其Delta高速并联机器人——M-3iA。
Delta机器人是一种高速、轻载的并联机器人，通常具有3~4个自由度，可以实现工作空间的XYZ方向的平移以及绕Z轴的旋转运动。该机器人具有重量轻、体积小、运动速度快、定位精确、成本低、效率高等特点，加之配置视觉后能够智能识别、检测物体的优势，主要应用于食品、药品和电子产品等快速分拣、抓取、装配等。
3.2 并联机器人公司及产品
（1）发那科公司
发那科于2009年推出其第一代并联机器人M-1iA，被誉为“发那科拳头机器人1号”，其自重只有12kg到20kg，虽然负载只有0.5kg到1kg，但重复定位精度能达到0.02mm到0.03mm，而且1分钟能完成200个25-200-25(mm)的搬送动作，紧凑、灵活、高速、轻巧的优异性能使其能满足3C电子装配要求。
随后的2010年和2013年，发那科又推出了M-3iA和M-2iA，将最大负载提高到了12kg，采用完全密封的构造以达到防尘防水性能，并且提供符合食品
卫生要求的材料和润滑油，使其能够应用到食品生产中。另外，发那科并联机器人都内置自己的视觉，使得系统运行的兼容性和稳定性更好，调试也更容易、快捷。
在中国市场上，发那科并联机器人凭借其强大的技术服务团队和市场开拓能力已经运用到食品、药品、化妆品、3C电子等行业，其中M-3iA和M-2iA在乳制品和医药生产线上应用较多，而M-1iA主要在3C电子行业发挥较多用途。
（2）爱德普
爱德普是美国最大的工业机器人企业之一，从2009年开始推出4轴结构的并联机器人Quattro系列，是针对高速包装和物料输送的需求而特别设计的。目前，爱德普Quattro并联机器人是唯一获得美国农业协会(USDA)认证的可用于肉类及家禽类处理的并联机器人。
Quattro系列有5种型号，重复定位精度多为0.1mm，最大负载6kg等，负载1kg时每分钟能完成25/305/25mm动作160多个，负载6kg时每分钟能完成25/305/25mm动作130多个。在同类国际品牌中，爱德普并联机器人运行速度是公认最快的。
在中国并联机器人市场上，爱德普Quattro是最早一批的开拓者。2010年爱德普的Quattro并联机器人成功应用于利乐枕装箱生产线上，为并联机器人在乳制品行业的推广树立了榜样。另外，爱德普并联机器人无旋转时最大负载可达15kg，并能保持较快的速度，是竞争对手无法比拟的，这点使其在我国民用炸药搬运领域占有绝对市场份额。
（3）ABB
作为全球最早实现并联机器人产业化的领军者，ABB早在1998年就发布了
专门用于拾料和包装行业的三角式机器人FlexPicker，经过完善形成了目前的FlexPicker家族，即IRB 360系列并联机器人。
IRB 360系列现包括负载为1 kg、3 kg、6 kg和8 kg以及横向活动范围为800 mm、1130 mm和1600 mm等几个型号，重复定位精度都在0.1mm。其中，负载3kg的IRB 360-3做25/305/25 (mm)标准动作时能达到每分钟140多次，负载8kg的IRB 360-8做90/400/90 (mm)标准动作时能达到每分钟65次。另外，IRB 360易于清洁和消毒的不锈钢设计，使其非常适合应用在肉类和奶制品生产线上。
虽然其并联机器人在全球专利权于2012年到期，但并不代表ABB并联机器人因此而失去了优势。因为过去15年中，FlexPicker在拾料和包装方面一直处于领先地位，不仅是在欧洲，在中国也是如此。接下来，ABB的FlexPicker在快速增长的中国市场上仍将领跑于同类产品，虽然单台裸机售价高达30万元。
（4）新松
新松公司自主研发的SRBD系列Delta机器人共7个型号，机械本体结构分碳纤维、铝合金和不锈钢三种系列，全系列机器人均可选配视觉及旋转功能。其中SRBD1600并联机器人，最大负载可达15kg，并且拾放节拍达到每分钟170次，达到国际领先水平。
新松首次公开亮相并联机器人是在2013年5月底的广州国际食品加工、包装机械及配套器材展上。其实在此之前，其就已经完成了多个食品生产企业的交钥匙工程。截至目前，凭借强大的研发、生产、系统集成与工程应用团队，新松公司的并联机器人产品得到了食品加工行业用户的一致好评，产品先后投入到冷饮装箱生产线、饼干装箱生产线、海鲜食品处理机包装系统、面包生产线、人造
钻石生产线等。
与施耐德联手打造出的既适用于中国市场又符合世界标准的并联机器人，或许将是国产机器人在食品生产领域的高端市场上与国外同类产品PK的开始，国内食品出口企业在新建或升级生产线时不再局限于国外并联机器人。
（5）华盛控
深圳华盛控从2011年向市场推出其首款并联机器人，目前其并联机器人已经有3款了。重复定位精度都为0.2mm，工作行程从600mm-1200mm，最大负载为1kg到2kg，满负载时每分钟能实际完成100次标准动作(25/305/25mm)。
目前，华盛控并联机器人凭借其性价比优势，在各种分拣定位工作中非常有竞争力，已经广泛用在食品、药品等行业的分拣、包装生产线上。在经过了3
年的市场检验后，华盛控并联机器人销量开始翻倍增长。
（6）泰勃
德国TreiBoost(泰勃)虽然没有亲自来中国，但其并联机器人经由上海的中国合作伙伴已经在中国市场上耕耘3年多了，而且每年都会参加上海的机器人展。
泰勃并联机器人有2轴和4轴两种。4轴并联机器人重复定位精度都为0.1mm，最大有效负载多为1kg，满负载时每分钟能完成约60个标准动作(25/305/25mm)。2轴并联机器人重复定位精度为0.1mm，最大有效负载达30kg，负载25kg时每分钟能完成约20次200/ 500 /300mm动作。
国内组装的负载3kg的泰勃并联机器人单台裸机售价15万元，在同类国际品牌中具有很强的性价比优势。目前泰勃机器人在食品、包装、建材行业已经积累了很多成熟案例，如国内知名的乳品、方便面、巧克力、冷冻产品、纸巾等企
业的生产线都有泰勃并联机器人的身影。
（7）广州数控
广州数控从2011年开始推出自主研发的并联机器人C3-1100，目前其并联机器人已经有3个型号C3-1100、C4-800和C4-1000，最大负载都为3kg，重复定位精度0.1mm，负载1Kg时每分钟能完成150多次标准动作
(25/305/25mm)。单台裸机售价在18万左右，目标市场是电子、轻功、食品以及医药行业的高速分拣、包装工作。
目前广州数控并联机器人在医药、包装等行业积累了丰富经验，能够为多个行业客户提供交钥匙工程。为了让用户不仅省心而且用得放心，广州数控对其并联机器人稳定性方面作出承诺，负载1kg无故障运行50000小时。
图3.1 广州数控图3.2 BR-2-Delta-R400 （8）博美德
深圳博美德于2012年推出其首款并联机器人，目前其并联机器人主要有
R400和R800两款。R400最大负载1kg，重复定位精度0.1mm，满负载时每分钟能完成200多个25/400/25mm动作，自重只有34kg。R800最大负载2kg，
零件的设计与选型 1 定平台的设计 定平台又称基座，在结构中属于固定的，具体的参数见图一，厚度20cm。定 平台的等效圆半径为210mm。材料选用铸铁，铸造加工，开口处磨削加工保证精度。最后进行打孔的工艺。 图一定平台设计图
具体参数为长* 厚* 宽：880mm*10mm*20mm。孔的参数为φ10*10mm。材料用铝合金，设计为杆式，质量小，经济，同时也满足载荷条件。 图二驱动杆的设计图 3 从动杆的设计 具体参数为长* 宽* 高：620*20*10mm。孔参数为φ10*10mm。材料选用铝合金。 图三从动杆的设计图
参数如下图，考虑到重量因素，采用铝合金，切削加工。动平台的等效圆半径为50mm，分布角为21.5°。 图四动平台的设计图 5 链接销的设计 45号钢，为主动杆和定平台的连接销：φ9*66mm。
6 球铰链的选型 目前，大多数的Delta机构的主动杆与从动杆的链接方式为球铰链的链接。球型连接铰链是用于自动控制中的执行器与调节机构的连接附件。它采用了球型轴承结构具有控制灵活、准确、扭转角度大的优点，由于该铰链安装、调整方便、安全可靠。所以，它广泛地应用在电力、石油化工、冶金、矿山、轻纺等工业的自动控制系统中。球铰链由于选用了球型轴承结构，能灵活的承受来自各异面的压力。本文选用球铰链设计，是主要因为球铰链的可控性，以及结构简单，易于装配。且有很好的可维护性。 本文选用了伯纳德的SD 系列球铰链，相对运动角为60°。 7 垫圈的选型 此处我们选用标准件。GB/T 97.1 10‐140HV ，10.5*1.6mm。 8 电机的选型 本设计的Delta 机器人，主要面向工业中轻载的场合，比如封装饼干等。因此，以下做电动机的选型处理。 由于需要对角度的精确控制，因此决定选用伺服电机。交流伺服电机有以下特点：启动转矩大，运行范围广，无自转现象，正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立
一、Delta并联机器人 1. Delta并联机器人概述 Delta机器人属于高速、轻载的并联机器人，一般通过示教编程或视觉系统捕捉目标物体，由三个并联的伺服轴确定抓具中心（TCP）的空间位置，实现目标物体的运输，加工等操作。Delta机器人主要应用于食品、药品和电子产品等加工、装配。Delta机器人以其重量轻、体积小、运动速度快、定位精确、成本低、效率高等特点，正在市场上被广泛应用。 2. Delta并联机器人特点 Delta机器人是典型的空间三自由度并联机构，整体结构精密、紧凑，驱动部分均布于固定平台，这些特点使它具有如下特性： 承载能力强、刚度大、自重负荷比小、动态性能好。 并行三自由度机械臂结构，重复定位精度高。 超高速拾取物品，一秒钟多个节拍。 3. Delta并联机器人应用系统 Delta并联机器人应用系统主要由三个部分组成：机器人、输送线及机器人安装框架。其布局如下图1。 3.1 组成 机器人由基板、电机罩、旋转轴、主机械臂、副机械臂、抓具中心等组成，如下图2所示。 图1 Delta机器人整体布局图2 Delta机器组成图3 Delta机器人输送装置3.2 输送线 机器人配套输送线采用电机输送带方式，输送线如图3所示。通过机器人视觉系统定位与输送线编码器反馈位置的方式，实现机器人对目标工件的位置、姿态识别和准确抓取。根据节拍与现场需要，可并行多条输送线同时操作。
3.3 机器人安装框架 机器人安装框架用来固定机器人机构，其结构及安装方式根据现场应用进行定制。 4. Delta并联机器人工作空间 Delta机器人的工作空间由主机械臂及副机械臂的长度、动平台与静平台半径，以及主动臂活动角度范围这几个参数来确定。以负载为一公斤的delta机器人工作空间为例，如下图所示。 5. Delta并联机器人运动轨迹 Delta机器人基本的运动轨迹如下图，由S1、S2、S3构成门字形的三部分轨迹组成，分别为拾取、平移、放置三个阶段。 Delta机器人进行抓取目标工件时主要以走门字形运动轨迹，也可根据不同的应用要求，规划不同的运动轨迹。 6. Delta并联机器人产品用途 各类食品包装生产线；药品分拣、收集；电子行业：电路板焊接；轻质产品的包装及加工装配。
毕业实习报告 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化班级：机自XXX班 学号：1108030454 学生姓名：XXXXXX 指导教师：XXXXXX 2015年5月25日
目录 一、实习目的及意义 (1) 二、实习时间和地点 (1) 三、实习内容 (1) 3.1 Delta型并联机器人简介 (1) 3.2 并联机器人公司及产品 (2) 3.3 Delta型并联机器人工作原理 (8) 3.4 Delta型并联机器人组成 (9) 3.4.1硬件结构 (9) 3.4.2驱动控制系统 (10) 3.4.3视觉识别系统 (11) 3.4.4软件控制系统 (12) 四、实习体会与总结 (13)
一、实习目的及意义 本次实习在毕业设计过程中进行，目的是为了更加进一步的了解Delta型并联机器人，以便对本次设计有更多的了解，帮助解决设计遇到的一些方案、结构设计上的一些问题。本次实习的意义是对并联机构有了足够的认识，了解到了当前Delta型并联机器人技术的发展状况，机器人的应用领域及其给工业上带来的益处。通过这些了解使我对机器人技术更加痴迷，愿意研究该型机器人的一些相关技术使该技术更加成熟能够更广泛应用于生产实践当中。 二、实习时间和地点 因为本次实习条件的限制，本地区内无Delta型并联机器人实物可供实习，故本次实习的地点可选择为网上调研的形式，一方面通过大量查阅相关机器人公司的产品简介和说明书了解机器人的研究状况；另外，通过观看Delta型并联机器人的工作视频，深入了解其工作原理。最终选择了以下十家公司的产品进行了解。 本次实习时间不限定，具体的时间从3月初至四月月底。实习进度随设计进度而定。
摘要 近些年，delta机器人越来越得到大多数人的关注，并逐渐开始在工业上得到成熟的应用。与串联机器人相比，并联机器人有很大优势。其中之一就是可以把电机固定在基座上，这样就可以减轻机器机构上的重量。当需要直接驱动时，把电机固定在基座上是一个必要的田间。因此，并联机器人非常适合直接驱动的情况。并联机器人的另一个优点就是他的刚度很高，这些特征可以得到更多的精准度和更快的操作。Delta机器人是其中非常重要的一种。 在本书中，介绍了并联机器人的产生特点及应用。计算了机器人的自由度，位置正反解，并分析了它的空间奇异形位。还通过分析比较几种控制器和方案，选择其中最适合的方案。并设计了delta机器人的控制电路，并详细介绍它的控制器功能。 关键词：并联机构位置反解步进电机结构设计
燕山大学本科生毕业设计（论文） Abstract In recent years ,increased interest in parallel robots has been observed..Parallel robots possess a number of advantages when compored to serial arms, The most importantone is certainly the possibility to keep the motors fixed into the base ,thus allowing a large reduction of the robot structure’s active mobile mass.keeping the motors on the robot base is a requairment when direct-drive is used ,thus ,parallel robots are well suited to direct-drive actuation.Another advantage of parallel robots is their high rigiditg.these features allow more precise and much faster mani pulations. The delta parallel robot is very famous among them. In this paper,the historyapplication character of the parallel robots are introduced .And I compted the degree of free of the parallel robot,analysis the singular position. The position solution and position inverse solution too. At last, there are several methords of controlling. And I choice one of then which is better suited to this robot. This method will be introduced latter. Key word:parallel delta, position inverse solution , singular position
第三章Delta并联机器人的插补研究 （一）引言 数控系统从一条已知起点和终点的曲线上自动进行“数据点密化”的工作，将连续的轨迹细化为微小的直线段，这就是插补。根据加工程序中有限的坐标点，运用相应的算法，在已知的坐标点之间产生一系列的坐标点数据，再将数据点转化为相应的脉冲，从而在加工时对各坐标轴进行脉冲分配，使机床加工出符合要求的轮廓曲线。 （二）插补原理分析 目前普遍应用的插补算法可分为两大类：基准脉冲插补和数据采样插补。 基准脉冲插补又称脉冲增量插补或行程标量插补。该插补算法的特点是每进行一次插补运算就会产生一个坐标增量，最后再以脉冲数的方式输出给驱动电机。基准脉冲插补在插补计算过程中不断向各个驱动轴发送进给脉冲，从而实现预定轨迹的插补。基准脉冲插补方法有：逐点比较法、数字积分法、比较积分法、矢量判断法、最小偏差法、数字脉冲乘法器法等[5]。由于只有加法和移位，因此基准脉冲插补的实现相对比较简单。 数据采样插补又称为时间标量插补或数字增量插补。该插补算法的特点是数控装置产生的不是单个脉冲，而是标准的二进制数字。其采用的是时间分割的方法，根据程序的进给速度，将轮廓曲线分割为采样周期性的进给步长，即用弦线或割线逼近轮廓轨迹。通常有以下几种方法：直线函数法、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分插补法、双数字积分插补法[5]。 逐点比较法的原理是：计算机在加工轨迹过程中，采用逐点计算进给步长和判别加工偏差以控制坐标进给方向，从而按规定的轨迹加工出合格的零件。这种插补方法的特点在于机床每走一步都要进行四个步骤，即： 第一步，偏差判别：判别加工点对轨迹的偏差位置，然后下一步进给的方向； 第二步，进给：控制工作台进给一步，加工的轨迹向规定的轨迹靠拢，缩小偏差； 第三步，偏差计算：计算下一个加工点相对轨迹的偏差，为一下步的方向判别做准备； 第四步，终点判断：判断是否到达程序规定的加工终点。如到达终点，则停止插补，否则再回到第一步。如此不断的重复，就能加工出的轮廓。
本科毕业设计（论文） Delta并联机器人系统总体设计 燕山大学 2012年 6月
本科毕业设计（论文）Delta并联机器人系统总体设 计 学院（系）：里仁学院 专业： 08 机电3班 学生姓名 学 指导教师： 答辩日期： 2012年6月
燕山大学毕业设计(论文)任务书
摘要 摘要 近些年，delta机器人越来越得到大多数人的关注，并逐渐开始在工业上得到成熟的应用。与串联机器人相比，并联机器人有很大优势。其中之一就是可以把电机固定在基座上，这样就可以减轻机器机构上的重量。当需要直接驱动时，把电机固定在基座上是一个必要的田间。因此，并联机器人非常适合直接驱动的情况。并联机器人的另一个优点就是他的刚度很高，这些特征可以得到更多的精准度和更快的操作。Delta机器人是其中非常重要的一种。 在本书中，介绍了并联机器人的产生特点及应用。计算了机器人的自由度，位置正反解，并分析了它的空间奇异形位。还通过分析比较几种控制器和方案，选择其中最适合的方案。并设计了delta机器人的控制电路，并详细介绍它的控制器功能。 关键词：并联机构位置反解步进电机结构设计
燕山大学本科生毕业设计（论文） Abstract In recent years ,increased interest in parallel robots has been observed..Parallel robots possess a number of advantages when compored to serial arms, The most importantone is certainly the possibility to keep the motors fixed into the base ,thus allowing a large reduction of the robot structure’s active mobile mass.keeping the motors on the robot base is a requairment when direct-drive is used ,thus ,parallel robots are well suited to direct-drive actuation.Another advantage of parallel robots is their high rigiditg.these features allow more precise and much faster mani pulations. The delta parallel robot is very famous among them. In this paper,the historyapplication character of the parallel robots are introduced .And I compted the degree of free of the parallel robot,analysis the singular position. The position solution and position inverse solution too. At last, there are several methords of controlling. And I choice one of then which is better suited to this robot. This method will be introduced latter. Key word:parallel delta, position inverse solution , singular position
新松Delta机器人 潍坊大世自动化装备有限公司是新松机器人股份有限公司机器人产品在华北地区的售后服务代理商。 一、Delta机器人概述 Delta机器人属于高速、轻载的并联机器人，一般通过示教编程或视觉系统捕捉目标物体，由三个并联的伺服轴确定抓具中心（TCP）的空间位置，实现目标物体的运输，加工等操作。Delta机器人主要应用于食品、药品和电子产品等加工、装配。Delta机器人以其重量轻、体积小、运动速度快、定位精确、成本低、效率高等特点，正在市场上被广泛应用。 二 Delta机器人特点 Delta机器人是典型的空间三自由度并联机构，整体结构精密、紧凑，驱动部分均布于固定平台，这些特点使它具有如下特性： 承载能力强、刚度大、自重负荷比小、动态性能好。 并行三自由度机械臂结构，重复定位精度高。 超高速拾取物品，一秒钟多个节拍。 三 Delta机器人应用系统 Delta机器人应用系统主要由三个部分组成：机器人、输送线及机器人安装框架。其布局如下图。 1 机器人 机器人由基板、电机罩、旋转轴、主机械臂、副机械臂、抓具中心等组成，如下图所示。
2 输送线 机器人配套输送线采用电机输送带方式，通过机器人视觉系统定位与输送线编码器反馈位置的方式，实现机器人对目标工件的位置、姿态识别和准确抓取。根据节拍与现场需要，可并行多条输送线同时操作。
3 机器人安装框架 机器人安装框架用来固定机器人机构，其结构及安装方式根据现场应用进行定制。 四机器人工作空间 Delta机器人的工作空间由主机械臂及副机械臂的长度、动平台与静平台半径，以及主动臂活动角度范围这几个参数来确定。以负载为一公斤的delta机器人工作空间为例，如下图所示。