六轴机械臂控制系统设计及仿真-机械毕业设计资料

3.0 闻远设计 2025-11-11 76 4 1MB 33 页 15光币

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1.1 六轴机械臂控制系统设计及仿真

摘要工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进

技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。目前，工业机器人主要承担着强干扰恶劣环境

中重复性并且劳动强度极大的工作。

本文通过对六轴工业机械手相关技术的学习和研究，完成六轴工业机械手的结构设计及

控制系统的二次开发。首先是拟定出六轴工业机械手整体结构的设计方案并展开设计，具体

是确定机械手各关节轴的轴长尺寸。其次重点研究伺服驱动系统，具体完成  闭环控制传

递函数。最后结合仿真实验六轴工业机械手，在熟悉控制程序设计及调试操作的基础上对其

二次开发。具体开发内容是结合不同末端执行器弧焊任务。

机器人技术属于具有前瞻性、战略性的高技术领域。机器人作为智能制造的重要体现，

其技术水平直接反映工业自动化程度。开展结构设计和动作的控制系统开发，可培养分析问

题、解决问题能力和机电综合设计能力，有一定的创新性和设计实践意义。

关键词：六轴机械手；闭环控制；控制系统； 控制

1.2

Design and Simulation of the Control System for a Six-Axis Robotic Arm

Abstract Industrial robots represent critical automated equipment in modern manufacturing,

integrating multidisciplinary advanced technologies spanning mechanical engineering, electronics,

control systems, computer science, sensors, and artificial intelligence. Currently, they primarily

undertake highly repetitive and labor-intensive tasks in harsh environments with strong interference.

This paper focuses on the structural design and control system redevelopment of a six-axis

industrial manipulator through theoretical study and technological investigation. The

implementation comprises three main phases: First, formulating and executing the overall structural

design scheme, specifically determining the axial length parameters for each joint shaft. Second,

conducting in-depth research on servo drive systems, particularly completing the PID closed-loop

control transfer function. Finally, performing secondary development through simulation

experiments of the six-axis manipulator, based on proficiency in control program design and

debugging operations. The core development objective involves adapting the system for arc welding

tasks with diverse end-effectors.

As a strategically significant and forward-looking high-tech domain, robotic technology directly

reflects industrial automation levels and serves as a crucial manifestation of intelligent

manufacturing. The execution of structural design and motion control system development

cultivates comprehensive capabilities in problem analysis, solution implementation, and

electromechanical integrated design, demonstrating notable innovation and practical engineering

significance.

Keywords: six-axis manipulator ；closed-loop control； control system ；Proportional-

Integral-Derivative contro

 1  
目    录
1 
绪论.............................................................................................................................................2
1.1 工业机器人国内外发展现状................................................................................................2
1.2 工业机器人发展趋势............................................................................................................3
1.3 设计的主要内容....................................................................................................................5
2 
六轴工业机械手整体结构设计.................................................................................................5
2.1 机械手的设计参数................................................................................................................5
2.2 机械手的传动方案................................................................................................................7
2.3 焊枪弧焊轨迹模仿任务........................................................................................................8
工具坐标系的设定..........................................................................................................8
控制柜 IRC5 选择外设及其接口................................................................................11
机械手控制系统的程序设计及调试............................................................................12
2.4 基本模型的参数化设计......................................................................................................14
2.5 伺服电机和减速器的选型计算..........................................................................................15
选型方法........................................................................................................................15
六轴工业机械手末端轴 6的电机及减速器的选型计算............................................17
六轴工业机械手轴 1、4 的电机及减速器的选型计算.............................................18
六轴工业机械手 2、3、5 轴的电机及减速器的选型计算..........................................19
3 
六轴工业机械手控制系统设计...............................................................................................22
3.1 控制系统的硬件结构..........................................................................................................22
3.2 机械手的伺服控制系统......................................................................................................23
PD 控制系统...................................................................................................................24
PID 控制系统..................................................................................................................25
4 
结论...........................................................................................................................................26
参 考 文 献.................................................................................................................................28
致谢...............................................................................................................................................29
2 绪论
机械手在工业上应用越来越广泛，工业 的重要环节之一是确保加工前后序环节的自动

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标签： #设计 #机械毕业设计资料 #毕业设计资料

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11.1六轴机械臂控制系统设计及仿真摘要工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。目前，工业机器人主要承担着强干扰恶劣环境中重复性并且劳动强度极大的工作。本文通过对六轴工业机械手相关技术的学习和研究，完成六轴工业机械手的结构设计及控制系统的二次开发。首先是拟定出六轴工业机械手整体结构的设计方案并展开设计，具体是确定机械手各关节轴的轴长尺寸。其次重点研究伺服驱动系统，具体完成闭环控制传递函数。最后结合仿真实验六轴工业机械手，在熟悉控制程序设计及调试操作的基础上对其二次开发。具体开发内容是结合不同末端执行器弧焊任务。机器人技术...

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