目前机器人在生产实际中应用越来越广泛,但绝大多数机器人的结构都是封闭式的,如采用专用的计算机、专用的机器人语言等。传统的结构大大地限制了机器人的进一步研究和应用。因此,我们研制的SCARA教学机器人采用开放式的结构,表现在:硬件控制器采用“工控PC机+自制运动控制卡的结构”。软件环境是基于Windows2000的操作系统,采用Visual C++6.0作为软件开发平台。在开放式结构设计思想的指导下,本文进行了相关关键技术研究。 本文在对SCARA教学机器人结构分析的基础上,运用D-H方法对SCARA教学机器人进行了的运动学分析,并采用关节空间法和笛卡儿空间法详细规划了机器人的运动轨迹,在充分研究了开放式机器人的体系结构的基础上,给出了SCARA教学机器人控制系统的软硬件模式,开发了基于PC机ISA总线的运动控制器,该控制器可以同时控制四个伺服或步进电机。开发了一套基于WINDOWS具有交互式界面及开放式结构的控制软件,该控制软件利用Visual C++便于底层访问控制的优势,通过动态链接库(DLL)编写运动控制函数直接对硬件接口进行访问,同时将面向对象编程的VC环境和具有强大的矩阵运算、符号推导和绘图等功能的Matlab数学系统环境进行了有机地结合,既减轻了纯VC编程的工作量和高度的难度,又提高了计算的精度和可靠性。采用了VC和Matlab之间的引擎调用技术,实现了VC和Matlab之间的数据交换,使仿真过程可以脱离Matlab仿真平台而独立运行。由于软硬件的开放式结构,用户或第三方可方便地进行二次开发,扩充其应用功能。本课题研究的内容已经运用到教学中,对于机器人的教学和研究都起到了很好的作用。