SCARA型机器人是一种与其他机械或电子设备相结合使用的平面装配机器人,具有高速、高精度、柔性好等优点。它广泛应用于机械、电子、汽车等产业方面,主要实现产品的自动装配、检测、焊接等相关工作。随着我国机电产业的蓬勃发展,相应地带动了自动装配产业的发展,其中SCARA机器人也承担了更多的装配任务。SCARA机械臂末端执行器的定位精度在自动装配领域中具有非常重要的意义,影响着装配体的可靠性。因此,提高SCARA机器人机械臂末端执行器定位精度的研究就显得尤为重要。影响末端执行器精度的因素有很多,但是其中影响因素最重要的是机械结构的设计和视觉处理技术这两部分。机械结构方面:首先阐述了仿生学基础理论,分析了茎秆和叶脉的结构特点和几何形状,以截面为T型的机械臂加强筋结构为研究对象,根据叶脉特征设计了仿生I型和茎秆-叶脉混合特征设计了仿生II型;然后利用Proe/E软件建立了小臂的三维建模,并导入ANSYS Workbench软件中进行了静力学分析、模态分析和比刚度效能分析,根据仿真结果确定了最优的仿生设计模型即仿生II型,并根据优化数值模型对仿生II型的环形尺寸进行了多目标优化;最后进行了SCARA机器人末端执行器低速和高速的重复定位精度试验,试验验证了仿生II型结构的合理性,以及该结构使末端执行器重复定位精度提高到0.015mm。视觉处理方面:针对某款运用仿生设计的SCARA机械臂的马达-垫圈装配设备开展了视觉处理技术研究。首先阐述了马达-垫圈装配设备的工作流程,根据马达和垫圈尺寸小、反光强的特点选择了蓝光、同轴光照射的LED灯和具有CMOS感光芯片的Basler ac A2500.14gm Gig E相机;其次根据相机非线性标定算法求取了相机内、外参数和畸变系数,根据手眼标定算法求取了相机相对于机械臂末端执行器的变换矩阵;然后对末端执行器采集的马达和垫圈图像进行了图像处理,并基于垫圈和马达的模板特征进行了垫圈圆心和马达圆心的识别和定位,根据马达模具的几何形状提出了一种基于拍三次马达图像的马达坐标计算方法;最后进行了末端执行器定位精度控制试验,验证了基于拍三次马达图像的马达坐标计算方法的可行性,该方法可使末端执行器最大装配精度由0.2259 mm提升到0.1526mm。综上,机械结构的仿生设计和基于拍三次图像的马达坐标计算方法都提高了SCARA机器人末端执行器的定位精度,为后续的SCARA机器人优化和视觉处理提供了一定的理论支持和技术支持。