六自由度串聯(lián)機(jī)械手,自由度,串聯(lián),串連,機(jī)械手 xxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 在今天的大規(guī)模制造業(yè)中，大型制造企業(yè)在工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要成員，并逐漸被確認(rèn)今天的自動(dòng)化生產(chǎn)線，該公司已通過(guò)。技術(shù)和應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人，在一定程度上，目前，它是一種工業(yè)機(jī)器人焊接，涂裝，搬運(yùn)和堆放，以及其主要負(fù)責(zé)復(fù)制和偉大的工作等勞動(dòng)密集型工作，以反映自動(dòng)化水平的行業(yè)一般狀態(tài)，這將是教育和播放模式。 在本文中，工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的沖壓設(shè)備及材料運(yùn)輸?shù)淖杂?，六度。首先，機(jī)器人臂，所述機(jī)器人臂結(jié)構(gòu)，一個(gè)合適的傳輸模式中，驅(qū)動(dòng)模式的基本設(shè)計(jì)，選擇內(nèi)置機(jī)器人平臺(tái)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，本文中，包括數(shù)據(jù)采集卡和伺服放大器的選擇，控制軟件可靠性和控制系統(tǒng)的機(jī)器人端子板電路，反饋和反饋組件選擇，設(shè)計(jì)和控制軟件的設(shè)計(jì)的安全性設(shè)計(jì)中，我們集中關(guān)于提高機(jī)器人的過(guò)程中，以及操作的最終目標(biāo)包括：關(guān)節(jié)伺服控制和制動(dòng)問(wèn)題，監(jiān)測(cè)所述機(jī)器人，所述機(jī)器人移動(dòng)實(shí)時(shí)每個(gè)關(guān)節(jié)的教學(xué)計(jì)劃，和上游節(jié)目固定，設(shè)置參考點(diǎn)和參考點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：機(jī)器人，示教編程，伺服，制動(dòng) ABSTRACT In modern large-scale manufacturing, enterprises, production efficiency improves, in order to ensure product quality, pay much attention to the degree of automation of the production process. An important component of automated production lines, industrial robots, increasingly recognizes the company, it has been adopted. Application of the technical level and industrial robots, industrial automation, and reflects a certain national level, at present, such as, JOPS, is a major cause of spray transport and welding industrial robot handling, usually repeated and high are taking the work ability, we have most of the robot is working on playback. In this article, industrial robots, it has a four-degree-of-freedom by a punch that is used to carry the material and design. First, arm, based on my design of the end effector of the arm and the robot structure, then to build the mechanical structure of the robot, and then select the appropriate drive system and transmission system. Based on this, I is a data acquisition card, a servo control, including the design and selection of the control software of the feedback method and terminal circuit cards, to design the control system of the robot. During the operation of the control software, we will pay attention to the safety and reliability of the robot. Each joint movement monitoring real-time broadcast programs included in order to achieve the ultimate goal is to change the servo control and brake joints and online programs, to set the reference point and the reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake 目 錄 第1章 緒論…………………………………………………………………… 3 1.1 機(jī)器人概述…………………………………………………………… 4 1.2 機(jī)器人的歷史、現(xiàn)狀………………………………………………… 4 1.3 機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)…………………………………………………… 4 第2章 六自由度串聯(lián)機(jī)械手設(shè)計(jì)…………………………………………………3 2.1自由度及關(guān)節(jié)…………………………………………………………… 4 2.2 基座及連桿設(shè)計(jì)與校核……………………………………………… 4 2.2.1 基座……………………………………………………………… 7 2.2.2 大臂……………………………………………………………… 7 2.2.3 小臂……………………………………………………………… 7 2.2.3 軸承座受力分析………………………………………………… 7 2.3 機(jī)械手的設(shè)計(jì)……………………………………………………………4 2.4 驅(qū)動(dòng)方式…………………………………………………………………4 2.5 傳動(dòng)方式…………………………………………………………………4 第3章 控制系統(tǒng)硬件……………………………………………………………4 3.1 控制系統(tǒng)模式的選擇……………………………………………………4 3.2 控制系統(tǒng)的搭建……………………………………………………… 4 3.2.1 工控機(jī)……………………………………………………………4 3.2.2 數(shù)據(jù)采集卡………………………………………………………4 3.2.3 伺服放大器………………………………………………………4 3.2.4 端子板…………………………………………………………… 4 3.2.5電位器及其標(biāo)定………………………………………………… 4 3.2.6電源……………………………………………………………… 4 第4章 控制系統(tǒng)軟件………………………………………………………… 4 4.1預(yù)期的功能…………………………………………………………… 4 第5章 總結(jié)……………………………………………………………………… 4 5.1 所完成的工作………………………………………………………… 4 5.2 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)……………………………………………………………… 4 5.3 誤差分析……………………………………………………………… 4 5.4 可以繼續(xù)探索的方向………………………………………………… 4 致 謝……………………………………………………………………………… 4 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 4 第1章 緒論 1.1 機(jī)器人概述 在現(xiàn)代工業(yè)中，機(jī)械化的生產(chǎn)工藝和自動(dòng)化已經(jīng)成為一個(gè)突出的主題?；瘜W(xué)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化的連續(xù)性，已原則上解決。然而，在機(jī)械行業(yè)，加工，裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機(jī)床，是大量生產(chǎn)的自動(dòng)化的一種有效方式。這是為了解決多品種小批量，使自動(dòng)化生產(chǎn)，是程控機(jī)，數(shù)控機(jī)床，加工中心或其他自動(dòng)機(jī)器的重要途徑。但是，本身切割，機(jī)加工，運(yùn)輸，組裝，以及在除了許多其他操作，和本機(jī)的存在，以促進(jìn)。該機(jī)器人應(yīng)用，這些機(jī)械化似乎奠定了良好的基礎(chǔ)。 “工業(yè)機(jī)器人”（工業(yè)機(jī)器人）：自動(dòng)采集的獨(dú)立性，以及設(shè)備處理元件，操作工具（家用或工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人被稱為通用型）也被稱為最具程序變量（ED）的。 機(jī)器人，身體機(jī)能是上部固定自動(dòng)化的順序。簡(jiǎn)單的機(jī)器人，結(jié)構(gòu)，成本低，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，也有很多的功能，具有適應(yīng)性差了。目前，中國(guó)已經(jīng)統(tǒng)稱特種機(jī)器人機(jī)器人等，與這些產(chǎn)業(yè)機(jī)器被稱為萬(wàn)能機(jī)器人功能相關(guān)。 即，在工件的機(jī)械機(jī)器人某處，或它是操縱工件，這取決于指定的要求代替工作位置的所用的作業(yè)。 機(jī)器人一般分為三類。最初，這個(gè)研究的目的是，它不要求一個(gè)普遍機(jī)器人手動(dòng)干預(yù)。它可以被編程以執(zhí)行被獨(dú)立地指定要被處理的必要的任務(wù)，它不屬于該主機(jī)設(shè)備。傳統(tǒng)的機(jī)械和物理性能，以及超出了通常的機(jī)器，除了三元智能存儲(chǔ)設(shè)備。第二類是需要人工操作稱為操作系統(tǒng)（機(jī)器人）。因此，數(shù)月到通過(guò)操作機(jī)搜索，原子軍事，第一原點(diǎn)執(zhí)行某些操作，以操作機(jī)器人使用無(wú)線電信號(hào)被開(kāi)發(fā)。鍛造產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)也是專家，就屬于這一類。第三類，專業(yè)機(jī)器人，自動(dòng)機(jī)和全自動(dòng)生產(chǎn)線，其主要附屬公司，相當(dāng)于轉(zhuǎn)崗裝載機(jī)。該機(jī)器人中，通常，以驅(qū)動(dòng)是由被稱為“機(jī)器人”的外國(guó)主機(jī)托管服務(wù)。除了少數(shù)例外，工作方案，他們一般都是固定，是一個(gè)私有的。 該機(jī)器人還包括一個(gè)主體，一個(gè)機(jī)器人，緊湊的節(jié)省空間，也能夠劃分鉸接最大相對(duì)工作區(qū)的結(jié)構(gòu)，并且在許多不同的類型，一些這些機(jī)器人的最常用幾左右是基于旁路的數(shù)目，這是部分疾病的身體世界著名的機(jī)器人的功能結(jié)構(gòu)，都采用了這種組織形式的機(jī)器人的。 最簡(jiǎn)單的，拿起東西像人的機(jī)器人，具有相同的基本條件是，被劫的金融機(jī)構(gòu)，它移動(dòng)的手腕，手臂，關(guān)節(jié)等部位這是 - 致動(dòng)器。如肌肉驅(qū)動(dòng)臂 - 發(fā)送。它可以包括一個(gè)控制系統(tǒng)，例如用于腦和手的運(yùn)動(dòng)的命令。確定機(jī)器人的性能，這些系統(tǒng)的性能。三個(gè)部分，驅(qū)動(dòng)器和控制系統(tǒng)，其中，被構(gòu)造 - 在一般情況下，正常執(zhí)行的機(jī)器人，它是由驅(qū)動(dòng)，如圖 1-1 所示。 圖1-1 機(jī)器人的一般組成 不僅為現(xiàn)代智能機(jī)器人，智能系統(tǒng)，主要是傳感設(shè)備，視頻設(shè)備，是語(yǔ)音識(shí)別設(shè)備。它識(shí)別出對(duì)象，以避免障礙物，在如在本研究中可以在機(jī)器人的觸覺(jué)設(shè)備，致力于提供機(jī)器人的“眼睛”。另一個(gè)組件不或?yàn)闄C(jī)器人，以形成一個(gè)機(jī)器人，它不是它們的簡(jiǎn)單疊加在一起。不僅為了實(shí)現(xiàn)對(duì)所期望的機(jī)器人的功能實(shí)現(xiàn)的，是本之間的機(jī)器人的不同部分，彼此影響的相互制約。它們之間的關(guān)系如圖1-2 所示。 圖1-2 機(jī)器人各組成部分之間的關(guān)系 機(jī)械機(jī)器人系統(tǒng)由執(zhí)行器和驅(qū)動(dòng)器 - 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件。系統(tǒng)中，必要的任務(wù)的力來(lái)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) - 機(jī)器人來(lái)執(zhí)行對(duì)這些實(shí)體的任務(wù)將通過(guò)正常的鏈路和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)組合物。驅(qū)動(dòng)器 - 傳輸，包括傳輸和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。每個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便提供必要的動(dòng)力，傳動(dòng)系被轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)力或扭矩的驅(qū)動(dòng)力，以滿足關(guān)節(jié)扭矩和每個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)的需要。機(jī)械系統(tǒng)，一些在機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和由三部分組成的控制系統(tǒng)的文獻(xiàn)。機(jī)械系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的紙張的一部分，被稱為作業(yè)機(jī)械（機(jī)器人）。 1.2 機(jī)器人的歷史、現(xiàn)狀 首先，我們開(kāi)始發(fā)展從美國(guó)的機(jī)器人。美國(guó)公司1958年的控制，開(kāi)發(fā)了第一個(gè)機(jī)器人。連接，工作時(shí)將其結(jié)構(gòu)的特征在于，一個(gè)長(zhǎng)臂旋轉(zhuǎn)體，有必要采取螺線管機(jī)構(gòu)的另一種結(jié)束，控制系統(tǒng)是課的類型。 日本是一個(gè)工業(yè)機(jī)器人增長(zhǎng)最為迅速，將適用該國(guó)大部分地區(qū)。自1969年以來(lái)，美國(guó)已經(jīng)推出了兩款典型的機(jī)器人正在積極從事機(jī)器人研究。 大部分工業(yè)機(jī)器人的可主要取決于手動(dòng)控制，是第一代。開(kāi)環(huán)控制方式，相比于沒(méi)有識(shí)別，改進(jìn)的方向是降低成本，是最有可能提高精度。 第二代機(jī)器人具有加強(qiáng)其發(fā)展。同時(shí)，這也是賦予的能力，你聽(tīng)，微電腦控制系統(tǒng)，視覺(jué)，觸覺(jué)能力。該研究安裝各種傳感器用于檢測(cè)反饋，機(jī)器人有感覺(jué)功能。 第三代機(jī)器人（機(jī)器人），它可以在任務(wù)獨(dú)立操作。這是，以保持與計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備的接觸，是發(fā)展成逐漸柔性制造系統(tǒng)FMS的重要組成部分（柔性制造系統(tǒng)）和柔性制造單元FMC（柔性制造單元）。 - 中國(guó)開(kāi)始發(fā)展工業(yè)機(jī)器人等5或更高版本的日本 - 因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人的發(fā)展緩慢不是六年，為各種原因，和。目前，中國(guó)是引進(jìn)，模仿，改編，以及通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，從國(guó)外引進(jìn)計(jì)劃，開(kāi)始了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人，它將會(huì)得到快速發(fā)展。 1.3機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì) 在現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，機(jī)器人的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力，進(jìn)一步，為了提高手工生產(chǎn)效率的生產(chǎn)和柔性制造系統(tǒng)和靈活的生產(chǎn)設(shè)備，結(jié)合了機(jī)器人，改變機(jī)器的當(dāng)前狀態(tài)特別是如果你想，它已得到增強(qiáng)。那么，整個(gè)現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人，具有以下趨勢(shì)。運(yùn)動(dòng)精度和A的移動(dòng)速度），則增加重量，空間，機(jī)器人，各種機(jī)器人，控制模塊的機(jī)械模塊，以促進(jìn)結(jié)構(gòu)上不同的機(jī)器人檢測(cè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。 二），以確保新的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用程序，如微致動(dòng)器，不同類型的建立的發(fā)展的準(zhǔn)確性。更自由地發(fā)展的多關(guān)節(jié)臂和手指。適應(yīng)不同的情況下，走所有類型的顯影機(jī)器人， 這樣的外部觸覺(jué)，視覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)，味覺(jué)，和測(cè)距傳感器，對(duì)周圍環(huán)境獲得的位置信息，傳感器和感測(cè)元件，如狀態(tài)信息，各種類型的模式識(shí)別的傳感器信息的一個(gè)目的，完成國(guó)III）開(kāi)發(fā)測(cè)試。使用專家系統(tǒng)來(lái)解決這些問(wèn)題，行動(dòng)計(jì)劃，比較該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制。 第2章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹及機(jī)械手的設(shè)計(jì) 2.1自由度及關(guān)節(jié) 圖1 該機(jī)器人有6個(gè)自由度，即腰部關(guān)節(jié)，肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)接頭的;和機(jī)器人用于保持的材料。 2.2基座及連桿設(shè)計(jì)與校核 2.2.1 基座 底座是支撐整個(gè)機(jī)器人本體。以保證機(jī)器人動(dòng)作的穩(wěn)定性，它使用了兩個(gè)“Z”形的固體鑄鐵的支持。 以上是基本接線盒，驅(qū)動(dòng)器和從所有電動(dòng)機(jī)的反饋信號(hào)是出來(lái)。外箱布線，有一個(gè)引線與引線出口插座。 2.2.2 大臂 大臂長(zhǎng)度230mm，具體尺寸如圖2.1所示： 圖2.1 大臂外形 2.2.3 小臂 小臂長(zhǎng)度240mm，具體尺寸如圖2.2所示： 圖2.2 小臂外形 2.2.4 軸承座受力分析 2.3機(jī)械手的設(shè)計(jì) 此外，工業(yè)用機(jī)器人手叫端，機(jī)器人把持，專用工具（例如槍，扳手，焊接工具，噴嘴等）直接（吸附）的各組件的夾緊動(dòng)作的。它具有這樣的功能，模仿的手的運(yùn)動(dòng)，被附接至機(jī)器人臂的末端。工件，尺寸，重量，材料的形狀，雖然由于表面狀態(tài)，因此在不同的保留，由于操作，最后，它是一個(gè)廣泛的工業(yè)機(jī)器人，可分為以下類別。夾鉗式取料手 （1） 吸附式取料手 （2） 專用操作器及轉(zhuǎn)換器 （3） 仿生多指靈巧手 這樣的設(shè)計(jì)目的是一種材料搬運(yùn)機(jī)器人，不需要復(fù)雜的多指人工手段，只要抓住工件設(shè)計(jì)，從不同角度鉗形手指。 手指與工件構(gòu)件直接接觸。手指釋放并夾緊工件被打開(kāi)和關(guān)閉的手指來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該設(shè)計(jì)采用兩個(gè)手指，其外形如圖2.3所示 圖2.3 機(jī)械手手指形狀 傳遞機(jī)構(gòu)被傳遞到手指的運(yùn)動(dòng)和功率以實(shí)現(xiàn)抓握和釋放操作機(jī)構(gòu)。根據(jù)手指的開(kāi)口的特征和關(guān)閉轉(zhuǎn)子和盤(pán)的動(dòng)作。在本文中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖2.4是一種機(jī)制，初步設(shè)計(jì)草圖機(jī)器人（只畫(huà)出了一半，另外一半關(guān)于中心線對(duì)稱）。 圖2.4 機(jī)械手機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 在圖2.4，O是電機(jī)輸出軸，曲柄OA，AB鏈接，滑塊和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)B代表組成;塊B，鏈接BC，CE和支架構(gòu)成滑塊搖桿搖桿機(jī)構(gòu)。系列由兩個(gè)機(jī)構(gòu)，馬達(dá)終傳動(dòng)DE來(lái)回?cái)[動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)手指的開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)。圖2.4黑色和藍(lán)色線代表運(yùn)行的兩個(gè)極端位置機(jī)制。 為了便于手指的光滑封閉，可以設(shè)置在兩個(gè)手指，這還可以提供一個(gè)適當(dāng)?shù)膴A緊力之間的彈簧。 此外，在電機(jī)的選擇時(shí)的電機(jī)功率進(jìn)行足以克服開(kāi)放彈簧收縮和，并提供足夠的力，以加強(qiáng)該對(duì)象。 圖2.5是利用虛擬樣機(jī)軟件ADAMS來(lái)分析的工作條件而設(shè)計(jì)的機(jī)器人機(jī)構(gòu)。 圖2.5 虛擬樣機(jī)場(chǎng)景 下面更進(jìn)一步計(jì)算出所需要的電機(jī)力矩。 圖2.6 力矩變化情況 從圖2.6所示，以克服最大馬達(dá)轉(zhuǎn)矩所需要的彈簧力的初始階段必須大于550N·毫米，這提供了用于電機(jī)的選擇的基礎(chǔ)。 2.4驅(qū)動(dòng)方式 該機(jī)器人具有總共六個(gè)獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)接頭，以及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)，一共有五個(gè)電源必需的。 機(jī)器人共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)液壓傳動(dòng)，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種類型。這三種方法都有自己的長(zhǎng)處，各種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)見(jiàn)表2.1： 表2.1三種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)對(duì)照 內(nèi)容 驅(qū)動(dòng)方式 液壓驅(qū)動(dòng) 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng) 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 輸出功率 ? 很大，壓力范圍為50～140Pa 大，壓力范圍為48～60Pa，最大可達(dá)Pa ? 較大 控制性能 使用不可壓縮流體，精度高，輸出功率高，變速，靈敏的控制，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 氣體可壓縮性，精度低，減振效果差，低和難于控制，這是難以實(shí)現(xiàn)高速，高精度的連續(xù)路徑控制 控制精度高，功率大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)高速，高精度連續(xù)軌跡控制，良好的伺服特性，復(fù)雜的控制系統(tǒng) 響應(yīng)速度 ? 很高 較高 ? 很高 結(jié)構(gòu)性能及體積 結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)可以標(biāo)準(zhǔn)化，模擬化，容易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。功率/重量比，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封的大問(wèn)題 結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)可以標(biāo)準(zhǔn)化，模擬化，容易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。功率/重量比，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小的密封問(wèn)題 伺服電機(jī)容易標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)和良好的性能，低噪音，電機(jī)必須配置一般的減速裝置，除了DD電機(jī)，但很難直接驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，密封沒(méi)問(wèn)題 安全性 更好防爆性能，液壓油作為傳輸介質(zhì)，在一定條件下，有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn) 抗應(yīng)力防爆性能，比1 000千帕斯卡高（10個(gè)大氣壓）應(yīng)注意設(shè)備 設(shè)備本身沒(méi)有爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)，直流有刷電機(jī)換向火花，表現(xiàn)不佳的環(huán)境證明 對(duì)環(huán)境的影響 液壓系統(tǒng)易漏油，對(duì)環(huán)境有污染 排氣時(shí)有噪聲 無(wú) 在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用范圍 適用于重載、低速驅(qū)動(dòng)態(tài)，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機(jī)器人，點(diǎn)焊機(jī)器人和機(jī)器人發(fā)貨 適用于中小負(fù)載驅(qū)動(dòng)、精度較低有限點(diǎn)程序來(lái)控制機(jī)器人，如機(jī)器人本體的氣動(dòng)平衡沖壓和組裝機(jī)器人氣動(dòng)夾具 適用于中小負(fù)載、要求具有高精度位置控制和軌道控制精度高，速度快的機(jī)器人，如交流伺服噴涂機(jī)器人，點(diǎn)焊機(jī)器人，焊接機(jī)器人，裝配機(jī)器人 成本 液壓元件成本較高 成本低 成本高 維修及使用 方便，但油液對(duì)環(huán)境溫度有一定要求 方便 較復(fù)雜 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，通常對(duì)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求有： 1）。質(zhì)量驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)點(diǎn)亮盡可能，該單元必須為高品質(zhì)的輸出功率，效率要高一些; 2）。更快的響應(yīng)，這就要求慣性比大扭矩，質(zhì)量比和扭矩，可頻繁起動(dòng)，制動(dòng)，正，反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān); 3）。驅(qū)動(dòng)盡可能地靈活，位移偏差和速度偏差越小; 4）。安全可靠; 5）。操作和維護(hù)方便; 6）。環(huán)境污染，噪音要小; 7）。經(jīng)濟(jì)上合理，特別是要盡量減少占用空間。 它是基于使用的功能和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，直流伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，用于驅(qū)動(dòng)的紙張?jiān)O(shè)計(jì)要求的中間。表選擇和各個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)類型的相關(guān)參數(shù)2.2。 表2.2機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù) 電機(jī)參數(shù) 腰關(guān)節(jié) 肩關(guān)節(jié) 肘關(guān)節(jié) 腕關(guān)節(jié) 手爪 型號(hào) MAXON2332 MAXON2332 MAXON2332 MULTIPLEX STELL-SERVO MULTIPLEX STELL-SERVO 額定電壓 18v 18v 18v 6v 6v 額定轉(zhuǎn)矩 18.2 N·m 18.2 N·m 18.2 N·m 10.3 N·m 10.3 N·m 最大轉(zhuǎn)矩 67.4N·m 67.4N·m 67.4N·m 額定轉(zhuǎn)速 7980rpm 7980rpm 7980rpm 5460rpm 5460rpm 最高轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子慣量 9200rpm 18.4gcm·cm 9200rpm 18.4gcm·cm 9200rpm 18.4gcm·cm 2.5傳動(dòng)方式 由于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的平均扭矩輸出被減少，以提高負(fù)載能力，有必要通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以增加扭矩。對(duì)于機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一般性要求如下。 （1）具有相同的發(fā)送功率，最小最輕的傳輸速率的結(jié)構(gòu)。 （2）發(fā)送一個(gè)剛性的，也就是說(shuō)，從驅(qū)動(dòng)軸到一定角度相對(duì)于變形小，這能夠增加一個(gè)非常低頻率的機(jī)械振動(dòng)的固有頻率相同的連接桿的關(guān)節(jié)扭矩的輸出軸它會(huì)降低機(jī)器。 （3）挑著它，就可以得到一個(gè)較高的位置控制精度，從正向使其更少的時(shí)間旅行，相反，有一個(gè)小。 （4）壽命長(zhǎng)，價(jià)格低。 在這篇文章中，馬達(dá)和齒輪馬達(dá)一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，采用了強(qiáng)大的承受能力來(lái)選擇，而不是通過(guò)直接電機(jī)的運(yùn)動(dòng)的??方方面面驅(qū)動(dòng)。因此，在使用了帶齒帶傳動(dòng)，以減少?zèng)_擊和震動(dòng)的工藝設(shè)備的執(zhí)行，而不會(huì)降低控制精度。 齒形帶驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)帶為主要髖關(guān)節(jié)，肩關(guān)節(jié)和平行于軸線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間傳遞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成用于驅(qū)動(dòng)肘關(guān)節(jié)紙張的線性運(yùn)動(dòng)。 齒形帶傳動(dòng)原理如圖2.7所示。 齒輪帶的傳動(dòng)比計(jì)算公式為 齒輪帶的平均速度為 圖2.7 齒形帶傳動(dòng) 第3章 控制系統(tǒng)硬件 3.1 控制系統(tǒng)模式的選擇 基于機(jī)器人控制系統(tǒng)中，核心構(gòu)建機(jī)器人平臺(tái)上。首先，硬件平臺(tái)的選擇，這是為了運(yùn)行上的發(fā)展和開(kāi)放系統(tǒng)一個(gè)顯著的影響，它需要控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。硬件平臺(tái)是一種常見(jiàn)的控制系統(tǒng)應(yīng)滿足：基于標(biāo)準(zhǔn)的硬件系統(tǒng)總線的車身，它的可擴(kuò)展性。硬件架構(gòu)提供了一個(gè)實(shí)時(shí)的所需的計(jì)算能力。這是很容易的添加或更改模塊化硬件系統(tǒng)，各種接口，傳感器和專用計(jì)算機(jī)。低廉的價(jià)格。 VME總線系統(tǒng)和基于PC的系統(tǒng)總線（1981 Versamodel歐洲卡摩托羅拉推出的第一代32開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線）：目前，機(jī)器人控制硬件平臺(tái)，一般的方法，它可分為兩大類。最近廣泛機(jī)器人控制器作為控制系統(tǒng)的核心，隨著PC性能的快速發(fā)展，但可靠性大大接受個(gè)人電腦，價(jià)格大大降低，這將得到改善。 基于PC的控制系統(tǒng)，因?yàn)樗牵谝话闱闆r下，以控制所述采集卡，靈活性，成本，PC控制模式，PC + PC控制模式，PC +控制模式分布式控制器，PC + DSP的控制模式運(yùn)動(dòng)控制卡包括一個(gè)PC +的控制數(shù)據(jù)收集和設(shè)計(jì)卡方案，是可以自定義的算法來(lái)使用，因?yàn)樗枰粋€(gè)應(yīng)用程序算法的編寫(xiě)，它支持已經(jīng)很低恢復(fù)它在做什么。因此，控制PC +數(shù)據(jù)采集卡選擇這篇文章。 3.2控制系統(tǒng)的搭建 圖3.1 控制系統(tǒng)框圖 3.2.1工控機(jī) 這里研工業(yè)控制裝置，超過(guò)128兆為233MHz存儲(chǔ)器，32位數(shù)據(jù)總線時(shí)鐘。 VGA顯示器和背板上的9 ISA插槽中，有四個(gè)PCI插槽。其優(yōu)異的性能價(jià)格比，一直有利于兼容性，以及硬件和軟件維護(hù)和升級(jí)。在PC與普通個(gè)人計(jì)算機(jī)工業(yè)對(duì)具有以下優(yōu)點(diǎn)相比對(duì)照。 1.微陣列是嚴(yán)重比一般的個(gè)人電腦。 2.能力將驅(qū)動(dòng)芯片。 3.整個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)防震，增強(qiáng)，具有很強(qiáng)的抗干擾性能。 4.和環(huán)境中（等于溫度，濕度，灰塵等）的要求比一般的計(jì)算機(jī)要低得多。 3.2.2數(shù)據(jù)采集卡 在本設(shè)計(jì)中我們主要用到研華公司的PCL812PG和PCL726，其參數(shù)如下。 PCL-812PG 主要特點(diǎn)： · 16路單端12位模擬量輸入 · 2路12位模擬量輸出 · 采樣速率可編程，最快達(dá)30KHz · 帶DMA或中斷的A/D · 16路數(shù)字量輸出 PCL-726 主要特點(diǎn)： · 6路獨(dú)立D/A輸出 · 12位分辨率雙緩沖D/A轉(zhuǎn)換器 · 16路數(shù)字量輸入及16路數(shù)字量輸出 · 多種電壓范圍：+/-10V，+/-5V，0—+5V，0—+10V和4—20mA電流環(huán)。 3.2.3伺服放大器 在設(shè)計(jì)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，主要的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樗褂脧U紙?jiān)跈C(jī)器人關(guān)節(jié)的MAXON電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同樣的選擇的MAXON伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器（用于-Q-直流伺服控制電動(dòng)機(jī)的MAXON Control4的LSC30 / 2）設(shè)計(jì)用于伺服電機(jī)的MAXON馬達(dá)變焦控制設(shè)計(jì)是一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，如圖3.2，強(qiáng)大的功能及12?30V，功率，兩個(gè)端子連接于伺服電機(jī)的控制的穩(wěn)定性，直接驅(qū)動(dòng)如電動(dòng)機(jī)，3，4，7，8，由用于控制所述電動(dòng)機(jī)的尺寸和轉(zhuǎn)速控制電壓數(shù)據(jù)采集卡的模擬電壓信號(hào)，則兩個(gè)終端連接在電源之間的終端反向輸出，（如果在這個(gè)規(guī)范中未使用）作為連接得到了很好的13日和14槍柜，3,4,10的“準(zhǔn)備”信號(hào)光耦輸入之間。在伺服控制器的前，有五個(gè)旋鈕用于調(diào)節(jié)撥的10今后五年電機(jī)參數(shù)切換以下用于選擇控制器的工作狀態(tài)。 圖3.2伺服放大器接線及其調(diào)節(jié)示意 3.2.4端子板 通過(guò)不同的方法，用于收集卡和采集卡不同測(cè)試信號(hào)工控機(jī)箱釋放，同一系統(tǒng)直接連接到各種工業(yè)傳感器或致動(dòng)器。 端子板的主要作用有一個(gè)2。 ①。終端塊連接部件之間，并且通過(guò)收集每個(gè)信號(hào)調(diào)節(jié)電路的卡片，駕駛，使每個(gè)通道可以是開(kāi)放或封閉的道路單獨(dú)系統(tǒng)，以提供一個(gè)單一的信號(hào)線和接地和裝置，用于相應(yīng)的輸入和輸出信號(hào)，所有維護(hù)和故障時(shí)間，而不停止執(zhí)行。 ②。 ，端子條傳輸線的簡(jiǎn)單和該組的終端塊信號(hào)調(diào)理亮信號(hào)的傳輸路徑特性來(lái)達(dá)到，或電阻衰減器來(lái)捕獲器由RC低通濾波器，例如分流，每個(gè)信道的根據(jù)后后的信號(hào)通過(guò)。圖3.3示出了端板的電路 圖3.3端子板電路 電路圖中，為了防止使用4N25光耦器產(chǎn)生的直流電動(dòng)機(jī)的電路噪聲的正常運(yùn)行，如圖3.3。在機(jī)電一體化，光電耦合電路是一個(gè)重要的接口電路。 通過(guò)經(jīng)由路，PCL-812PG的模擬輸出作為數(shù)字輸出控制Ofumota電路，PCL-726也是一個(gè)PCL-812PG，責(zé)任是相反的，收集5電位電壓和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)并且其特征在于通過(guò)控制速度，該角度是反饋運(yùn)行電機(jī)計(jì)算機(jī)。 3.2.5電位器及其標(biāo)定 電阻電位器，該電子電路是可調(diào)的那些部件使用最廣泛的。這三個(gè)外部端子，在兩個(gè)固定端，和另一個(gè)具有中心抽頭。旋轉(zhuǎn)軸或電位器的電阻中心抽頭的固定終端之間調(diào)整，這將被改變。 在本文中，一個(gè)單圈的電位，它是360度或更大足以每個(gè)關(guān)節(jié)的角度，以使該運(yùn)動(dòng)是小的機(jī)器人。電位器的輸出電壓和附連到機(jī)器人關(guān)節(jié)角度的運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)的每個(gè)接頭的輸出軸電位的關(guān)節(jié)角具有一定的作用是一比一。 從理論上講，一個(gè)電位它是衡量非線性元件滑動(dòng)電位器滑線因，它應(yīng)該是噪聲，在操作期間磨損，這一功能不是一個(gè)理想的線性關(guān)系，一個(gè)數(shù)還有就是卡諾抵消電位器的基于不同的角度校準(zhǔn)，從線性擬合測(cè)得的電壓值，關(guān)閉替代真正的功能。應(yīng)當(dāng)測(cè)量校準(zhǔn)下它的每個(gè)關(guān)節(jié)的潛力。 電位器1的標(biāo)定，如圖 3.4所示： 圖 3.4電位器 關(guān)節(jié)角1與電位計(jì)1的函數(shù)關(guān)系： a=33.3105v-16.895 電位器2的標(biāo)定 圖 3.5 如圖 3.5所示： 關(guān)節(jié)角2與電位計(jì)2的函數(shù)關(guān)系： a=33.2967v -124.2692 電位器3的標(biāo)定 圖 3.6 如圖 3.6所示： 關(guān)節(jié)角3與電位計(jì)3的函數(shù)關(guān)系： a= 32.9333v-16.2222 電位器4的標(biāo)定 圖 3.7 如圖 3.7所示： 關(guān)節(jié)角4與電位計(jì)4的函數(shù)關(guān)系： a= 32.6333v-75.1389 電位器5的標(biāo)定 圖 3.8 如圖 3.8所示： 電機(jī)5與電位計(jì)5的函數(shù)關(guān)系： a= 32.9000v -36.3611 注：以上標(biāo)定工作都是在10.00v的電壓下測(cè)量的 3.2.6電源 電位器和伺服放大器需要一定的電壓，特別是電位器是工作的10.0V電壓穩(wěn)定的條件下，以確保上的電位反饋信號(hào)的可靠性一個(gè)顯著影響;并為12V?30V的工作范圍內(nèi)的伺服放大器，只要你能在此電壓范圍內(nèi)。 在這篇文章中，DH1715A-3型雙穩(wěn)態(tài)，可以提供0?32V電壓輸出0?2A電流輸出功率。此設(shè)置了兩個(gè)電壓輸出：14.0v--供給伺服放大器，10.0v--確保電位器的正常操作。 第4章 控制系統(tǒng)軟件 這是通過(guò)發(fā)送一個(gè)指令信號(hào)到外部數(shù)據(jù)采集卡，定期低于控制軟件，使計(jì)算機(jī)完成對(duì)硬件設(shè)計(jì)的主要機(jī)器人控制系統(tǒng)的和建設(shè)的設(shè)計(jì)，以及最終的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)的移動(dòng)，到了withIt以適應(yīng)“的工作原理。 “ 4.1預(yù)期的功能 （1）. 實(shí)時(shí)顯示各個(gè)關(guān)節(jié)角，并且可以防止各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度超出預(yù)定的關(guān) 節(jié)角范圍內(nèi)； （2）. 實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的伺服控制； （3）. 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的自鎖； （4）. 實(shí)現(xiàn)示教編程及在線修改程序； （5）. 可以設(shè)置參考點(diǎn)，使機(jī)器人在空間有一個(gè)固定的參考位置，可以回參考 點(diǎn)。 第5章 總結(jié) 5.1 所完成的工作 該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（1）的轉(zhuǎn)化 在本文中，焊接機(jī)器人的廢料，變換成一個(gè)進(jìn)給機(jī)器人，不僅結(jié)束致動(dòng)器的重新設(shè)計(jì)，但也重新布線。 （2）關(guān)節(jié)軸電位器進(jìn)行重新校準(zhǔn) 由于不同的校準(zhǔn)電壓，校準(zhǔn)曲線和產(chǎn)生的作用是不同的，這篇文章是可選的10V電壓。 （3）設(shè)計(jì)端子板電路和驅(qū)動(dòng)電路 接線板電腦，主板控制的機(jī)器人“橋”的信號(hào)電路末端，負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)放大器和其他任務(wù)。 （4）控制軟件 軟件是機(jī)器人的“大腦思維”，軟件設(shè)計(jì)是人會(huì)給一個(gè)機(jī)器人的“大腦”。 5.2 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) （1）它被設(shè)計(jì)成不公平的矩形底座 在髖關(guān)節(jié)的另一個(gè)位置中，如果運(yùn)動(dòng)的肩部的下限是不同的，它不是一個(gè)簡(jiǎn)單的編程。氣缸為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，在凸緣，和最好的支持。 （2）優(yōu)選地，它已經(jīng)安裝了機(jī)械制動(dòng)裝置 但只不能制動(dòng)，如這種突然斷電，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)不可靠的制動(dòng)，我們依賴于程序。 （3）必須在機(jī)器的放電電路上安裝 因?yàn)樗a(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或停止電機(jī)線圈的時(shí)間，增加一個(gè)調(diào)節(jié)器或自由輪元件的高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，有一種可能性，即與電路部件的損害。 （4）的輸出電壓的電勢(shì)可以在一定范圍內(nèi)是不規(guī)則變化 勢(shì)由于不均勻所謂原因的電阻的不均勻性“的滑動(dòng)噪聲?！毕碌姆植际交瑒?dòng)電刷的接觸電阻這將導(dǎo)致一個(gè)反饋電壓潛在的不準(zhǔn)確性。 （5）的方向和潛在共同定位角 它最好是一個(gè)關(guān)節(jié)角坐標(biāo)關(guān)節(jié)角度，關(guān)節(jié)角度的電位，優(yōu)選地，這樣的方案更容易，增加輸出電壓線。 5.3 誤差分析 每個(gè)關(guān)節(jié)的角度誤差約±2°，因?yàn)殚_(kāi)環(huán)機(jī)制，被集成，以便一起，可能的誤差增大的結(jié)束，再現(xiàn)性是不夠的。 簡(jiǎn)要分析如下錯(cuò)誤的原因： （1）在錯(cuò)誤的關(guān)節(jié)之間的平行度誤差的其他間隙中，平行和垂直誤差髖關(guān)節(jié)軸的基礎(chǔ)上，頂面的桌子和一個(gè)下表面， （2）齒輪，軸承，帶齒皮帶的不均勻變形 （3）裝配誤差 旋轉(zhuǎn)接頭軸，每一個(gè)環(huán)節(jié)的變形誤差的誤差（4）; （5），我跑件的機(jī)械振動(dòng) 滑動(dòng)電位變化（6）噪聲和電源電壓可導(dǎo)致不準(zhǔn)確的反饋 （7）該程序使用相同的良好的機(jī)械制動(dòng)裝置快速響應(yīng)剎車 5.4 可以繼續(xù)探索的方向 （1）對(duì)于此處的教導(dǎo)示出，稍作修改到程序上的編程部分，則就能夠?qū)崿F(xiàn)的保存和離線修改教學(xué)計(jì)劃，從而也容易實(shí)現(xiàn)離線編程。 （2）可以用于OpenGL或ADAMS虛擬場(chǎng)景設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)虛擬教學(xué)編程，它會(huì)更安全，方便。當(dāng)然，手寫(xiě)代碼可以在該虛擬環(huán)境中運(yùn)行，以驗(yàn)證其合理性。 （3）通過(guò)一個(gè)虛擬場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。 （4）您也可以嘗試添加現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的視覺(jué)反饋。 （5）如LabView的控制接口設(shè)計(jì)中，可能更方便。 （6），以進(jìn)一步改進(jìn)的控制方法和控制結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)軟件可以嵌入到嵌入式系統(tǒng)去。 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是于XX老師考慮到學(xué)生日后的研究方向而特意為我安排的。通過(guò)此次培訓(xùn)，提高自己的能力，設(shè)計(jì)能力和編程的學(xué)生順利進(jìn)入機(jī)器人的研究領(lǐng)域深后，鋪平了道路一個(gè)新的水平。畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生們學(xué)到了很多東西，這是在老師的悉心指導(dǎo)是分不開(kāi)的。身體狀況不好，老師，和繁忙，但還是經(jīng)常花時(shí)間去檢查學(xué)生畢業(yè)的進(jìn)展，給予耐心指導(dǎo)過(guò)程中遇到的畢業(yè)設(shè)計(jì)問(wèn)題，頓頓的教導(dǎo)，就個(gè)人而言，這是使學(xué)生深深佩服感動(dòng)！據(jù)此，學(xué)生鄭重感謝老師！ 參考文獻(xiàn) [1] Craig, John J. 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