五自由度機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【5自由度】

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其一：它能部分代替人的操作其二：它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序和時(shí)間位置來完成工件的傳送和裝卸，從而大大的改善了勞動(dòng)條件。顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化。 通過對(duì)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的概括了解對(duì)設(shè)計(jì)過程中各個(gè)組成部分的布置及驅(qū)動(dòng)件的布置有很大的益處，也為實(shí)習(xí)過程中有效快速學(xué)習(xí)總結(jié)提高了基礎(chǔ)。 2005年3月16日 星期三 在對(duì)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，常見的驅(qū)動(dòng)方式有液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)其中液壓驅(qū)動(dòng)方式具有輸出力矩大運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且速度較快易控制，定位精度高等一系列的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)油液的過濾和密封要求過高，而氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式多用于具備壓縮空氣源的工廠，于液壓驅(qū)動(dòng)相比，氣動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有1、壓縮空氣黏度小，容易達(dá)到高速 2、利于工廠中集中供氣站，不必添家動(dòng)力設(shè)備 3、氣動(dòng)元件工作壓力低，故制造要求低。 結(jié)合自己所設(shè)計(jì)的題目，兩種驅(qū)動(dòng)方式都不太適合，不適合教學(xué)演示的環(huán)境，待下次比較電動(dòng)方式后在做選擇 2005年3月17 星期四 上次對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)做了比較，今天參閱相關(guān)的資料，對(duì)電動(dòng)做個(gè)概述和比較 電氣驅(qū)動(dòng)是目前驅(qū)動(dòng)應(yīng)用最多的方式，其動(dòng)力源簡(jiǎn)單，無需配套使用，維修方便，便于計(jì)算機(jī)連接 電驅(qū)動(dòng)主要有兩種電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)易實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制，但穩(wěn)定性差，且啟動(dòng)頻率高時(shí)會(huì)產(chǎn)生丟步，多應(yīng)用于精度不高的場(chǎng)合 伺服電機(jī)是一種轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)受輸入信號(hào)控制，做快速反映控制電機(jī)分為直流和交流。 2005年3月18日 星期五 今天實(shí)習(xí)對(duì)直流伺服電機(jī)和交流伺服做了比較，總結(jié)如下： 1、 優(yōu)點(diǎn)（直流） 1） 相同座機(jī)時(shí)效率高 2） 機(jī)械特性好 3） 在直流系統(tǒng)中使用方便 4） 系統(tǒng)穩(wěn)定性技術(shù)比較簡(jiǎn)單 2、 缺點(diǎn) 1） 接觸式直流電機(jī)的換向是對(duì)無線電的干擾 2） 有放大器漂移現(xiàn)象 3） 在交流系統(tǒng)中使用不方便 4） 電機(jī)的壽命受電刷的限制 對(duì)兩種電機(jī)進(jìn)行了比較，對(duì)在設(shè)計(jì)過程中的電機(jī)選擇有很大的幫助。 2005年3月21日 星期一 比較上次直流伺服和交流伺服電機(jī)，結(jié)合本次設(shè)計(jì)內(nèi)容，綜合考慮選用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。今天通過去工廠，電機(jī)生產(chǎn)的中了解到步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)，是脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的轉(zhuǎn)化元件，沒輸入一個(gè)脈沖電信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，它的角位移量與脈沖數(shù)成正比，速度與頻率成正比，在負(fù)載能力下，這些關(guān)系不因電源電壓環(huán)境的改變和變化，可以通過改變脈沖頻率來調(diào)速，反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)等，鑒于這些特點(diǎn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在即人控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。結(jié)合自己的題目，想想自己的各個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，（試想）。 2005年3月22日 星期二 今天在工廠里通過師傅門的介紹，得知步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用十分的廣泛，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的原理有了個(gè)很好的了解， 從原理可以知道，為使步進(jìn)電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，必須有一個(gè)切換電路，按照不同的要求來控制繞組的輸入，也就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它由邏輯序列發(fā)生器及規(guī)律驅(qū)動(dòng)電路組成，即輸入脈沖通過環(huán)行分配器，在通過方大電路來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。 2005.3.23 星期三 在設(shè)計(jì)思考中，為使各執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)，如使臂伸縮旋轉(zhuǎn)等基本操作時(shí)，傳動(dòng)部分必不可少，今天參照各種資料對(duì)傳動(dòng)方式進(jìn)行了使用。 機(jī)器人手部夾持器的重復(fù)定位精度是機(jī)器人設(shè)計(jì)中一個(gè)十分重要的指標(biāo)。它的實(shí)現(xiàn)依靠?jī)煞矫嬉蛩兀阂皇莻鲃?dòng)鏈精度，二是伺服精度而對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)而言，傳動(dòng)鏈越短，運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)越直接，則精度越高。但目前工業(yè)機(jī)器人都不是直接驅(qū)動(dòng)的，必須有中間環(huán)節(jié)，工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用減速方法，是齒輪傳動(dòng)，螺輪蝸桿傳動(dòng)。以及絲桿螺母和滾珠絲桿減速等。 齒輪傳動(dòng)和螺輪蝸桿傳動(dòng)減速有它的優(yōu)越性，且價(jià)格低廉，齒合間隙也可以調(diào)到很小，可以滿足重復(fù)定位的要求。 滾珠絲杠具有減速比大，效率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于把圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，且不需要自鎖時(shí)沒，尤其適用于機(jī)器人大小臂的傳動(dòng)。 另外，還應(yīng)考慮大小臂，重心位置變化后的平衡計(jì)算問題，用相應(yīng)方法解決。 2005.2.24 星期四 實(shí)習(xí)期間，根據(jù)王老師的設(shè)計(jì)三點(diǎn)要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自由度應(yīng)具有代表性。易于教學(xué)演示，思考采用。常用臂部回轉(zhuǎn)，臂部伸縮，腕部升降，腕部回轉(zhuǎn)，手爪回轉(zhuǎn)五個(gè)自由度方向運(yùn)動(dòng)。 2005.2.25 星期五 結(jié)合上次的機(jī)構(gòu)布局圖，對(duì)各部件的運(yùn)動(dòng)形式和傳動(dòng)方式作出進(jìn)一步說明。 臂部回轉(zhuǎn)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)。主要因?yàn)槠渌鶐?dòng)的部件多，慣量大，所以轉(zhuǎn)數(shù)不 能帶高，選用VT筒減速機(jī)構(gòu)，綜合考慮其能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，體積小，便于安裝 臂部伸縮采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)。 腕部升降部分采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)為減小腕及手部機(jī)構(gòu)的重量所產(chǎn)生的傾覆力矩的作用。 腕部回轉(zhuǎn)，因?yàn)橐笾亓枯p，結(jié)構(gòu)緊湊，可以采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。 2005.3.28 星期一 結(jié)合資料今天我交接了工業(yè)機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制一般分為兩級(jí)控制，即主——從控制方式。 第一級(jí)，主控制計(jì)算機(jī)主要完成協(xié)調(diào)，管理，顯示，軌跡規(guī)劃，坐標(biāo)變換，插補(bǔ)，編程控制再現(xiàn)其任務(wù)。 第二級(jí)，計(jì)算機(jī)接收第一級(jí)傳來的位置指令，完成機(jī)器人各自由度運(yùn)動(dòng)控制。 從控機(jī)主要有兩種形式，一種是CPU分時(shí)控制，由一個(gè)CPU按時(shí)間順序分別控制機(jī)器人各自由度運(yùn)動(dòng)，另一種是CPU并行控制形式。 2005.3.29 星期二 集合自己題目參閱書本機(jī)器人演示系統(tǒng)是為教學(xué)服務(wù)的，應(yīng)能開設(shè)盡可能多的演示實(shí)驗(yàn)還允許學(xué)習(xí)者以某種方式，輸入機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)位置，控制機(jī)器人完成設(shè)想的動(dòng)作，因此決定采用微軟伺服的點(diǎn)位控制方式，使學(xué)生對(duì)機(jī)器人控制有一個(gè)較全面的認(rèn)識(shí)。 而在控制策略上，采用開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)合的方式，這樣做能滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)的要求。 2005.3.30 星期三 在設(shè)計(jì)過程中，考慮的因素很多，其中經(jīng)濟(jì)性十分重要，為降低成本，在控制策略上本實(shí)驗(yàn)不必作太多的要求，因此電機(jī)選取和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)力求經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單。 控制核心用單片機(jī)控制并努力使多的軟件功能代替硬件功能，基于同樣的因素，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用簡(jiǎn)單實(shí)用的單電壓串電阻驅(qū)動(dòng)。 2005.3.31 星期四 在機(jī)器人中，傳感器應(yīng)用廣泛，而用于內(nèi)部反饋控制，也用于感知與外部環(huán)境的相互作用。 在機(jī)器人中，當(dāng)連桿個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器例如電位器，編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器等將信號(hào)傳給控制器，由其[判斷各關(guān)節(jié)位置。 在特殊情況下，傳感器還會(huì)具備人類所不具備的功能如放射性探測(cè)傳感器。 本設(shè)計(jì)中用到位置傳感器，判斷運(yùn)動(dòng)位置以便于單片控制。 2005.4.1 星期五 通過這次實(shí)習(xí)，我覺得自己受益非淺，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，在實(shí)習(xí)的同時(shí)考慮到整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮的問題，整體方案的確定，驅(qū)動(dòng)類型的選擇，以至傳動(dòng)部分各部分方式，如蝸輪蝸桿傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)等，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的完成打下了基礎(chǔ)，也是設(shè)計(jì)完成的保障。 我會(huì)在原有的基礎(chǔ)上，繼續(xù)努力，高質(zhì)量，按進(jìn)度完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，在此感謝王老師在此期間的指導(dǎo)。