1315-機(jī)器人五自由度機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計

1315-機(jī)器人五自由度機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計,機(jī)器人,自由度,結(jié)構(gòu)設(shè)計 2005 年 3 月 14 日 星期一為順利完成畢業(yè)設(shè)計，對社設(shè)計的題目的狀況有了個大概的了解，我所設(shè)計的題目是：五自由度教學(xué)演示機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計“首先應(yīng)設(shè)計一個機(jī)器人結(jié)構(gòu)部分，其可以實現(xiàn) 5 個自由度的運動，同時實現(xiàn)這些運動達(dá)到教學(xué)演示的目的。今天我參閱了相關(guān)的資料，對機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成有了個大概的了解，在次做簡單的概述，通俗點講所謂的機(jī)器人就是為了滿足人類的需要，用一種機(jī)械裝置，按照人的意愿，實現(xiàn)一些運動代替人的勞動，類似人的手，當(dāng)然我們著眼與機(jī)能方面，沒有限定在要與人的手相同。機(jī)器人作為一個系統(tǒng)，其組成有機(jī)械手，末端執(zhí)行器，驅(qū)動器、傳感器、 處理器及相關(guān)軟件組成。 ，通過參閱這些資料，對機(jī)器人歷史發(fā)展過程目前的狀況有了外大致的了解，對自己的設(shè)計有個很好的基礎(chǔ)。2005 年 3 月 15 日 星期二作為機(jī)器人的餓重要組成部分，機(jī)械手的作用可以說是十分重要的，今天通過參閱資料，了解了機(jī)械手的發(fā)展，它的作用日益被人民所認(rèn)識其一：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間位置來完成工件的傳送和裝卸，從而大大的改善了勞動條件。顯著提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)機(jī)械化和自動化。通過對機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的概括了解對設(shè)計過程中各個組成部分的布置及驅(qū)動件的布置有很大的益處，也為實習(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 星期三在對機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動時，常見的驅(qū)動方式有液壓、氣動、電動其中液壓驅(qū)動方式具有輸出力矩大運動平穩(wěn)，且速度較快易控制，定位精度高等一系列的優(yōu)點，但對油液的過濾和密封要求過高，而氣動驅(qū)動方式多用于具備壓縮空氣源的工廠，于液壓驅(qū)動相比，氣動的優(yōu)點有 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，不必添家動力設(shè)備3、氣動元件工作壓力低，故制造要求低。結(jié)合自己所設(shè)計的題目，兩種驅(qū)動方式都不太適合，不適合教學(xué)演示的環(huán)境，待下次比較電動方式后在做選擇2005 年 3 月 17 星期四上次對液壓驅(qū)動、氣動做了比較，今天參閱相關(guān)的資料，對電動做個概述和比較電氣驅(qū)動是目前驅(qū)動應(yīng)用最多的方式，其動力源簡單，無需配套使用，維修方便，便于計算機(jī)連接電驅(qū)動主要有兩種電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)易實現(xiàn)開環(huán)控制，但穩(wěn)定性差，且啟動頻率高時會產(chǎn)生丟步，多應(yīng)用于精度不高的場合伺服電機(jī)是一種轉(zhuǎn)子的運動受輸入信號控制，做快速反映控制電機(jī)分為直流和交流。2005 年 3 月 18 日 星期五今天實習(xí)對直流伺服電機(jī)和交流伺服做了比較，總結(jié)如下：1、優(yōu)點（直流）1）相同座機(jī)時效率高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)比較簡單2、缺點1）接觸式直流電機(jī)的換向是對無線電的干擾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兩種電機(jī)進(jìn)行了比較，對在設(shè)計過程中的電機(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)計內(nèi)容，綜合考慮選用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。今天通過去工廠，電機(jī)生產(chǎn)的中了解到步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電動機(jī)，是脈沖電信號轉(zhuǎn)換成角位移的轉(zhuǎn)化元件，沒輸入一個脈沖電信號，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度，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，步進(jìn)電動機(jī)在即人控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。結(jié)合自己的題目，想想自己的各個自由度的運動采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動， （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，對步進(jìn)電機(jī)的原理有了個很好的了解，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)動器，它由邏輯序列發(fā)生器及規(guī)律驅(qū)動電路組成，即輸入脈沖通過環(huán)行分配器，在通過方大電路來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的運動。2005.3.23 星期三在設(shè)計思考中，為使各執(zhí)行部件運動，如使臂伸縮旋轉(zhuǎn)等基本操作時，傳動部分必不可少，今天參照各種資料對傳動方式進(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)計中一個十分重要的指標(biāo)。它的實現(xiàn)依靠兩方面因素：一是傳動鏈精度，二是伺服精度而對傳動系統(tǒng)而言，傳動鏈越短，運動的驅(qū)動越直接，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，螺輪蝸桿傳動。以及絲桿螺母和滾珠絲桿減速等。齒輪傳動和螺輪蝸桿傳動減速有它的優(yōu)越性，且價格低廉，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，適用于把圓周運動轉(zhuǎn)換為直線運動，且不需要自鎖時沒，尤其適用于機(jī)器人大小臂的傳動。另外，還應(yīng)考慮大小臂，重心位置變化后的平衡計算問題，用相應(yīng)方法解決。2005.2.24 星期四實習(xí)期間，根據(jù)王老師的設(shè)計三點要求，結(jié)構(gòu)簡單，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)五個自由度方向運動。2005.2.25 星期五結(jié)合上次的機(jī)構(gòu)布局圖，對各部件的運動形式和傳動方式作出進(jìn)一步說明。臂部回轉(zhuǎn)采用蝸輪蝸桿傳動。主要因為其所帶動的部件多，慣量大，所以轉(zhuǎn)數(shù)不 能帶高，選用 VT 筒減速機(jī)構(gòu)，綜合考慮其能實現(xiàn)較大的傳動比，體積小，便于安裝臂部伸縮采用絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生直線運動。腕部升降部分采用絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)，用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，同時為減小腕及手部機(jī)構(gòu)的重量所產(chǎn)生的傾覆力矩的作用。腕部回轉(zhuǎn)，因為要求重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，可以采用電機(jī)直接驅(qū)動。2005.3.28 星期一結(jié)合資料今天我交接了工業(yè)機(jī)器人計算機(jī)控制一般分為兩級控制，即主從控制方式。第一級，主控制計算機(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，計算機(jī)接收第一級傳來的位置指令，完成機(jī)器人各自由度運動控制。從控機(jī)主要有兩種形式，一種是 CPU 分時控制，由一個 CPU 按時間順序分別控制機(jī)器人各自由度運動，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)盡可能多的演示實驗還允許學(xué)習(xí)者以某種方式，輸入機(jī)器人的運動位置，控制機(jī)器人完成設(shè)想的動作，因此決定采用微軟伺服的點位控制方式，使學(xué)生對機(jī)器人控制有一個較全面的認(rèn)識。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，這樣做能滿足實驗對系統(tǒng)的要求。2005.3.30 星期三在設(shè)計過程中，考慮的因素很多，其中經(jīng)濟(jì)性十分重要，為降低成本，在控制策略上本實驗不必作太多的要求，因此電機(jī)選取和驅(qū)動電路的設(shè)計力求經(jīng)濟(jì)簡單。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)動器采用簡單實用的單電壓串電阻驅(qū)動。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)連桿個關(guān)節(jié)運動時，傳感器例如電位器，編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器等將信號傳給控制器，由其判斷各關(guān)節(jié)位置。在特殊情況下，傳感器還會具備人類所不具備的功能如放射性探測傳感器。本設(shè)計中用到位置傳感器，判斷運動位置以便于單片控制。2005.4.1 星期五通過這次實習(xí)，我覺得自己受益非淺，為畢業(yè)設(shè)計打下了基礎(chǔ)，在實習(xí)的同時考慮到整個設(shè)計應(yīng)該考慮的問題，整體方案的確定，驅(qū)動類型的選擇，以至傳動部分各部分方式，如蝸輪蝸桿傳動，齒輪傳動等，對整個設(shè)計的完成打下了基礎(chǔ)，也是設(shè)計完成的保障。我會在原有的基礎(chǔ)上，繼續(xù)努力，高質(zhì)量，按進(jìn)度完成設(shè)計內(nèi)容，在此感謝王老師在此期間的指導(dǎo)。