外文翻譯Design and Development of a Competitive Low-Cost Robot Arm with Four Degrees of Freedom一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的低成本的四自由度機(jī)械人手臂的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)院 、 部： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師：摘 要這項(xiàng)工作的主要重點(diǎn)是設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)和實(shí)施具有競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)器人手臂具有增強(qiáng)控制和粗短的成本。機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)采用四自由度和才華來(lái)完成精確簡(jiǎn)單的任務(wù)，如光材料處理，這將被整合到了作為一個(gè)助理為工業(yè)勞動(dòng)力的移動(dòng)平臺(tái)。機(jī)器人手臂上配有數(shù)個(gè)伺服電機(jī)的臂之間做鏈接和執(zhí)行的手臂動(dòng)作。伺服電機(jī)編碼器包括使沒(méi)有控制器實(shí)施?？刂莆覀兪褂?LabVIEW ，它執(zhí)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和串行通信的適當(dāng)?shù)慕嵌龋砸粋€(gè)微控制器，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，修改的位置，速度和加速度的能力的機(jī)器人。機(jī)器人手臂的測(cè)試和驗(yàn)證，進(jìn)行和結(jié)果表明，正常工作。關(guān)鍵詞：機(jī)器人手臂，低成本，設(shè)計(jì)，驗(yàn)證，四自由度，伺服電機(jī)，Arduino 的的機(jī)器人控制， Labview 的機(jī)器人控制目 錄1 引言 ..............................................................12 機(jī)械設(shè)計(jì) ..........................................................13 機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng) ......................................................64 最終選擇效應(yīng) ......................................................65 機(jī)械手的控制 ......................................................75.1 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制 ................................................85.2 手動(dòng) ........................................................96 測(cè)試和驗(yàn)證 .......................................................107 結(jié)果與討論 .......................................................117.1 伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍 ...........................................117.2 電流消耗 ...................................................127.3 最大負(fù)載 ...................................................127.4 最終位置 ...................................................128 結(jié)論 ............................................................13參考文獻(xiàn) ...........................................................1411 引言機(jī)器人實(shí)際上是定義為研究，設(shè)計(jì)和使用機(jī)器人系統(tǒng)的制造[1]。機(jī)器人通常用于執(zhí)行不安全的，危險(xiǎn)的，高度重復(fù)的，和單調(diào)的任務(wù)。它們具有許多不同的功能，如材料處理，組裝，電弧焊接，電阻焊接，機(jī)床的裝載和卸載功能，刷涂，噴涂等。主要有兩種不同類型的機(jī)器人：一個(gè)服務(wù)機(jī)器人以及工業(yè)機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人，工作半或完全自主地去履行服務(wù)，有用的福祉人類和設(shè)備，但不包括生產(chǎn)操作[2] 。工業(yè)用機(jī)器人，在另一方面，被正式通過(guò) ISO定義的自動(dòng)控制和多用途可編程操縱器在三個(gè)或更多個(gè)軸[3]。工業(yè)機(jī)器人是移動(dòng)的材料，零件，工具，或通過(guò)可變的程式動(dòng)作的專門設(shè)備來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)不僅包括工業(yè)機(jī)器人，但也能夠執(zhí)行其任務(wù)以及測(cè)序或監(jiān)視通信接口需要對(duì)機(jī)器人的任何設(shè)備和/或傳感器。2007 年全球市場(chǎng)增長(zhǎng)了 3％，約114,000 新安裝的工業(yè)機(jī)器人。截至 2007 年底，全國(guó)共有大約一萬(wàn)個(gè)工業(yè)機(jī)器人的使用，估計(jì)有 50,000 服務(wù)機(jī)器人用于工業(yè)用途比較[3] 。由于增加使用工業(yè)機(jī)器人手臂，演變到該主題開(kāi)始試圖模仿人類動(dòng)作的細(xì)節(jié)模式。例如一組學(xué)生在韓國(guó)做創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，為舞蹈的手，舉重，中國(guó)書法和顏色分類機(jī)械臂考慮[4] 。另一組工程師在美國(guó)開(kāi)發(fā)八個(gè)自由度機(jī)械臂。該機(jī)器人是能夠把握多個(gè)對(duì)象與很多從筆形狀的一球，也模擬人類的手[5]。在空間上，航天飛機(jī)遙控器系統(tǒng)，被稱為 SSRMS 或 Canadarm ，其繼任者是例子多度已經(jīng)用來(lái)執(zhí)行各種使用專門部署熱潮的任務(wù)，例如航天飛機(jī)的檢查自由機(jī)械臂有攝像頭和連接在末端執(zhí)行器和衛(wèi)星的部署和檢索演習(xí)從貨艙航天飛機(jī)傳感器[6] 。在墨西哥，科學(xué)家們已經(jīng)上了軌道設(shè)計(jì)和發(fā)展許多機(jī)器人的手臂，墨西哥政府估計(jì)，在墨西哥有在不同的工業(yè)應(yīng)用中使用了大約 11,000 機(jī)械臂。不過(guò)，專家認(rèn)為，機(jī)器人手臂的最高點(diǎn)，不僅質(zhì)量更高，而且準(zhǔn)確，可重復(fù)性和粗短的成本。 大多數(shù)機(jī)器人都設(shè)置了一個(gè)操作的示教和重復(fù)技術(shù)。在這種模式下，一個(gè)訓(xùn)練有素的操作者（編程器）通常使用的便攜式控制裝置（示教）手動(dòng)教機(jī)器人的任務(wù)。在這些編程會(huì)話機(jī)器人的速度很慢。 目前的工作是一個(gè)兩階段的項(xiàng)目，這需要一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人能夠運(yùn)送工具從存儲(chǔ)室到工業(yè)單元的一部分。在這個(gè)階段中的項(xiàng)目，該項(xiàng)目開(kāi)展了在科技，墨西哥蒙特雷大學(xué)，主要的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)， 制定和實(shí)施了工業(yè)機(jī)器人手臂粗短的成本，準(zhǔn)確和優(yōu)越的控制。這個(gè)機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)采用四自由度和才華來(lái)完成簡(jiǎn)單的任務(wù)，如光隊(duì)友里亞爾處理，這將被整合到移動(dòng)平臺(tái)的形式，作為一個(gè)助理為工業(yè)勞動(dòng)力。2 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)器人手臂的機(jī)械設(shè)計(jì)是基于一個(gè)機(jī)器人操作器具有類似功能的一個(gè)人的2手臂[6-8]。這樣的操縱器的鏈接是由關(guān)節(jié)，允許旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和操縱器的鏈接被認(rèn)為形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈連接。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)鏈的業(yè)務(wù)最終被稱為末端效應(yīng)器或臂端的 - 工具，它是類似于人的手。圖 1 顯示了自由體圖的機(jī)器人手臂的機(jī)械設(shè)計(jì)。圖 1 機(jī)械手的自由體圖如圖所示，端部執(zhí)行器不包括在設(shè)計(jì)，因?yàn)槭惺鄣膴A持器被使用。這是因?yàn)槎瞬繄?zhí)行器是系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分之一，并且，反過(guò)來(lái)，這是很容易和經(jīng)濟(jì)地使用商業(yè)化生產(chǎn)它。 圖 2 示出了機(jī)器人手臂的工作區(qū)域。圖 2 機(jī)械手工作區(qū)域圖這是一個(gè)機(jī)器人臂具有四個(gè)自由度（DOF 4）的典型的工作空間。機(jī)械設(shè)計(jì)僅限于 4 自由度，主要是因?yàn)?，這樣的設(shè)計(jì)允許大部分必要的運(yùn)動(dòng)，并保持 成本和機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜性。因此，關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被限制，其中旋轉(zhuǎn)的肩完成圍繞兩個(gè)軸和周圍只有一個(gè)在肘和手腕上，參見(jiàn)圖 1。 機(jī)器人手臂的關(guān)節(jié)通3常是由驅(qū)動(dòng)的電氣馬達(dá)。伺服電動(dòng)機(jī)被選擇，因?yàn)樗鼈儼ň幋a器，它可以自動(dòng)提供反饋給電動(dòng)機(jī)并相應(yīng)地調(diào)整位置。但是， 這些電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)范圍小于 180?跨度，從而大大減小了臂和可能的位置到達(dá)該區(qū)域的[9]。的基礎(chǔ)上，選定了伺服電機(jī)的資格 由結(jié)構(gòu)和可能的負(fù)載所需的最大扭矩。在目前的研究中，用于構(gòu)造的材料是丙烯酸樹脂。 圖 3 示出用于負(fù)載計(jì)算的力的圖。的計(jì)算均只對(duì)具有最大負(fù)荷關(guān)節(jié)，由于其他關(guān)節(jié)將具有相同的電機(jī)，即電機(jī)可以移動(dòng)的鏈接沒(méi)有問(wèn)題。計(jì)算考慮了權(quán)重 的電動(dòng)機(jī)，約 50 克，除電機(jī)在關(guān)節(jié) B 的重量，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)鏈接的 BA。圖 4 示出了力示意圖上鏈路 CB，它包含接頭（B 和C）具有最高的負(fù)載（攜帶了該書的 DC 和 ED）和計(jì)算如下進(jìn)行。圖 3 機(jī)械手負(fù)載分布圖圖 4 CB 段負(fù)載分布圖用于扭矩計(jì)算的值： WD= 0.011 千克（體重鏈接的 DE） WC= 0.030 千克（體重鏈接的 CD） WB= 0.030 千克（體重鏈路的 CB） L = 1 千克（負(fù)載） CM = Dm 為 0.050 公斤（重電機(jī)） 4LBC 為 0.14 米（公元前鏈路的長(zhǎng)度） 液晶顯示屏為 0.14 米（鏈接的 CD 長(zhǎng)度） 斯 α= 0.05 米（LINK DE 的長(zhǎng)度） 執(zhí)行力之和在 Y 軸，用負(fù)載，如圖 4 中，并求解 CY 和 CB，見(jiàn)方程（1） - （4） 。同樣，執(zhí)行的時(shí)刻周圍的點(diǎn) C 的總和，式（5） ，和點(diǎn) B，方程 化（6） ，以獲得在 C 和 B，等式（7）和（8） ，分別在轉(zhuǎn)矩。??????0)( yMmDy gWLFNsKg1./.9)14.2)( yCysC4758./8.)7.2????)((2DECDc LLWM0)??CmEM???? 0)()( 2DELCBDEDBC()2CLEmcL??（6）0(2??BBCC（7）inozNMc /.7896.1?（8）B3543該被選擇的基礎(chǔ)上，計(jì)算在伺服馬達(dá)，是 Hextronik HX12K ，其具有 280盎司/ 英寸的扭矩。該電動(dòng)機(jī)被推薦，因?yàn)樗热魏纹渌姍C(jī)與同樣規(guī)格便宜得多。由于我們需要更大的扭矩在關(guān)節(jié) B，見(jiàn)公式（8） ，我們使用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)在點(diǎn) B 處，以符合扭矩要求;然而，一個(gè)馬達(dá)是不夠的其它關(guān)節(jié)。采用兩臺(tái)電機(jī)的合資 B 比使用一個(gè)大電機(jī) 560 盎司/英寸便宜得多。圖 5 伺服電機(jī)5可以在圖 5 中示出，其他有關(guān)的特征是，它們可以轉(zhuǎn)動(dòng) 60 度，在 130 毫秒和它們有各自 47.9 克的重量。一旦被定義為機(jī)器人手臂和電機(jī)的初始尺寸，設(shè)計(jì)進(jìn)行了使用 SolidWorks 平臺(tái);設(shè)計(jì)應(yīng)仔細(xì)考慮丙烯酸類片材的厚度和該塊將被彼此連接的方式。用于使機(jī)器人的聚丙烯酸酯片材是 1/8 厚度和該薄片的選擇，因?yàn)樗菀准庸ず透p的重量以良好的抗性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們面臨著由于強(qiáng)烈的加盟薄亞克力部分的方式有些困難。它是需要工具來(lái)燒，并加入丙烯酸零件和未提供的和球隊(duì)認(rèn)為機(jī)械結(jié)基于螺釘和螺母會(huì)比其他的替代品，如膠如多強(qiáng)。為了做到這一點(diǎn)，一個(gè)小的特征，設(shè)計(jì)這允許緊固用螺母，螺栓，而不必在薄的丙烯酸層的螺絲。這個(gè)過(guò)程的結(jié)果是在圖 6 所示立體設(shè)計(jì)。圖 6 機(jī)械手 3D 模型按照設(shè)計(jì)的結(jié)束，每個(gè)部分被印在滿刻度的硬紙板，然后我們核實(shí)了所有尺寸和組件的接口。反過(guò)來(lái)，我們建立了機(jī)器人手臂的第一個(gè)原型。接著，上述機(jī)器人手臂的部件從使用圓鋸和皮膚的工具的聚丙烯酸酯片材進(jìn)行機(jī)械加工。的詳細(xì)說(shuō)明在各部分被做在一個(gè)專業(yè)工場(chǎng)因?yàn)闄C(jī)器人手臂的部分太小，這并不是一件容易的實(shí)現(xiàn)這種小而準(zhǔn)確的切割。在組裝機(jī)器人部件的電機(jī)，幾個(gè)問(wèn)題彈出。有報(bào)道說(shuō)，沒(méi)有抵抗所述緊固，并且，反過(guò)來(lái)，可能會(huì)破裂的臨界點(diǎn);因此，在這些點(diǎn)援軍進(jìn)行了審議。機(jī)器人手臂的最終結(jié)果示于圖 7。圖 7 機(jī)械手總體裝配圖63 機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)為了驗(yàn)證機(jī)械臂的定位準(zhǔn)確，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算進(jìn)行。這樣的計(jì)算來(lái)獲得每個(gè)電機(jī)從通過(guò)使用直角坐標(biāo)系，圖 8 坐標(biāo)系如圖 8 所示的位置上的角度各電動(dòng)機(jī)將具有特定功能：位于 A 結(jié)合的位置的馬達(dá)，在 y 的最終元件軸，馬達(dá) B 和 C 的位置在 x 和 z 軸的最后一個(gè)元件。該問(wèn)題已經(jīng)通過(guò)使用 xz 平面簡(jiǎn)化，如圖 9 在其下面的已知值被定義在[9] ：LAB ：前臂長(zhǎng)度。LBC ：臂長(zhǎng)。Z：在 z 軸上的位置。X：在 x 軸的位置。Y：在 y 軸的位置。利用三角關(guān)系，如圖 9 所示， θ2和 θ1可以得到，如在方程（9）可見(jiàn)， （10）的馬達(dá)角度。圖 9 XZ 平面馬達(dá) B 將使用 θ1和馬達(dá) C 被打算用 θ2。的角度為馬達(dá) A 的計(jì)算公式為EEN 在等式（ 11） 。通過(guò)這些計(jì)算，伺服電機(jī)的角度得到，從而他們采取的行動(dòng)，整個(gè)結(jié)構(gòu)移動(dòng)到特定位置。4 最終選擇效應(yīng)端部執(zhí)行器可能是該系統(tǒng)的最重要和最復(fù)雜的部分之一。明顯的，它是非7常容易和經(jīng)濟(jì)地使用商業(yè)人比構(gòu)建它。端部執(zhí)行器主要是根據(jù)應(yīng)用和機(jī)器人臂完成的任務(wù)而變化;它可以是氣動(dòng)，電動(dòng)或液壓。由于我們的機(jī)器人手臂是基于在電力系統(tǒng)中，我們可以選擇末端效應(yīng)器的電基礎(chǔ)。此外，本系統(tǒng)的主要應(yīng)用是處理，因此，我們的末端執(zhí)行器的推薦類型是一個(gè)夾持器，如圖 10。 圖 10 夾持器與伺服5 機(jī)械手的控制該機(jī)器人手臂能自動(dòng)或手動(dòng)控制。在手動(dòng)模式下，訓(xùn)練有素的操作人員（程序員）通常使用的便攜式控制裝置（示教）教一個(gè)機(jī)器人做手工任務(wù)。在機(jī)器人的速度這些編程會(huì)話是緩慢的。在目前的工作中，我們所包圍的兩種模式。一個(gè)微控制器，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)臺(tái)電腦化用戶界面：三個(gè)層次的呈現(xiàn)機(jī)器人手臂的控制基本上由。該系統(tǒng)具有獨(dú)特的特點(diǎn)，允許靈活的編程和控制方法，它是利用逆實(shí)施運(yùn)動(dòng)學(xué);此外它也可以在全手動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)?？刂频碾娮釉O(shè)計(jì)示于圖 11。8圖 11 控制器的電子方案用微控制器是一個(gè)的 Atmega 368 ，它有一個(gè)名為“ Arduino 的”發(fā)展規(guī)劃板，如圖 12 。圖 12 Arduino 的微控制器板 圖 13 伺服控制器驅(qū)動(dòng)器編程語(yǔ)言非常類似于 C ，但包括幾個(gè)庫(kù)，幫助在 I / O 端口，定時(shí)器的控制和串行通信。該微控制器被選中因?yàn)樗哂械偷膬r(jià)格，這是很容易重新編程，該編程語(yǔ)言是簡(jiǎn)單的，并且中斷可用于這個(gè)特定的芯片。所使用的驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)六通道微大師伺服控制器板。它支持三種控制方式： USB 直接連接到一臺(tái)計(jì)算機(jī)， TTL 串口與嵌入式系統(tǒng)，如 Arduino 的微控制器和內(nèi)部腳本中使用自包含和主機(jī)無(wú)需控制器的應(yīng)用。這個(gè)控制器，如圖 13 所示，包括位置和內(nèi)置的速度和加速度控器 0.25 微秒分辨率用戶界面取決于所使用的控制方法，即，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)或全手動(dòng)模式。在下文中，每個(gè)接口描述：5.1 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制在這種控制方法中，用戶輸入的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置，其中夾爪應(yīng)。至于后果，接口與 LabVIEW 通過(guò)一個(gè)可視化的用戶生成的，如圖 149圖 14 Labview 的用戶界面程序?qū)⒆詣?dòng)執(zhí)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算，以得到每個(gè)電機(jī)應(yīng)具有的角度，然后發(fā)送一個(gè)命令要么到微控制器，或直接將機(jī)器人移動(dòng)到指定的位置的驅(qū)動(dòng)器。通信是通過(guò) RS- 232 協(xié)議進(jìn)行。在下文中，您可能會(huì)看到 Labview 的用戶界面的輸入和輸出。LabVIEW 的用戶界面輸入：X 軸位置。y 軸的位置。Z 軸位置。夾持器打開(kāi)。叼紙牙攻角。串行端口。LabVIEW 的用戶界面輸出是：電機(jī) A 角。電機(jī) B1 角度。電機(jī) B2 角度。電機(jī) ? 角。攻角。姿勢(shì)角度這樣的輸出變量進(jìn)行處理，并通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞桨l(fā)送的，這樣的信息可以在一個(gè)正確的方式來(lái)解釋。該輸出是通過(guò)其連通于控制器串行端口發(fā)送。當(dāng)按鈕“移動(dòng)”被點(diǎn)擊時(shí)，一個(gè)過(guò)程將發(fā)生，如圖 15 圖 15 程序流程在圖 15 中，隨著這個(gè)動(dòng)作，所述機(jī)器人臂將根據(jù)所輸入的值改變其位置。此外，它有一個(gè)待機(jī)按鈕，停止該通信控制器。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是，它使用移動(dòng)的有效方法，并提供進(jìn)一步的功能，可以實(shí)現(xiàn)，比如位置和順序?qū)W習(xí)。的缺點(diǎn)，另一方面，是使 具有有效的角度逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算之后可能的位置是非常有限的，因?yàn)樗欧姍C(jī)有180?一個(gè)約束。5.2 手動(dòng) 這種類型的控制是我們的系統(tǒng)，在特定的位置有用多了一種選擇。在強(qiáng)制的10情況下持倉(cāng)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模式不能計(jì)算其有效的角度，我們可以用手動(dòng)控制來(lái)代替。基本上，手動(dòng)控制包括一系列模擬輸入，諸如電位器，一種是與這將解釋該值并發(fā)送一個(gè)命令到伺服驅(qū)動(dòng)器的微控制器相連。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，一個(gè)控制板，如圖 16圖 16 電位器板應(yīng)該被構(gòu)建為一個(gè)接口與用戶的工作?？赡軐?shí)現(xiàn)包括教學(xué)功能，使微控制器存儲(chǔ)在內(nèi)存中，并通過(guò)鍵盤或系列交換機(jī)，我們可能還記得這些職位的職位。6 測(cè)試和驗(yàn)證若干測(cè)試是驗(yàn)證該機(jī)器人臂和它的組件。測(cè)驗(yàn)涉及的特定元件和整個(gè)系統(tǒng)的，如圖 17 所示。圖 17 機(jī)械手測(cè)試微控制器測(cè)試是由軟件發(fā)送不同的命令給單片機(jī)，檢查這是連接到開(kāi)啟或11關(guān)閉取決于命令伺服電機(jī)的輸出發(fā)生變化。伺服電動(dòng)機(jī)分別通過(guò)發(fā)送不同的直接脈沖到每個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)和驗(yàn)證移動(dòng)到合適的位置的響應(yīng)之后進(jìn)行測(cè)試。我們使用的標(biāo)記知道在哪里的初始位置是和最終電機(jī)的位置是通過(guò)與微控制器發(fā)送信號(hào)，并且，反過(guò)來(lái)，它是由伺服解釋和比較，由編碼器提供的信號(hào)，從而在旋轉(zhuǎn)到所需的位置來(lái)確定。在測(cè)試過(guò)程中，伺服電動(dòng)機(jī)是因?yàn)椴徽_的極化的不一致性與機(jī)器人臂系統(tǒng)。 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中使用 LabVIEW 軟件發(fā)送命令到發(fā)送的特定命令其中有一臺(tái)電機(jī)連接根據(jù)稱道改變位置的驅(qū)動(dòng)微控制器也測(cè)試。要注意到，在這一點(diǎn)很重要開(kāi)始一個(gè)項(xiàng)目的不同的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器被選中，但與他們和微控制器之間的通信幾個(gè)問(wèn)題都存在。所以，我們選擇一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，允許數(shù)據(jù)被直接從計(jì)算機(jī)發(fā)送到它與只有一個(gè) USB 線，所以，微控制器將僅在箱子的使用實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。其他測(cè)試，以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的功能，圖 18 機(jī)器人手臂的動(dòng)作如顯示在圖 18 中通過(guò)引入在 LabVIEW 界面中的特定位置和測(cè)量，以驗(yàn)證一個(gè)參考點(diǎn)和最后點(diǎn)之間的距離發(fā)生了那些測(cè)試：該從逆正確變換到正運(yùn)動(dòng)學(xué)，指定的角度和馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)之間的關(guān)系。機(jī)器人手臂的測(cè)試和驗(yàn)證是需要細(xì)長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)樾枰獛状蔚娜蝿?wù)之一。在我們的測(cè)試中，很多問(wèn)題出現(xiàn)的：錯(cuò)誤的角度計(jì)算，電機(jī)的錯(cuò)誤校正，問(wèn)題與物理角度和位置測(cè)量，因?yàn)檫@是沒(méi)有預(yù)料過(guò)載燒毀伺服電機(jī)之一。127 結(jié)果與討論7.1 伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍伺服電機(jī)的極限得到規(guī)范，因?yàn)檫@種類型的電機(jī)都包含有小于 180 度的跨度。實(shí)際范圍為所有電機(jī)被發(fā)現(xiàn)是在范圍 125 - 142 度，如表 1 所示的這清楚地表明，機(jī)器人手臂的實(shí)際操作是從機(jī)架的情況下不同。表 1 電機(jī)角的范圍 電動(dòng)機(jī) 角度范圍電機(jī) A 130?電機(jī) B1 135? 電機(jī) B2 140?電機(jī) ? 142? 電機(jī)攻擊角度 125?7.2 電流消耗 消耗電流取決于負(fù)載和機(jī)器人臂的運(yùn)動(dòng)的類型。在目前的研究中，有 4 個(gè)級(jí)別的電流消耗為： ? 低（從 0 到 200 mA） 。這種消費(fèi)發(fā)生時(shí)，機(jī)器人處于靜止?fàn)顟B(tài)（不運(yùn)動(dòng)的情況下） 。 正常（從 200 到 500 mA） 。這件事發(fā)生時(shí)，機(jī)器人手臂移動(dòng)與能力去目標(biāo)沒(méi)有很大的扭矩需求。 高（500 mA 到 900 毫安） 。達(dá)到按賬面負(fù)載的開(kāi)頭這個(gè)范圍。通過(guò)克服的慣性載荷的初始瞬間，在正常范圍內(nèi)發(fā)生的地方。過(guò)電流（超過(guò) 900 MA） 。負(fù)荷太重，電機(jī)不能動(dòng)彈。為在此條件下被用于多于一分鐘，將馬達(dá)燒毀，也就是說(shuō)，它是不可能使用的任何多7.3 最大負(fù)載這些結(jié)果是用不同的權(quán)重得到的;一袋玉米被用于與規(guī)模來(lái)決定包的體重。結(jié)果進(jìn)行了使用機(jī)器人手臂拿起袋子，并將其移動(dòng)到特定位置。表 2presents 的電流消耗袋玉米的不同權(quán)重。從表 2 中可以看出，該機(jī)器人可在負(fù)載沒(méi)有問(wèn)題的移動(dòng)超過(guò) 50 克以下。在負(fù)載 60 克，機(jī)器人手臂開(kāi)始有困難，并通過(guò) 80 克后發(fā)生嚴(yán)重的情況，其中憤怒可逆的損害可發(fā)生在馬達(dá)。7.4 最終位置結(jié)果表明，該機(jī)器人臂的精度移動(dòng)至不同的重量（<50 克） ，結(jié)果列于表 3 13，如圖所示，在機(jī)器人手臂能夠執(zhí)行移動(dòng)到指定的位置。然而，這種移動(dòng)不平滑，有時(shí)馬達(dá)沒(méi)有足夠的力，尤其是當(dāng)負(fù)載很重。此外，一些問(wèn)題可能會(huì)由于同步兩個(gè)底部的電機(jī)。兩個(gè)電機(jī)的步驟是不重合而引起的丙烯酸部位張力，這在箱子被過(guò)多會(huì)破壞的部分。表 2 負(fù)載與電流消耗 空載 電流損耗 20 克 低40 克 正常50 克 正常60 克 高80 克 過(guò)流100 克 過(guò)流表 3 精度上的所有軸軸 精度（ + / - ）× 1 厘米 ? 2 厘米? 1 厘米8 結(jié)論本文介紹了機(jī)器人手臂，具有天賦太一，plish 簡(jiǎn)單的任務(wù)，如光材料處理的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)和實(shí)施。機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)和建造從那里伺服電機(jī)被用來(lái)進(jìn)行武器之間的聯(lián)系和執(zhí)行的手臂動(dòng)作亞克力材質(zhì)。伺服電機(jī)編碼器包括使沒(méi)有控制器實(shí)施;然而，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍小于 180°范圍，從而大大減小了臂和可能的位置到達(dá)該區(qū)域。機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@是有限的四個(gè)自由度設(shè)計(jì)允許大多數(shù)必要的運(yùn)動(dòng)和保持成本和機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜性。末端執(zhí)行器是不包括在設(shè)計(jì)，因?yàn)槭惺鄣膴A持器使用，因?yàn)樗歉菀缀徒?jīng)濟(jì)地使用商業(yè) 1 比生成它。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們面臨著由于強(qiáng)烈的加盟薄亞克力部分的方式有些困難。根據(jù)螺釘和螺母的機(jī)械連接點(diǎn)被使用，并且，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，一個(gè)小的特征，設(shè)計(jì)這使與緊固螺母螺栓，而無(wú)需在薄亞克力層螺旋。到控制的機(jī)器人手臂，三種方法被執(zhí)行：一個(gè)微控制器，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，和一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的用戶界面。該系統(tǒng)具有獨(dú)特的特點(diǎn)，允許在編程和控制方法的靈活性，它利用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)施;14是 - 兩側(cè)也有可能是在全手動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)。這個(gè)機(jī)器人手臂是與他人的對(duì)比作為多比現(xiàn)有機(jī)器人手臂更便宜，還可以控制所有從一臺(tái)計(jì)算機(jī)的動(dòng)作，使用Labview 的接口。數(shù)進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證上述機(jī)器人手臂其中睪丸不但涉及特定元素和整個(gè)系統(tǒng);在不同的操作條件下的結(jié)果顯示信任的機(jī)器人手臂呈現(xiàn)的。參考文獻(xiàn)[ 1 ]操作型工業(yè)機(jī)器人 - 詞匯，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn) 8373 ，1994 .[ 2 ]工業(yè)和服務(wù)機(jī)器人，機(jī)器人的 IFR 國(guó)際聯(lián)合會(huì)， 2010. 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