【正文】 ...................................................... 30 增量式光電編碼器計數(shù)電路 ...................................................................................... 31 二相混合式步進電機的控制 ...................................................................................... 31 二相混合式步進電機雙極型驅(qū)動電路的設計 .......................................................... 31 雙極型驅(qū)動方式脈沖分配器的設計 .......................................................................... 32 結(jié)論 ............................................................................................................................................... 35 致謝 ............................................................................................................................................... 36 參考文獻 ....................................................................................................................................... 37 謝謝朋友 對我文章的賞識，充值后就可以下載此設計說明書（不包含 CAD 圖紙）。我這里還有一個壓縮包，里面有相應的 word 說明書（附帶：外文翻譯）和 CAD 圖紙。 需要壓縮包的朋友 聯(lián)系 客服 1：1459919609 或 客服 2： 1969043202。 需要其他設計題目直接聯(lián)系！??！ 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 1 1 緒論 機械手概述 機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備，它可以說是機器人的一個重要分支。它 模仿人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作，涉及到力學、機械學、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù) 和計算機技術(shù)等科學領域，是一門跨學科綜合技術(shù)。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性。 生產(chǎn)中應用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。 機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各個領域有著廣闊的發(fā)展前景。 用機械手可以代替人從事單調(diào)、重復或繁重的體力勞動，實現(xiàn) 生產(chǎn)的機械化和自動化，代替人在有害環(huán)境下的手工操作，改善勞動條件，保證人身安全。因此，在現(xiàn)有的機械手技術(shù)基礎上設計一臺 小型零件機械裝配機械手 有著深遠的意義。 機械手的組成和分類 機械手的組成 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng) 位置檢測裝置等 組成。 執(zhí)行機構(gòu) （ 1） 手部 手部安裝在手臂的前端。手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動軸，可把動作傳給手腕，以轉(zhuǎn)動、伸屈手腕，開閉手指。 機械手手部的機構(gòu)系模仿人的手指，分為無關節(jié)，固定關節(jié)和自由關節(jié)三種。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指和四指等 ，其中以二指用的最多?？梢愿鶕?jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應操作需要。 本 設計 所做的機械手采用 電磁鐵直接吸引 。 （ 2） 手臂 手臂有無關節(jié)和有關節(jié)手臂之分 。 本 設計 所做的機械手的手臂采用無關節(jié)臂 。 手臂的作用是引導手指準確的抓住工件，并運送到所需要的位置上。為了使機械手能夠正確的工作，手臂的三個自由度都需要精確的定位。 本 設計 所做的機械手在手臂的 X 軸、 Y軸移動 的定位均采用 光電 開關控制，以保證定位的精度。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 2 機械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種，因此，它采用的執(zhí)行機構(gòu)主要是直線油缸、擺動 油缸、電液脈沖馬達、伺服油馬達、直流伺服 電機 和步進 電機 等。 軀干是安裝手臂、動力源和執(zhí)行機構(gòu)的支架。 驅(qū)動機構(gòu) 驅(qū)動機構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。其中以液壓氣動用的最多，占 90%以上，電動、機械驅(qū)動用的較少。 液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸、馬達加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高、體積小、出力大、運動平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點是需要配 備壓力源，系統(tǒng)復雜成本較高。 氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達、氣閥等。一般采用 46 個大氣壓，個別的達到 810 個大氣壓。它的優(yōu)點是氣源方便，維護簡單，成本低。缺點是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。 為了減少停機時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機構(gòu)或緩沖機構(gòu)。 電氣驅(qū)動采用的不多?，F(xiàn)在都用三相感應電動機作為動力，用大減速比減速器來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)；直線運動則用電動機帶動絲杠螺母機構(gòu)；有的采用直線電動機。通用機械手則考慮用 步進電機、直流或交流的伺服電機、變速箱等。 電氣驅(qū)動的優(yōu)點是動力源簡單，維護，使用方便。驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一形式的動力，出力比較大；缺點是控制響應速度比較慢。 機械驅(qū)動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點是動作確實可靠，速度高，成本低；缺點是不易調(diào)整。 本 設計 所做的機械手采用電動機帶動絲杠螺母機構(gòu)來實現(xiàn)手臂的 X軸、 Y 軸的移動及X軸的旋轉(zhuǎn) 。 控制系統(tǒng) 機械手控制系統(tǒng)的要素，包括工作順序、到達位置、動作時間和加速度等。 控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設計采用數(shù)字順序控制。它首 先要編制程序加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手進行工作。 控制系統(tǒng)是支配機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 3 機械手的動作進行監(jiān)視，當動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位 置反饋給控制系統(tǒng)，并與設定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設定位置。 機械手的分類 目前機械手的種類很多，關于分類的問題在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標準，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。 機械手按用途可分為專用機械手和通用機械手兩種： (1)專用機械手 它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低廉等特點，一般適用于大附屬，如自動機床、自動線的上下料機械 手和“加工中心”批量自動化生產(chǎn)的自動換刀機械手等。 (2)通用機械手 它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。在其驅(qū)動系統(tǒng)和性能允許范圍內(nèi)，它的動作程序是可變的，且控制系統(tǒng)是獨立的，只需通過一定的調(diào)整可在不同場合使用。通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種、中小批量的自動化的生產(chǎn)。 通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種：簡易型以“開 — 關”式控制定位，只能是點位控制；伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)， 既可以點位控制，也可以實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 ，一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類型。 機械手按驅(qū)動方式可以分為液壓傳動、氣壓傳動、機械傳動、電力傳動四種機械手： (1)液壓傳動機械手 液壓傳動機械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是：抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求較為嚴格，否則油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。 (2)氣壓 傳動機械手 氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是：介質(zhì)來源極為方便、輸出力小、氣動動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30 公徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 4 斤以下。在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。 (3)機械傳動機械手 機械傳動機械手即由機械傳動機構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等 )驅(qū)動的機械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。 它主要特點是運動準確可靠，動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。因此它常被用于工作主機的上、下料。 (4)電力傳動機械手 電力傳動機械手即由特殊結(jié)構(gòu)的感應電動機、直線電機或功率步進電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單。其中，直線電機機械手運動速度快、行程長，維護和使用較為方便，但此類機械手目前較少，有著很大的發(fā)展前途。 機械手按控制方式可以分為點位控制和連續(xù)軌跡控制兩種： (1)點位控制 它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位 置，不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。 (2)連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復雜。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進行控制 。 國內(nèi)外發(fā)展狀況 國外機器人領域發(fā)展趨勢 近年來，國外的工業(yè)機器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機價格不斷下降。同時， 機械結(jié)構(gòu) 向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；有關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造的機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)性、易操作性和可維修性。 機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺 、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(huán)境 建模及決策控制；多傳感器融合技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 5 中已有成熟應用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。 當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自動系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應用的最著名實例。 從 1994 年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一， 紛紛探索開拓其實際應用的領域。 國內(nèi)機器人的發(fā)展趨勢 我國的機器人研究從 80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關，目前基本掌握了機器人操作機的設計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術(shù)、運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人，其中有 130 多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近 30條自動噴漆生產(chǎn)線上獲得規(guī)模應用，弧焊機器人己經(jīng)應用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的機器人技術(shù)及其工程應用的水平和國外比 還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機器人應用工程起步較晚，應用領域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距；在應用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約 200 臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是應用戶的要求，“一客戶，一次重新設計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。