畢業(yè)設(shè)計(jì)-單片機(jī)機(jī)械手設(shè)計(jì)-wenkub
2022-12-14 19:26:56 本頁(yè)面
【正文】 制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三個(gè)部分組成。 基本設(shè)計(jì)思路 總體設(shè)計(jì)框圖如下： 圖 21 總體設(shè)計(jì)框圖 CPU CPU 部分有兩種選擇 :單片機(jī)控制和 PLC 控制。機(jī)械手有上行 /下行、左行 / 右行、放松 /夾緊幾個(gè)運(yùn)行方式。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供機(jī)械手各關(guān)節(jié)所需要的動(dòng)力，傳動(dòng)系統(tǒng)則將驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為滿 足機(jī)械手各關(guān)節(jié)力矩和運(yùn)動(dòng)所要求的驅(qū)動(dòng)力或力矩。 它們之間的相互關(guān)系如圖 12 所示。 4 圖 11 機(jī)械手的一般組成 對(duì)于現(xiàn)代智能機(jī)械手而言，還具有智能系統(tǒng)，主要是感覺(jué)裝置、視覺(jué)裝置和 語(yǔ)言識(shí)別裝置等。 機(jī)械手按照結(jié)構(gòu)形式的不同又可分為多種類型，其中關(guān)節(jié)型機(jī)械手以其結(jié)構(gòu) 緊湊，所占空間體積小，相對(duì)工作空間最大，甚至能繞過(guò)基座周圍的一些障礙物 等這樣一些特點(diǎn)，成為機(jī)械手中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手，也即本文所 研究的對(duì)象。機(jī)械 手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢(shì)，但功能較少，適應(yīng)性較差?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過(guò)程的自 動(dòng)化已 基本得到解決。 本設(shè)計(jì)以 AT89C51 單片機(jī)為核心，采用 LMD18200 電機(jī)控制芯片達(dá)到控制直流 電機(jī)的啟停、速度和方向，完成了篩選機(jī)械手基本要求和發(fā)揮部分的要求。 1 江蘇城市職業(yè) 學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 課題名稱 姓 名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)老師 2021 年 月 2 目 錄 前言 2 摘 要 3 第一章 前言 5 機(jī)械手的概述 5 第二章 總體方案的設(shè)計(jì) 7 設(shè)計(jì)要求 基本設(shè)計(jì)思路 8 第三章 塑料及其分類 10 殼體塑料選材途徑及注意點(diǎn) 10 注塑模的工作原理及應(yīng)用 12 旋鈕外殼注塑成型及其存在的主要問(wèn)題 13 電火花成型機(jī)加工旋鈕型腔 15 第四章 Mastercam 構(gòu)圖的方法 17 常用的實(shí)體建模 法 17 第五章 用 Mastercam 繪制旋鈕的外形 18 繪制旋鈕模型 18 第六章 Mastercam 刀具庫(kù)設(shè)定方法 21 銑削刀具庫(kù)的建立 21 刀具的發(fā)展及其選擇 24 第七章 Mastercam 刀具軌跡仿真 28 刀具軌跡的仿真 28 程序的仿真 30 第八章 Mastercam 程序的后置處理 32 后置處理文件 32 后處理文件編輯的一般規(guī)則 34 機(jī)床參數(shù)的定義 34 結(jié)論 34 第九章 Mastercam 程序 35 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 39 參考文獻(xiàn) 41 3 摘 要 機(jī)械手技術(shù)涉及到電子、機(jī)械學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。在篩 選機(jī)械手設(shè)計(jì)中，采用了 PWM 技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)占空比的計(jì)算達(dá)到精 確調(diào)速的目的。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的，機(jī)器人 的出現(xiàn)并得到應(yīng)用，為這些作業(yè)的機(jī)械化奠定了良好的基礎(chǔ)。目前 我國(guó)常把具有上述特點(diǎn)的機(jī)械手稱為專用機(jī)械手，而把工業(yè)機(jī)械手稱為通用機(jī)械 手。它是一種獨(dú)立的、不附屬于某一主機(jī)的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要 編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定操作。第三類是專業(yè)機(jī)械 手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件傳送。 要機(jī)械手像人一樣拿取東西，最簡(jiǎn)單的基本條件是要有一套類似于指、腕、 臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動(dòng)機(jī)構(gòu) —— 執(zhí)行機(jī)構(gòu)；像肌肉那樣使手臂驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動(dòng)作的控制系統(tǒng)。目前研究主要集中在賦予機(jī)械手“眼睛”，使它能識(shí)別物體和躲 避障礙物，以及機(jī)械手的觸覺(jué)裝置。 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)組成。有的文獻(xiàn)則把機(jī)械手分為機(jī) 械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。并要求機(jī)械手有判別鐵片顏色的功能，且能準(zhǔn)確 把握鐵片位置、重量、形狀等因素。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)種類繁多，常見(jiàn)的有齒輪傳動(dòng)、齒條傳動(dòng)、絲桿傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)。 （ 1）執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1) 手腕 手腕是聯(lián)接手臂與末端執(zhí)行器的部件，用以調(diào)整末端執(zhí)行器的方 位和姿態(tài)。 （ 2）控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)用來(lái)控制機(jī)械手按規(guī)定要求動(dòng)作，可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制 系統(tǒng)。 除此之外，機(jī) 械手可以配置多種傳感器（如位置、力，觸覺(jué)，視覺(jué)等傳感器）， 用以檢測(cè)其運(yùn)動(dòng)位置和工作狀態(tài)。這種機(jī)械手位置精度最高，控制無(wú)耦合，比較簡(jiǎn)單， 避障性好，但結(jié)構(gòu)較龐大，動(dòng)作范圍小，靈活性差。這種機(jī)械手占地面 積小，結(jié)構(gòu)緊湊，位置精度尚可，但避障性差，有平衡問(wèn)題。這種控制方式簡(jiǎn)單，適用于上下料、點(diǎn)焊等作業(yè)。早期多采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)，后來(lái)發(fā)展了直流伺服電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)在交流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用也得到了 迅速發(fā)展。 （ 4）按信號(hào)輸入方式分 1) 人操作機(jī)械手 是一種由操作人員直接進(jìn)行操作的具有幾個(gè)自由度的 機(jī)械手。 5) 示教再現(xiàn)機(jī)械手 這類機(jī)械手能夠按照記憶裝置存儲(chǔ)的信息來(lái)復(fù)現(xiàn)由 人示教的動(dòng)作，其示教動(dòng)作可自動(dòng)地重復(fù)執(zhí)行。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式 該機(jī)械手一共具有三個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，連同末端機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，一共 需要 三個(gè)動(dòng)力源。 10 由于本設(shè)計(jì)中精度要求較高，首先排除了極坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)坐標(biāo)式，而且它們 還存在平衡問(wèn)題，直角坐標(biāo)式靈活性差，不利于提高工作效率。剩下絲桿傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，從零件的加工方面考慮， 最終確定了加工較為簡(jiǎn)單的齒輪傳動(dòng)。通過(guò)電磁閥的通斷來(lái)控制工件的抓取和放下，操作方 便。電機(jī)選擇相對(duì)較為簡(jiǎn)單，由于步進(jìn)電機(jī)有步距角誤 差，機(jī)械手在齒輪傳動(dòng)和擺動(dòng)時(shí)會(huì)進(jìn)一步放大該誤差，因此選擇伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于三臺(tái)電機(jī)不是同時(shí)控制，因此不存 在相互間的干擾，從而增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 （ 5）伺服馬達(dá)的控制 標(biāo)準(zhǔn)的微型伺服馬達(dá)有 三條控制線，分別為：電源、地及控制。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 轉(zhuǎn)速： 秒／ 60 度。 12V 和 24V 電源供電。 前者成為碼盤(pán)，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸 式兩種 ．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是 “１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”。 旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知 道其位置，當(dāng)編碼 器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。為此，在工控中就 有每次操作先找參考點(diǎn)，開(kāi)機(jī)找零等方法。需要提高分辨率時(shí)，可利用 90 度相位差的 A、 B 兩路信號(hào)進(jìn)行倍頻或更換高分辨率編碼器。 在機(jī)械手的設(shè)計(jì)中，通常使用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承和 推力球軸承的組合件。 （ 2） 單片機(jī)特 點(diǎn) 1) 優(yōu)異的性能價(jià)格比。 3) 控制功能強(qiáng)。 （ 3） 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 1) 89C52 系列單片機(jī)基本配置如下： a) 微處理器
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