【正文】 前廣泛采用的而且技術(shù)成熟的連桿導(dǎo)桿式氣動機械手，這一機械手的造價低廉、結(jié)構(gòu)簡單、針對此處所抓取的工件的特點是不易變形的金屬工件，所以對夾緊力的要求不是太高，故采用氣動機械手爪完全可以達到設(shè)計要求。但這樣就使的小臂的傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有多段承受彎矩的軸，并且電機軸也承受了一定的彎矩。機器人的手爪部分仍然采用較為常用的氣缸配合連桿式氣動機械手的結(jié)構(gòu)，其作用與方案一所述的相同。（2）矩頻特性不同步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速的升高而降低，而且在較高的轉(zhuǎn)速時會急劇下降所以其最高的工作轉(zhuǎn)速在300~600r/min。交流伺服電機為驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可以直接對電動機編碼器反饋信號進行采樣，在內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，能避免失步或過沖現(xiàn)象。故此次方案二作為本次設(shè)計的最終設(shè)計方案。里面部件的材料采用鋁合金位于底部的電機通過諧波減速器的減速對頂端軸進行驅(qū)動，從而帶動了大臂回轉(zhuǎn)軸和大臂一起轉(zhuǎn)動，需要注意的是臂回轉(zhuǎn)軸是做成一體的。這里大、小臂的運動具有獨立性的特點。(4) 旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 如圖所示，此處的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)主要是利用步進電機利用鍵連接來驅(qū)動機械手進行旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)抓取工件位姿的調(diào)整，這里是考慮到機械手在抓取工件時所需要的位姿來進行設(shè)計的，使得機械手的手爪更方便有效的完成工件的抓取。 考慮到先前方案分析是提到絲杠要求反向自鎖的特點，先根據(jù)其負載情況粗選滑動絲杠的類型為單頭梯形絲杠。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)能隨時間和條件自動改變。主CPU實現(xiàn)管理、坐標變換、軌跡生成和系統(tǒng)自診斷等；從ＣＰＵ實現(xiàn)所有關(guān)節(jié)的動作控制?？刂葡到y(tǒng)使被控機械實現(xiàn)精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制，以及這些被空機械量的精確綜合控制。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。３、抗干擾能力強 可編程控制器采用了一系列硬件和軟件的抗干擾能力措施，如濾波、隔離、屏蔽、自診斷器、自恢復(fù)等使之具有很淺的抗干擾能力。５、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、維護方便； 可編程控制器體積小、質(zhì)量小，便于安裝。 交流伺服系統(tǒng)由交流伺服電動機和伺服電動機驅(qū)動器組成，它已經(jīng)成為無刷直流伺服系統(tǒng)的代替品。 機器人各關(guān)節(jié)由電機輸出動力，通過各種傳動方案，帶動各關(guān)節(jié)運動，傳感器、編碼器將檢測記錄到得運動不見的運動狀況并以開關(guān)量形式傳遞給I/O,PLC接收到這些信號并經(jīng)過處理后，發(fā)出指令，傳遞給I/O,系統(tǒng)進入下一道命令執(zhí)行中。PLC接收機器人的各種工作狀態(tài)信號、指令及傳感系統(tǒng)，包括各指令開關(guān)、工件識別傳感信號和執(zhí)行機構(gòu)的位置信號等，實現(xiàn)PLC對搬運機器人的狀態(tài)信息的獲取。伺服系統(tǒng)的開、停、就緒和急停等狀態(tài)輸出端口通過讀取這些端口的狀態(tài)。各個部分的分布如圖45所示： 單元號設(shè)置開關(guān)單元號的設(shè)置確定了CPU單元專用I/O單元區(qū)的那些字分給MC單元。３）ＭＰＧ連接器　　用于MPG（手動脈沖發(fā)生器）或同步譯碼器的連接器。 33。論文工作總結(jié)如下：（1） 根據(jù)各種傳動方式之間的聯(lián)系及特點，通過取長補短，主要考慮了結(jié)構(gòu)緊湊簡單等原則，確定了機器人的整體設(shè)計方案：（2） 各個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式均采用電機加減速的方式的傳動設(shè)計，大臂的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與大臂做成一體，大臂的截面形狀采用等強度處理：（3） 在各個關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，充分考慮到附加載荷對電機軸的影響，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸的載荷通過固定在其兩端的軸承把負載的附加載荷傳遞到軸承上，從而保護了電機和減速器；（4） 在進給機構(gòu)的設(shè)計中，滑動絲杠自鎖性可以很好的保護工件不會在斷電的情況下落，造成意想不到的事故： 由于時間有限，本次設(shè)計還存在著一定的不足，還有待進步提高，展望如下： 在傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于考慮到結(jié)構(gòu)的緊湊型和盡量簡單的特點，故把小臂驅(qū)動電機安裝在小臂的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸上，但這樣會造成大臂附加載荷過大，引起一定的不穩(wěn)定因素，在今后可以盡可能選擇質(zhì)量較小在電機的選擇和減速器的選擇，或盡量減少電機在懸梁上的結(jié)構(gòu)。２、連接器１）Ｉ／Ｏ連接器　　用于外部輸入輸出的連接器，包括各軸的限值輸入、急停輸入、圓點接近輸入、外部輸入、常規(guī)輸入。 PLC及運動控制單元的選型 針對本次控制系統(tǒng)的方案，選擇SYSMAC的CS1系列的PLC，與之配套的MC單元MC421能夠?qū)崿F(xiàn)四軸的伺服驅(qū)動，分別對應(yīng)本次SCARA 機器人的四個伺服電機的伺服驅(qū)動。機器人伺服系統(tǒng)開啟停止、重啟、繼續(xù)和回零等輸入控制端口。對搬運機器人的控制包括PLC通過I/O接口向機器人發(fā)出控制指令，以及獲取機器人的工作狀態(tài)信息等內(nèi)容。 一個伺服驅(qū)動系統(tǒng)并不僅僅是驅(qū)動器與電動機的組合，而是一個完整復(fù)雜的控制系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)緊湊，與硬件連方式簡單，接線少，易于維護。現(xiàn)在可編程控制器已經(jīng)被公認為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。２、控制系統(tǒng)簡單，通用性強 盡管現(xiàn)在世界各個生產(chǎn)可編程控制器的廠家和公司，有著多種品牌和種類，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同。目前，搬運機器人的控制方式大多采用可編程序的點位控制（ＰＴＰ）方式，而在各種控制方式中，可編程序控制器（ＰＬＣ）因其通用性好、編程方便、成本較低、易于設(shè)計和維護等優(yōu)點而被廣為使用，它完全可以取代繼電器控制柜，而且可以實現(xiàn)比繼電器功能強得多的控制功能。主從控制方式系統(tǒng)實時性較好，適用于高精度、高速度控制，但其系統(tǒng)擴展性較差，維修困難。４、機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機器人控制系統(tǒng)按其控制方式可分為兩類：１）集中控制方式：用一臺計算機實現(xiàn)全部控制功能，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但實時性差，難以擴展，其構(gòu)成框圖如圖所示：２）主從控制方式：采用主、從兩級處理器實現(xiàn)系統(tǒng)的全部控制功能。4 搬運機器人的控制系統(tǒng)４．1 機器人控制系統(tǒng)分類 程序控制系統(tǒng)：給每一個自由度施加一定規(guī)律的控制作用，機器人就可實現(xiàn)要求的空間軌跡。 它們的重量可以做一下粗估：工件40N，手爪20N，驅(qū)動氣缸20N，手爪與氣缸的連接套筒20N，俯仰電機55N，減速器5N,絲杠套杯與L型支架40N等組成。同時考慮滑動絲杠的原因也是利用了滑動絲杠的反向自鎖的特性，從而實現(xiàn)了斷電保護。大臂的長度盡可能做的短一些，這樣會在整體結(jié)構(gòu)簡單的情況下將小臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的電機自身重量和減速器的重量盡可能多的通過殼體傳遞到地面，另外對大臂的設(shè)計也采用了增加強度的處理，從而盡可能電機和減速器所產(chǎn)生的附加彎矩對機構(gòu)的影響。外殼材料采用45鋼底座的軸承采用角接觸軸承，使利用了它既能承受軸向力也能承受一定的徑向力的特點。此次的搬運機器人對工件的抓取，對其驅(qū)動系統(tǒng)的要求就是要能夠較為準確的完成對位置和速度的控