【正文】 前廣泛采用的而且技術(shù)成熟的連桿導(dǎo)桿式氣動(dòng)機(jī)械手，這一機(jī)械手的造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、針對(duì)此處所抓取的工件的特點(diǎn)是不易變形的金屬工件，所以對(duì)夾緊力的要求不是太高，故采用氣動(dòng)機(jī)械手爪完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但這樣就使的小臂的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有多段承受彎矩的軸，并且電機(jī)軸也承受了一定的彎矩。機(jī)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(dòng)機(jī)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(jìn)電機(jī)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(shí)會(huì)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(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可以直接對(duì)電動(dòng)機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)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(jì)的最終設(shè)計(jì)方案。里面部件的材料采用鋁合金位于底部的電機(jī)通過諧波減速器的減速對(duì)頂端軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而帶動(dòng)了大臂回轉(zhuǎn)軸和大臂一起轉(zhuǎn)動(dòng)，需要注意的是臂回轉(zhuǎn)軸是做成一體的。這里大、小臂的運(yùn)動(dòng)具有獨(dú)立性的特點(diǎn)。(4) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 如圖所示，此處的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是利用步進(jìn)電機(jī)利用鍵連接來驅(qū)動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)抓取工件位姿的調(diào)整，這里是考慮到機(jī)械手在抓取工件時(shí)所需要的位姿來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，使得機(jī)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(diǎn)，先根據(jù)其負(fù)載情況粗選滑動(dòng)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(shí)間和條件自動(dòng)改變。主CPU實(shí)現(xiàn)管理、坐標(biāo)變換、軌跡生成和系統(tǒng)自診斷等；從ＣＰＵ實(shí)現(xiàn)所有關(guān)節(jié)的動(dòng)作控制?？刂葡到y(tǒng)使被控機(jī)械實(shí)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(jī)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(qiáng) 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(hù)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(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成，它已經(jīng)成為無刷直流伺服系統(tǒng)的代替品。 機(jī)器人各關(guān)節(jié)由電機(jī)輸出動(dòng)力，通過各種傳動(dòng)方案，帶動(dòng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，傳感器、編碼器將檢測(cè)記錄到得運(yùn)動(dòng)不見的運(yùn)動(dòng)狀況并以開關(guān)量形式傳遞給I/O,PLC接收到這些信號(hào)并經(jīng)過處理后，發(fā)出指令，傳遞給I/O,系統(tǒng)進(jìn)入下一道命令執(zhí)行中。PLC接收機(jī)器人的各種工作狀態(tài)信號(hào)、指令及傳感系統(tǒng)，包括各指令開關(guān)、工件識(shí)別傳感信號(hào)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置信號(hào)等，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)搬運(yùn)機(jī)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(gè)部分的分布如圖45所示： 單元號(hào)設(shè)置開關(guān)單元號(hào)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(dòng)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(dòng)方式之間的聯(lián)系及特點(diǎn)，通過取長補(bǔ)短，主要考慮了結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單等原則，確定了機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)方案：（2） 各個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)方式均采用電機(jī)加減速的方式的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，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(qiáng)度處理：（3） 在各個(gè)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，充分考慮到附加載荷對(duì)電機(jī)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(fù)載的附加載荷傳遞到軸承上，從而保護(hù)了電機(jī)和減速器；（4） 在進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，滑動(dòng)絲杠自鎖性可以很好的保護(hù)工件不會(huì)在斷電的情況下落，造成意想不到的事故： 由于時(shí)間有限，本次設(shè)計(jì)還存在著一定的不足，還有待進(jìn)步提高，展望如下： 在傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于考慮到結(jié)構(gòu)的緊湊型和盡量簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，故把小臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在小臂的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸上，但這樣會(huì)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(jī)的選擇和減速器的選擇，或盡量減少電機(jī)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(diǎn)接近輸入、外部輸入、常規(guī)輸入。 PLC及運(yùn)動(dòng)控制單元的選型 針對(duì)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(dòng)，分別對(duì)應(yīng)本次SCARA 機(jī)器人的四個(gè)伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)。機(jī)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(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的控制包括PLC通過I/O接口向機(jī)器人發(fā)出控制指令，以及獲取機(jī)器人的工作狀態(tài)信息等內(nèi)容。 一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并不僅僅是驅(qū)動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)的組合，而是一個(gè)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(jiǎn)單，接線少，易于維護(hù)?，F(xiàn)在可編程控制器已經(jīng)被公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。２、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng) 盡管現(xiàn)在世界各個(gè)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(yùn)機(jī)器人的控制方式大多采用可編程序的點(diǎn)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(jì)和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)而被廣為使用，它完全可以取代繼電器控制柜，而且可以實(shí)現(xiàn)比繼電器功能強(qiáng)得多的控制功能。主從控制方式系統(tǒng)實(shí)時(shí)性較好，適用于高精度、高速度控制，但其系統(tǒng)擴(kuò)展性較差，維修困難。４、機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)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(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全部控制功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但實(shí)時(shí)性差，難以擴(kuò)展，其構(gòu)成框圖如圖所示：２）主從控制方式：采用主、從兩級(jí)處理器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全部控制功能。4 搬運(yùn)機(jī)器人的控制系統(tǒng)４．1 機(jī)器人控制系統(tǒng)分類 程序控制系統(tǒng)：給每一個(gè)自由度施加一定規(guī)律的控制作用，機(jī)器人就可實(shí)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(dòng)氣缸20N，手爪與氣缸的連接套筒20N，俯仰電機(jī)55N，減速器5N,絲杠套杯與L型支架40N等組成。同時(shí)考慮滑動(dòng)絲杠的原因也是利用了滑動(dòng)絲杠的反向自鎖的特性，從而實(shí)現(xiàn)了斷電保護(hù)。大臂的長度盡可能做的短一些，這樣會(huì)在整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的情況下將小臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的電機(jī)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(duì)大臂的設(shè)計(jì)也采用了增加強(qiáng)度的處理，從而盡可能電機(jī)和減速器所產(chǎn)生的附加彎矩對(duì)機(jī)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(diǎn)。此次的搬運(yùn)機(jī)器人對(duì)工件的抓取，對(duì)其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求就是要能夠較為準(zhǔn)確的完成對(duì)位置和速度的控