【正文】 s sensing modalities and motor control system is a hallmark of intelligent behavior, and we are pursuing the goal of building an integrated sensing and actuation system that can operate in dynamic as opposed to static environments. There has been much research in robotics over the last few years that address either visual tracking of moving objects or generalized grasping problems. However, there have been few efforts that try to link the two problems. It is quite clear that plex robotic tasks such as automated assembly will need to have integrated systems that use visual feedback to plan, execute, and monitor grasping. The system we have built addresses three distinct problems in robotic handeye coordination for grasping moving objects: fast putation of 3D motion parameters from vision, predictive control of a moving robotic arm to track a moving object, and interception and grasping. The system is able to operate at approximately human arm movement rates, using visual feedback to track, intercept, stably grasp, and pick up a moving object. The algorithms we have developed that relate sensing to actuation are quite general and applicable to a variety of plex robotic tasks that require visual feedback for arm and hand control. Our work also addresses a very fundamental and limiting problem that is inherent in building integrated sensing actuation systems。 其次要感謝和我一 組 作畢業(yè)設(shè)計的 其他 同學(xué)， 我們 在本次設(shè)計中 相互學(xué)習(xí)，相互鼓勵。此外系統(tǒng)在總體布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計上離實際應(yīng)用還有一些待完善之處。21Z Zi? =36 蝸桿 40Cr 45— 50HRC 蝸輪 103 鋁青銅 估計 sV =5m/s 查表得 ? ?H? =140Mpa 由式 ? ? 22122500 Hm d KTZ ???? ????可得 221 500 1 .2 7 8 9 .23 6 1 4 0md ??? ? ? ?????? 查表得： m=1 1d =18 q=18 ? 2d =36[8] 小手臂擺動處軸的強度較核 （ 1）小手臂擺動軸的受力分析圖如下： 圖 小手臂擺動軸的受力分析圖 [9] 其中： 3 9 . 8 3 0G m g N? ? ? ? 111 9 6 . 1 9 .6102T N m mFNdmm? ? ? 227 8 . 7 . 8102T N m mFNdmm? ? ? ?? 12 152VV GF F N? ? ? 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 1 57 19 .6 7. 8 19 12 .7 576HFN? ? ??? 2 7. 8 57 19 .6 19 0. 9576H ? ? ??? （ 1）繪制垂直面內(nèi)的彎矩圖 由式 1 1 5 3 8 5 7 0 .2a v v LM F N m? ? ? ? ? ? 垂直面內(nèi)彎矩圖如下所示： 圖 垂直面內(nèi)彎矩圖 [9] （ 1） 繪制水平面內(nèi)的彎矩圖 由式 1122. 2 4 2 . 2 5 .4. 1 8 . 0 5 .4a H Ha H HLM F N m mLM F N m m????可得 水平面內(nèi)的彎矩圖如下所示： 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 水平面內(nèi)的彎矩圖 [9] （ 2） 繪制合成彎矩圖 在 C 和 D 處 1 5 1 9 2 8 5 .avM N m m? ? ? 在 E 處 1 2 . 7 5 3 8 1 9 . 6 1 9 1 1 2 . 1 .aHM N m m? ? ? ? ? ? 在 C處 222 8 5 2 4 2 .2 5 3 7 4 .aM N m m? ? ? 在 E 處 225 7 0 1 1 2 .1 5 8 1 .aM N m m? ? ? 在 D 處 222 8 5 1 8 .0 5 2 8 6 .aM N m m? ? ? ? 軸的合成彎矩圖如下所示： 圖 軸的合成彎矩圖 [9] 軸的扭矩圖如下所示： 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 軸的扭矩圖 [9] ? 軸的危險截面為中心 E點 當(dāng)量彎矩為 ? ?22eaM M T? ? ? ? ? 225 8 1 0 . 6 1 9 6 5 9 3 .N m m? ? ? ? 軸的材料選用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理 查表得： 650B Mpa? ? ? ?1 60b M pa? ? ? ? ? ? 331593 4 .6 50 .1 0 .1 6 0e bMd? ?? ? ? ?? ? 軸的直徑取 d=5 能夠滿足強度要求。 底座轉(zhuǎn)動電機的選擇 初步估計機身重量為 15Kg,轉(zhuǎn)動速度為 3r/min ? 折算到電機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量為： 2 2 25 0 . 2 1 0 0 . 1 4 0 . 3 9 6 .J K g m? ? ? ? ? ? 折算到電機軸上的轉(zhuǎn)矩為： 2 3 .1 40 .3 9 6 0 .1 2 4 .20T J W N m?? ? ? ? ? 電機的最大靜轉(zhuǎn)矩為： m a x . 2 . 5 0 . 1 2 4 0 . 3 0 7 .0 . 9 8j KTT N m? ?? ? ? ? 選用常州寶馬集團前楊電機電器有限公司的 55BF003 型電機 其最大靜轉(zhuǎn)矩為 maxjT =[7] 蝸輪蝸桿、帶輪的選擇及傳動比的確定 底座電機處蝸輪蝸桿傳動的確定 由選用電機為 55BF003 可得，運行頻率 f=18000HZ ? mn =75r/min 又 sn =3r/min ? i= msnn =25 蝸桿選用 40Cr, 4550HRC 蝸輪選用 103鋁青銅 估計 sV =5m/s 查表得 ? ?H? =140Mpa 由式 2 1md ? ? ? 222500H KTZ ??????? 其中 K 為載荷系數(shù)，當(dāng)考慮載荷集中和動載荷影響時， K取 — ? ? ? 2 22 1225 0 0 5 0 0 1 . 2 3 1 7 1 9 . 45 0 1 4 0Hm d K TZ ??? ??? ? ? ? ??? ??????? 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 查表得 m= 1d =20 q=16 大手臂電機處蝸輪蝸桿及帶傳動的確 定 由選用 55BF003 電機運行頻率 f=18000HZ ? mn =75r/min 由 sn =3r/min ? i= msnn =25 取蝸輪蝸桿傳動比為 20 帶輪傳動比為 （ 1）由傳動比 i=20 查表得 1Z =2 ? 2Z =40 蝸桿 40Cr 45— 50HRC 蝸輪 103 鋁青銅 估計 sV =5m/s 查表得 ? ?H? =140Mpa 由式 ? ? 22122500 Hm d KTZ ???? ????可得 221 500 666 140md ??? ? ? ?????? 查表得 m=2 1d = q= ? 2d =80 （ 2） 由 mn =75r/min 1i =20 ? 帶輪的 主動論轉(zhuǎn)速為 1n =由式 1160dnV ?? V 一般在 5—— 25m/s 取 V=20m/s ?1 60 20 ???? 查表得：選帶輪為 Y型帶 1d =28 由式 ? ?2 2 i d ??? 其中 ? 為 V 帶傳動的滑動率，一般為 — 2 1 . 2 5 2 8 0 . 9 8 3 4 . 3d? ? ? ? ? 查表得：取 2d = 2135 .5 628di d? ? ? ? ? ? ? ?1 2 0 1 20 . 7 2d d a d d? ? ? ? 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 ? 取 ? ?0 1 21 .5 9 5 .2 5a d d? ? ? ? V 帶基準(zhǔn)長度 ? ? ? ? 2210 0 1 202 2 9 0 . 524 ddL a d d a? ?? ? ? ? ? 查表得： 取 dL =280 ? 00 872dLLaa ?? ? ? 由 211 180 175 120o o o odda? ?? ? ? ? ? ? 帶輪滿足要求 [8]。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體 ,不適合用于本方案。根據(jù)齊次變換矩陣的乘法規(guī)則有： 0 0 1 112 nnnT T T T?? 式中， 0nT 表示末端坐標(biāo)系 ??n 相對于基坐標(biāo)系 ??0 的位姿 [10]。 空間任意一點 P 在不同的坐標(biāo)系中的描述是不同的， 因此經(jīng)過 不同的坐標(biāo)變換P點的坐標(biāo)是不同的。采用電動機構(gòu)驅(qū)動機械手 、 結(jié)構(gòu)安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 簡單、尺寸緊湊、設(shè)計方便、控制簡單與能綜合運用本科階段所學(xué)知識等優(yōu)點。 這 是 本次畢業(yè)設(shè)計課題六自由度 機械手 的整體設(shè)計示意圖。在本章中對機械手的坐標(biāo)形式、自由度、驅(qū)動機構(gòu)等進行了確定。 六自由度機械手設(shè)計分為機械部分與控制部分兩大模塊。 (5)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)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。④傳感裝置其中裝有某種傳感器，使手指具有敏感性和自控性，用以反應(yīng)手指與物件是否接觸、物體有無滑下或脫落、物件的方位是否正確、手指對物件的握緊力是否與物件的重量相適應(yīng)等 [11]。液壓驅(qū)動裝置有液壓油缸、液壓馬達等，這些裝置具有體積小、輸出功率大等 特點 。 (2 )傳動機構(gòu) 傳動機構(gòu)主要是起改變物件方位和位置的作用。技術(shù)水平更高的機器人，具有不同程度的“智能” ，其控制系統(tǒng)能夠借助于傳感信息與周圍環(huán)境交互作用，并根據(jù)獲取的信息，修正系統(tǒng)的狀態(tài)，甚至能夠自主地控制機器人實現(xiàn)控制任 務(wù)。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 機械手的控制問題是與其運動學(xué)和動力學(xué)問題密切相關(guān)的。 國內(nèi)外機械手研究現(xiàn)狀 現(xiàn)代機械手的研究開始于二十世紀(jì)中期，其技術(shù)背景是計算機和自動化的發(fā)展。 the manipulator is driven by stepper motor, and controlled by single chip. The size of the manipulator is equal in the s