【正文】 懈不妥，多一份堅持少一份浮躁，這將鼓勵我在人生的道路上 不斷前進。在大學生活即將結束的最后的日子里，我們再一次驗證了團結就是力量這句真理，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿的完成了。 在手抓的設計中可以 把手爪設計稱可以替換的具有通用性的手爪，這樣可以在搬運不同類型的工件時只需要更換機械手的手 指，從而拓展了機器人的應用范圍。系統(tǒng)的配置圖如圖 44 所示： MC的控制面板主要有 LED 指示器、單元號設置開關， X/Y 軸和 Z/U 軸連接器、 I/O連接器、示教盒連接器、 MPG 連接器等組成。 PLC 接受機器人的各種工作狀態(tài) 信息等內(nèi)容。 ４．３ 機器人的控制系統(tǒng)方案確定 本次控制系統(tǒng)采用的方案是 PLC+交流伺服系統(tǒng)。配以各種組件就可以靈活的組成各種規(guī)模和不同要求的控制系統(tǒng)。 ４．２ 控制系統(tǒng)方案設計 ４．２．１ 控制系統(tǒng)方案分析 控制系統(tǒng)通常是指在復雜的條件下，將預定的控制目標轉變?yōu)槠谕臋C械運動。大徑 d1=39mm,中徑 d2=27mm,小徑 d3=23mm,螺距Ｐ＝６ｍｍ．螺桿材料為４５鋼，螺母材料 為ＺＣｕＳｎ５Ｐｂ５Ｚｎ５，高度Ｈ＝６００ｍｍ． 對所選的絲杠進行驗算： 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。 （ 3）升降機構 此處機械手的升降機構是采用電機加一級齒輪減速，傳遞動力給滑動絲杠，利用滑動絲杠的大的降速比來完成夾持工件的機械手上下移動，這樣可把電機輸出的轉動轉化成絲杠螺母的上下移動，并且整體結構較為簡單。 3 搬運機器人的結構設計 驅動和傳動系統(tǒng)的總體結構設計 （ 1） 底座 如圖所示：電機和諧波減速器通過連軸套筒相連，諧波減速器的輸出軸和大臂的回轉關節(jié)軸直接相連。交流伺服電機為恒力矩輸出即使在額定轉速以內(nèi)都能輸出額定的 轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。第三個自由度采用滾珠絲杠并配以電機加減速器驅動的傳動方案，這是利用了滾珠絲杠的傳動精度高， 并且是把旋轉運動轉換為直線運動，而不需要中間環(huán)節(jié)的轉化，結構簡單。第三個自由度為絲杠螺母的升降運動，采用的傳動方式是電機軸經(jīng)過一級齒輪減速，再驅動滑動絲杠，利用滑動絲杠的大減速比的特點，達到控制上升的速度不至于過快。小臂的傳動方案與大臂的傳動方案相同，這樣雖然結構上較為簡單，但對 大臂產(chǎn)生了一定的不利影響并且對轉矩的計算也會較為麻煩。 （ 5） 安全性 設備自身無爆炸和火災危險，直流有刷電動機 換向時有火花，對環(huán)境防爆性能較差。 （ 5） 安全性 防爆性能好，高于 1000kPa(10 個大氣壓 )時應注意設備的抗壓性。功率 /質(zhì)量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較大 . (5)安全性 防爆性能好，用液壓做傳動介質(zhì)，在一定條件下有火災危險。通過兩個 機構串聯(lián)，使電機最終驅動ＤＥ的來回擺動，從而實現(xiàn)手指的開合運動。由于被握工件的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)及表面 狀態(tài)等不同，因此工業(yè)機器人末端操作器是多種多樣的，大致可分為以下幾類： （ 1）夾鉗式取料手 （ 2）吸附式取料手 （ 3）專用操作器及轉換器 （ 4）仿生多指靈巧手 本文設計對象為物料搬運機器人，并不需要復雜的多指人工指，只需 要設計能從不同角度抓取工件的鉗形指。例如 SCARH 機器人就非常適合平面上的工件的抓取。 （ 6）通過以確定的結構的質(zhì)量的分析，驗算重要零件的受力情況，繪制裝配圖。工業(yè)機器人的自由度數(shù)。 大型機器人 —— 負荷１－１０ＫＮ，工作空間為１－１０立方米。部分發(fā)達國家已制定出人工搬運的最大限度，超過限度的必須由搬運機器人來完成。這種機器人能進行快速維修，可以實現(xiàn)自動恢復。為了 提高工業(yè)機器人手臂的靈活度，主要采用具有冗雜自由度的機器人手臂和在機器人手臂機構上采用膨脹膠關節(jié)及雙向彎曲手臂。機器人是一種多關節(jié)開鏈結構，因此機器人手臂的剛度一般都不高，另外由于構件的尺寸誤差和傳動間隙的存在，以及機器人手臂末端誤差的放大作用，是當前機器人的定位與運動還不能達到很高的精度。如、有原始的電控機械手，較先進的基于工控機控制的，基于ＰＣ控制的，進一步的嵌入式ＰＣ控制技術，還采用PLC 可編程控制的。近年來，隨著信息技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展已經(jīng)出現(xiàn)了多臺機器人通過網(wǎng)絡共享信息并在此基礎上進行協(xié)調(diào)控制的技術趨勢。但與采用液壓驅動的機器人相比，采用伺服電動機驅動機器人在響應速度、精度、靈活性等方面都有很大的提高。首先，本文將設計機器人的大臂、小臂、底座和機械手的結構，然后選擇 合適的傳動方式、驅動方式 ，搭建機器人的結構平臺：在此基礎上，本文將設計該機器人的控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集卡和伺服放大器的選擇、反饋方式和反饋元件的選擇、以及控制元件的設計，重點加強控制軟件的可靠性和機器人運行過程的安全性，最終實現(xiàn)的目標包括：關節(jié)的伺服控制和制動問題、實時監(jiān)測機器人的各個關節(jié)的運動情況、機器人的示教編程和在線修改程序、設置參考點和回參考點。 本文將設計一臺圓柱坐標型的工業(yè)機器人，用于給沖壓設備運送物料。 １ 驅動方式的改變 ２０世紀７０年代后期，日本安川電動 機公司研制出了第一臺全自動的工業(yè)機器人而此前的工業(yè)機器人基本上采用液壓驅動方式。機器人控制性能的提高，也進一步促進了工業(yè)機器人本身性能的提高并擴大了工業(yè)機器人的應用范圍。在搬運機械手的控制方面出現(xiàn)了多種控制方式。 1 工業(yè)機器人機械系統(tǒng)性能的提高 進一步提高 工業(yè)機器人的運動精度。例如：在核電站工作的機器人也要求其具有高靈活度的機器人手臂。 5 采用模塊化組合式機器人結構： 提高機器人快速維修性能，根據(jù)優(yōu)化設計，制造出多種不同尺寸和規(guī)格的手臂和連接器模塊，用少量的 可組合成多種機器人配置。目前世界上使用的搬運機器人愈 10 萬臺，被廣泛應用于機床上下料、沖壓機自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。 １ .３ .３ 按機器人的負荷和工作范圍分類 按照這種分類方法，工業(yè)機器人分為： 超大型機器人 —— 負荷為１０ＫＮ以上。 這種運動只有兩種形態(tài)：直線運動和旋轉運動，其腕端的任何復雜的運動都可由這兩種運動來合成。 （ 5）根據(jù)電機的外形尺寸及輸出軸軸徑以及電機的重量完善結構草圖。 任務是指機器人要完成的 工作，機器人的類型是隨著工作任務的特點而決定的。它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機器人手臂的前端。 在圖中， O為電機輸出軸，曲柄ＯＡ、連桿ＡＢ、滑塊Ｂ和支架結構曲柄滑塊機構：滑塊Ｂ、連桿ＢＣ、搖桿ＣＥ和支架構成滑塊搖桿機構。 （ 2）控制性能 輸出功率大，可無級調(diào)速，反應靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 （ 3）響應速度 很高 (4)結構性能及體積 結構適當，執(zhí)行結構可標準化、模擬化，以實現(xiàn)直接驅動。功率 /質(zhì)量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較小 。 （ 4） 結構性能及體積 伺服電機易于標準化，結構性能好，噪聲低，電動機一般需配置減速裝置，除 DD 電動機外，難以直接驅動，結構緊湊，無密封問題。大臂的驅動電機和小臂的回轉軸共線。這是在充分考慮到小臂的驅動電機對大臂所產(chǎn)生的附加彎矩的條件下，對大臂的結構設 計特別做了加強處理。但這樣就使的小臂的傳動結構復雜，有多段承受彎矩的軸 ，并且電機軸也承受了一定的彎矩。 （ 2）矩頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉速的升高而降低，而且在較高的轉