【正文】 機構(gòu)、滾輪或連桿機構(gòu)。 (3)工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡(luò)化 。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵 技術(shù)，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。其次，它的制作完成一定可以極大的激發(fā)同學(xué)們對機 器人技術(shù)的熱愛，提高對機器人技術(shù)的濃厚興趣，并吸引更多的同學(xué)投入到機器人設(shè)計與制作行列中來。 (4)多關(guān)節(jié)型機機械手 [1]。 3) 臂部，采用步進電機，通過同步帶來實現(xiàn)手臂的上下擺動。在本次設(shè)計中，鑒于手臂傳動中心距較大，傳動要求相對高的精度，故相比較后選擇同步帶進行傳動 [1]。 齊次變換矩陣可分解為平移變換和旋轉(zhuǎn)變換，即： ( ) ( , )AAB B OT T rans P Rot k ??? 33() 01AA BOBO IPT r a n s P ???? ???? 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 ? ?,0( , )01AB RkR o t k ?? ??? ???? 式中 . ()ABOTrans P為平移變換矩陣， ( , )Rot k ? 為繞過原點的 K軸轉(zhuǎn)動 ? 角的旋轉(zhuǎn)變換矩 陣。 典型的手部結(jié)構(gòu) （ 1） 回轉(zhuǎn)型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。 通過綜合考慮，本設(shè)計選擇二指平移型手抓，采用滑槽導(dǎo)軌這種結(jié)構(gòu)方式。 大手臂擺動電機的選擇 初步估計整個手臂重量為 5Kg,設(shè)大手臂擺動速度為 3r/min,手臂折算到外軸上的轉(zhuǎn)動慣量為： 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 ? ?2 2 2. 5 0 . 3 0 . 4 5 .2lJ m K g m??? ? ? ????? 2 2 3 .1 4 0 .3 1 420W T? ?? ? ? ? 整個手臂折算到外軸上的轉(zhuǎn)動慣量為： 3 .T J W N m? ? ? ? ? 電動機的轉(zhuǎn)矩 maxjT 為： m a x . 2 . 5 0 . 1 4 1 3 0 . 4 1 6 .0 . 8 5j KTT N m? ?? ? ? ? 電動機的轉(zhuǎn)矩 m a x . 2 . 5 0 . 1 4 1 3 0 . 4 1 6 .0 . 8 5j 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 =,能夠滿足機構(gòu)要求 [7]。21Z Zi? =60 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 K TZ ???? ????可得 221 500 1 .2 1 9 6 8 .36 0 1 4 0md ??? ? ? ?????? 查表得： m=1 1d =18 q=18 ? 2d =60 （ 1）由 mn =39。 2) 掌握了機械結(jié)構(gòu)整體方案設(shè)計的原則和要求，在設(shè)計過程中熟練的查取了相關(guān)的設(shè)計手冊，為以后工作上的需要打下了堅實的基礎(chǔ)。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師 黃斌 老師。 感謝父母對我的關(guān)愛和教誨。 a host puter that filters, triangulates, and predicts 3D position from the 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 raw vision data。 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師， 指導(dǎo) 我們打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。因此，了解機器人、研究機器人、并最終設(shè)計制造更先進、更科學(xué)、更人性化的機器人就成為我們機電專業(yè)最為重要的任務(wù)之一。在這段時間內(nèi)，我溫習(xí)和鞏固了大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識，綜合運用了所學(xué)的機械和電子方面的知識，極大的提高了我分析問題，解決問題的能力。123 7 .5 30. 1 .2 5 1ii ii? ? ?? 由傳動 比為 39?？山瓢聪率焦繿bk ??12 其 中 a，重力方向的最大上升加速度； tva max響? maxv—— 運載時工件最大上升速度 t響 —— 系統(tǒng)達到最高速度的時間，一般選取 3K—— 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇 G—— 被抓取工件所受重力 （ N） 取 k1 =2， ????? abK k3 =， G=10N 根據(jù)公式，將已知條件帶入： ? ?FN ? ?? = 取 ? = 由驅(qū)動力公式得： 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 ? ?FF N?實際=設(shè) F 為驅(qū)動力，則 ? ??? ?? tgF F實際 其中 ? 為螺紋傾斜角 =15， ? 為摩擦角 =30 ? F= ? ? Ntg 930159 ??? [6] 驅(qū)動電機的選擇 手指張合電機的選擇 設(shè)前端手指的重量 為 ，螺紋導(dǎo)程 hP =1mm， 則空載時，工作臺折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量為： 12 2 520 . 1 0 . 1 2 . 5 1 0 .2 2 3 . 1 4h iPJ m K g c m? ??? ??? ? ? ? ????? ????? 最大工作載荷下，工作臺折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量為： 2 2 4220 . 1. 1 . 1 2 . 8 1 0 .2 2 3 . 1 4hiPJ m K g c m? ??? ??? ? ? ? ????? ????? （ 1）快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩 1eqT ： 1 m a xe q fT T T?? 式中 maxT—— 快速空載起動時折算到殿動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 fT —— 移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 551m a x 13551 m a x2 2 4 10 3 7 10 .60 60 6 10 10 .2 2 4 1 10 .mahfe q fJnT J N mtFPT N miT T T N m????????? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ?? ? ? ???? ? ? ? ?摩 （ 2）最大工作負載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩 2eqT ： 2e q t fT T T?? tT—— 折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大 工作負載轉(zhuǎn)矩 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 ? ?33343212. 10 10 .2 2 1. 10 10 .2 2 12 10 ., 2 .fhthfe q t fe q e q e qFPT N miFPT N miT T T N mT T T N m?????????? ? ? ?????? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ?摩? 步進電機的最大靜轉(zhuǎn)矩： m a x . 2 .5 0 .0 0 2 0 .0 0 5 .j e qT K T N m? ? ? ? 查手冊得，可選用常州寶馬集團前楊電機電器有限公司的 36BF003 型電機 其 maxjT = 能夠滿足機構(gòu)要求 [7]。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動 ， 這種手指結(jié)構(gòu)簡單 , 適于夾持平板方料、棒料等 , 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置 , 其理論夾持誤差零。） id （ mm） ia （ mm） i? （ 186。 用四維向量表示三維空間一點的位置 P，即： xyP P P P z? ? ? ???? ?? 上式稱為點的齊次坐標，式中 ? 為非零常數(shù)。 傳動機構(gòu)的選擇 在現(xiàn)有的機械手系統(tǒng)中，所采用的傳動機構(gòu)主要有蝸輪蝸桿傳動、行星輪系傳動、鏈傳動、帶傳動等。 2) 腕部，采用一個步進電機實現(xiàn)手部回轉(zhuǎn) 180176。(2)圓柱坐標型機械手 。它應(yīng)當實現(xiàn)的功能是： 1) 大面積快速搜索和定位功能 2) 滿足空間定位精度 5mm 3) 自動抓取功能 4) 過載保護功能 5) 掉電保護功能 從結(jié)構(gòu)和功能上來看，這個六自由度機械手確實稱不上復(fù)雜，但它卻具有很重要的意義。 (7)機器人化機械開始興起。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機 。 (5)其它部分 其它部分包括機體、行走機構(gòu)、檢測裝置和傳感裝置等 :①機體 (也稱機身 )是用于支承和連接其他零件、部件的基礎(chǔ)件。 (3 )動力部分 動力部分是驅(qū)動前兩部分的動力，因此也稱動力源。 變結(jié)構(gòu)控制是在 20 世紀 50 年代被提出來的限于當時的技術(shù)條件和控制手段，這種理論沒有得到迅速發(fā)展。在實際研究中，往往把機器人控制系統(tǒng)簡化為若干個低階子系統(tǒng)來描述。 90 年代，機械手的發(fā)展已經(jīng)不再局限于機械手本身，而成為了新一代整個機器的發(fā)展方向。機械手涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一 門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 此手臂的空間活動半徑 ，定位精度為 ，并放到預(yù)定位置。手臂的運動主要包括：腰部轉(zhuǎn)動，大手臂擺動，小手臂擺動，手腕擺動，手腕轉(zhuǎn)動，夾爪夾取。 工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科 —— 機械手工程。 80 年代末期，各國把發(fā)展的目標 調(diào)整到更現(xiàn)實的基礎(chǔ)上來。每個控制任務(wù)本身就是一個動力學(xué)任務(wù)。對于前者，設(shè)計時應(yīng)考慮穩(wěn)態(tài)誤差的補償問題 :對于后者，則應(yīng)該考慮耦合慣量的補償問題。近年來，隨著各類伺服系統(tǒng)，尤 其是電氣伺服系統(tǒng)的性能完善和成本降低，使運動傳動機構(gòu)有較大的簡化。通過對動力部分的控制，使執(zhí)行機構(gòu)按照規(guī)定的要求進行工作。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 (2)機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。美國發(fā)射到火星上的 “ 索杰納 ” 機器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 本次畢業(yè)設(shè)計負責(zé)機械部分的設(shè)計與制作。 機械手基本形式的選擇 常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形 態(tài) ,按坐標形式大致可以分為以下 4 種 : (1)直角坐標型機械手 。 本設(shè)計機械手主要由 4 個大部件和 6 個電機組成： 1) 手部，采用一個小型步進電機，通過導(dǎo)軌機構(gòu)運動實現(xiàn)手抓的張合。因此，機械手的驅(qū)動方案選擇電動驅(qū)動。坐標變換包括平移變換、旋轉(zhuǎn)變換與復(fù)合變換。 （了書寫方便，將 sin ,cosnn??改寫為 ,nnSC ） 本課題要研究的六自由度機械手 模型如圖 圖 DH模型 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 有以上的坐標系推導(dǎo)法 ,可得出本課題六自由度機械手的運動參數(shù)，如下： 表 關(guān)節(jié) i i? （ 186。本設(shè)計機械手采用夾持式手指 ， 夾持式機械手按運動形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型。 手指對工件的夾緊力可按公式計算： 1 2 3NF K K K G? 式中 1K—— 安全系數(shù)，通常 ； 2k—— 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。 小手臂電機處蝸輪蝸桿、帶傳動比的確定 由小手臂擺動選用電機為 45BF003 型可得，運行頻率為 f=27000HZ ? mn =又 sn=3r/min ? 總傳動比 i= msnn = 由大手臂擺動電機確定的一級帶輪傳動比為1i= 取二級帶輪傳動比為2i=1 ? 小手臂擺動電機蝸輪蝸桿的傳動比為 39。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 5 總結(jié)與展望 歷經(jīng)一個學(xué)期的努力，六自由度機械手終于設(shè)計成功。 隨著科技和社會的進步，智能機器人在人們生活的各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。 如果 我們之間的相互幫助 ，此次設(shè)計的完成將變得非常困難。 integration of systems with different sampling and processing