【正文】 流量控制閥 流量控制閥是通過改變閥的通流面積來調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量，從而控制氣缸的運動速度等的氣動控制元件。 按結(jié)構(gòu)特征，氣缸可分為活塞式氣缸、柱塞式氣缸 、薄模式氣缸、葉片式擺動氣缸、齒輪齒條式擺動氣缸等。尺寸方向的選擇主要靠查工具書等，就不多說了。它由三部分組成，即 CUP、外圍功能單元、歸一化 I／ O端口。 CPU 外圍電路 第 27 頁 CPU 外圍電路包括 ROM、 RAM、 I／ O口和 SFR 四部分。 (1)定時器／計數(shù)據(jù)： 80S52 有 2 個 l 6 位定時器／計數(shù)器，定時時靠內(nèi)部的分頻時鐘頻率計數(shù)實現(xiàn)；作計數(shù)器時，對 P3． 4(T0)或 P3． 5(T1)端口的低電乎脈沖計數(shù)。 結(jié)論 經(jīng)過近三個月的設(shè)計工作，本次畢業(yè)設(shè)計主要完成了以下任務(wù)： 第 30 頁 完成了基于單氣缸的爬墻機器人的機械設(shè)計，并應(yīng)用 solid works 對該機械手的整機及零部件進(jìn)行了運算與校核。 參考文獻(xiàn) 1 周伯英主編 . 工業(yè)機器人設(shè)計 . 北京：機械工業(yè)出版社， 1995 2 邱宣懷主編．機械設(shè)計（第四版）．北京：高等教育出版社， 1997 3 孟憲源 姜琪編著．機構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用．北京：機械工業(yè)出版社， 20xx 4 吳宗澤主編．機械設(shè)計師手冊．北京：機械工業(yè)出版社， 20xx 5 霍孟友等．單片機原理及應(yīng)用．濟南：山東大學(xué)出版社， 20xx 6 陸元章主編．現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊（第二冊）．北京：機械工業(yè)出版社， 1996 7 黃珊秋．機械設(shè)計課程設(shè)計． 北京：機械工業(yè)出版社， 1999 8 吳宗澤主編．機械零件設(shè)計手冊．北京：機械工業(yè)出版社， 20xx 9 成大先主編．機械設(shè)計手冊（第二、三、五卷）．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx 10 楊書華，霍孟友主編．微機原理及軟硬件接口技術(shù)．北京：機械工業(yè)出版社，20xx 11 鄧星鐘主編 . 機電傳動控制（第三版） . 華中科技大學(xué)出版社， 20xx 第 31 頁 12 王旭、王積森主編 .機械設(shè)計課程設(shè)計 .北京：機械工業(yè)出版社， 20xx 13 廖念釗、莫雨松、李碩根、楊興駿編 .互換性與測量技術(shù) .北京：中國計量出版社， 20xx 14 劉延俊主編 . 液壓與氣壓傳動 . 北京：機械工業(yè)出版社， 20xx 15 侯珍秀主編 . 機械系統(tǒng)設(shè)計 . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 20xx 。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。是單片機中的重要控制單元， CPU 對所有片內(nèi)功能單元的操作都是通過控制 SFR 單元進(jìn)行的。 圖 51 單片機的組成 1． CPU系統(tǒng) CPU 系統(tǒng)包 括 (CPU、時鐘系統(tǒng)和總線控制邏輯三部分，其功能如下： 1)CPU：包含運算器和控制器，專門為面向控制對象、嵌入式特點灑設(shè)計能的指令系統(tǒng)。 第 26 頁 5. 控制部分 控制部分由其他同學(xué)設(shè)計，這里只對單片機進(jìn)行簡單的介紹。氣動回路圖如圖 45所示。包括氣缸和氣動馬達(dá)用以實現(xiàn)直線運動或擺動，氣馬達(dá)用于實現(xiàn)連續(xù)的回轉(zhuǎn)運動。圖 41 為葉片式氣馬達(dá)的職能符號。 氣動技術(shù)的缺點： 1) 由于空氣具有壓縮性，氣缸的動作速度易受載荷的變化而變化。 5) 利用空氣的可壓縮性，可貯存能量，實現(xiàn)集中供氣。 氣動技術(shù)的優(yōu)點： 1) 對于傳動形式而言，氣缸作為線性驅(qū)動器可在空間的任意位置組建它所需的運動軌跡，安裝維護(hù)簡單。 2) 執(zhí)行元件 將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的能量元件，并對外做功。這里就不再校核了。通過滑桿，保持它們之間的平行度。在托盤二與三之間，安裝了滑桿作為導(dǎo)軌，這樣可以保持托盤三運動時的直線方向，還可以承擔(dān)大部分的徑向力。 運動過程中，在支架和下盤相對運動時，如果不做任何調(diào)整，吸盤會與墻面產(chǎn)生摩 第 16 頁 擦，而使運動難以順利進(jìn)行，因此，在托盤三上安裝了一個電機，帶動一根螺紋桿轉(zhuǎn)動，螺紋桿與托盤二上的螺紋孔聯(lián)接，當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時，可以帶動托盤三和托盤二間的相對分開與接近的運動，這樣，在運動時，就需加入這項運動。 解決了這個問題下個問題就是如何讓機器人行走。 4）橫板 聯(lián)接前后兩個支撐架，可以加強穩(wěn)定性；嵌在托盤一的兩個缺口中，防止支架在行走過程中左右晃動。 9．彈性擋圈 第 14 頁 標(biāo)準(zhǔn)件，型號 GB/，安裝在托盤三內(nèi)的套筒中，用來阻擋其中直線 軸承滑動。 3．托盤二 材料為硬鋁，中間的孔用來安裝軸承，與托盤一聯(lián)接，旁邊突出的部分上安裝電機，帶動托盤一轉(zhuǎn)動，使機器人可以轉(zhuǎn)彎。它的特點體現(xiàn)在體積小，重量輕，成本低，變成簡單，容易掌握。可編程控制器選用德國西門子公司的 S7200 型 PLC， CPU214 模塊處理遙控盒的輸入信號，發(fā)出脈沖指令，控制機器人的上、下行走，并執(zhí)行清掃、敲渣、檢測作業(yè)，檢測電機的運行狀態(tài)，以此構(gòu)成爬壁機器人的控制系統(tǒng)。 f) 爬行壁面：由 Φ60mm 管組成的排管水冷壁， 高度為 46m。驅(qū)動器采用配套的伺服單元，型號為 SAPII，可實現(xiàn)電 機的位置閉環(huán)控制和制動控制，具有過流、過壓、過載、超速、過熱、電源異常、短路與再生吸收能量等的保護(hù)。 2) 抗傾覆機構(gòu)：在機器人后部增加一個萬向輪，通過彈簧使壁面對杠桿后部產(chǎn)生支撐力，利用杠桿原理使機器人前部始終受到壓力，貼緊壁面，達(dá)到不傾覆的目的。 圖 14 雙履帶永磁吸附結(jié)構(gòu) (1)金屬罐防腐用磁吸附爬壁機器人 本項目研究目標(biāo)為提供石化工業(yè)中可以作噴漆、噴砂使用的磁吸附式金屬罐防腐專用爬壁機器人，是針對大慶采油一廠擁有上百座的野外儲油和儲水鋼罐，需定期除銹、重新噴涂的要求，從 1991 年開始，經(jīng)過整整 4 年的不懈努力，在大慶石油管理局、 863512 主題專家組、 第 9 頁 省科委及哈工大 領(lǐng)導(dǎo)的支持下，由哈工大機器人研究所與大慶第一采油廠聯(lián)合研制成功的我國第一臺噴沙噴漆防腐用履帶式磁吸附爬壁機器人，如圖 4 所示，本項目獲黑龍江省 1997 年度科技進(jìn)步一等獎。操作指令由操作手柄及功能按鍵發(fā) 出，配有液晶顯示監(jiān)控操作的執(zhí)行情況，通過普通的 220V 電力線傳輸，機器人控制器接受命令，由兩個電機驅(qū)動模塊、真空泵及電磁閥控制模塊等控制機器人的移動及清洗作業(yè)，其中直流電機驅(qū)動模塊采取電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán) PWM 方式，具有響應(yīng)塊、運行可靠的特點。在車輪表面增加防水紋路，以增加有水時壁面與車輪間的間隙，可解決車輪遇水打滑問題。操作者通過遙控器，控制機器人在壁面上自由地行走，以及控制水管噴水、洗滌劑、滾刷滾動，完成壁面的清洗任務(wù)。 b) 刷子：是該機器人工作的具體執(zhí)行部件，由軟硬刷毛交替插制而成，在刷子本體上配有噴水管，可由閥來控制為刷子提供清水或清洗液，由力矩電機驅(qū)動，不僅可以擦去壁面的浮灰，而且還能對較硬頑漬起到清洗作用。 圖 13 機器人正在清洗壁面 (1) 主要技術(shù)指標(biāo) a) 負(fù)重能力： 5kg。 (3) 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由 3 部分組成，（ 1）為維持負(fù)壓腔內(nèi)的負(fù)壓需有負(fù)壓控制（如上略）。壁面爬行遙控檢查機器人是國家＂ 863＂高技術(shù)計劃智能機器人主題之一，包括爬壁機器人、帶機 械手的運載小車、遙控工作站和超聲檢測系統(tǒng)，由哈工大機器人研究所、沈陽自動化所等 5 家單位協(xié)同攻關(guān)，經(jīng)過 5年時間研制成功的我國第一臺能進(jìn)行遙控檢查的機器人，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了 “863 51213” 技術(shù)合同，本項目獲 1995 年度航天工業(yè)總公司科技進(jìn)步一等獎、 1996 年度國家科技進(jìn)步三等獎。 我們將分別介紹如下 。 概括起來，爬壁機器人主要用于： (1) 核工業(yè)：對核廢液儲罐進(jìn)行視覺檢查、測厚及焊縫探傷等 。 爬壁機器人是能夠在垂直陡壁上進(jìn)行作業(yè)的機器人，它作為高空極限作業(yè)的一種自動機械裝置 ，越來越受到人們的重視 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人研究所特種機器人研究室從 1988 年開始在國家 “863” 高技術(shù)的支持下，率先從事爬壁機器人的研究，已先后開發(fā)出兩個系列共 5 個品種的爬壁機器人，處于國內(nèi)領(lǐng)先行列，在國際上也受到眾多同行的矚目 。 ． 1 壁面爬行遙控檢查機器人 核廢液是儲放在儲存場地下的不銹鋼儲罐中，具有強的放射性腐蝕作用，國外只有少數(shù)國家能進(jìn)行廢液固化處理，其他大部分還只能用儲存罐存放，所以定期對罐壁狀態(tài)進(jìn)行檢測是當(dāng)務(wù)之急。全方位移動機構(gòu)由 4個全方位車輪獨立驅(qū)動構(gòu)成，全方位車輪與普通車輪的最大區(qū)別就是其輪上有一圈斜向放置的可自由滾動的斜滾子，它的獨特功能是不需輪子轉(zhuǎn)彎，即可橫行或任 意方向斜行移動。圖 3為機器人清洗壁面。 (2) 機械部分 a) 機器人本體：是該 產(chǎn)品的核心部件，采用負(fù)壓吸附原理，使機器人本體吸附在壁面上，并能承載刷子的全部重量，它采用輪式驅(qū)動，可以自由地在壁面上行走并轉(zhuǎn)彎，并能依據(jù)獨特設(shè)計的氣墊密封機構(gòu)跨越一定大小的瓷磚縫隙。鑒于本系統(tǒng)對調(diào)速指標(biāo)要求不高，故采用電壓負(fù)反饋方式實現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上通過電流正反饋對電樞繞組的壓降進(jìn)行補償，響應(yīng)快、輸出穩(wěn)定、無噪聲。 (2) 系統(tǒng)組成及功能 1) 爬壁機器人本體：為增強移動機構(gòu)的可靠性，減輕移動機構(gòu)的重量相應(yīng)地增強爬壁機器人的承載能力，移動機構(gòu)采用進(jìn)口直流伺服電機、諧波減速器與車輪組成，在相同重量下，驅(qū)動功率提高近一倍。 (3) 控制系統(tǒng)