【正文】 流量控制閥 流量控制閥是通過(guò)改變閥的通流面積來(lái)調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量，從而控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度等的氣動(dòng)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(dòng)氣缸、齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸等。尺寸方向的選擇主要靠查工具書等，就不多說(shuō)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(yè) CPU 外圍電路包括 ROM、 RAM、 I／ O口和 SFR 四部分。 (1)定時(shí)器／計(jì)數(shù)據(jù)： 80S52 有 2 個(gè) l 6 位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，定時(shí)時(shí)靠?jī)?nèi)部的分頻時(shí)鐘頻率計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)；作計(jì)數(shù)器時(shí)，對(duì) P3． 4(T0)或 P3． 5(T1)端口的低電乎脈沖計(jì)數(shù)。 結(jié)論 經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的設(shè)計(jì)工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成了以下任務(wù)： 第 30 頁(yè) 完成了基于單氣缸的爬墻機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)，并應(yīng)用 solid works 對(duì)該機(jī)械手的整機(jī)及零部件進(jìn)行了運(yùn)算與校核。 參考文獻(xiàn) 1 周伯英主編 . 工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 2 邱宣懷主編．機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版）．北京：高等教育出版社， 1997 3 孟憲源 姜琪編著．機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx 4 吳宗澤主編．機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx 5 霍孟友等．單片機(jī)原理及應(yīng)用．濟(jì)南：山東大學(xué)出版社， 20xx 6 陸元章主編．現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二冊(cè)）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1996 7 黃珊秋．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 8 吳宗澤主編．機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx 9 成大先主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（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(jī)原理及軟硬件接口技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20xx 11 鄧星鐘主編 . 機(jī)電傳動(dòng)控制（第三版） . 華中科技大學(xué)出版社， 20xx 第 31 頁(yè) 12 王旭、王積森主編 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) .北京：機(jī)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(cè)量技術(shù) .北京：中國(guó)計(jì)量出版社， 20xx 14 劉延俊主編 . 液壓與氣壓傳動(dòng) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx 15 侯珍秀主編 . 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 20xx 。同時(shí)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(jī)中的重要控制單元， CPU 對(duì)所有片內(nèi)功能單元的操作都是通過(guò)控制 SFR 單元進(jìn)行的。 圖 51 單片機(jī)的組成 1． CPU系統(tǒng) CPU 系統(tǒng)包 括 (CPU、時(shí)鐘系統(tǒng)和總線控制邏輯三部分，其功能如下： 1)CPU：包含運(yùn)算器和控制器，專門為面向控制對(duì)象、嵌入式特點(diǎn)灑設(shè)計(jì)能的指令系統(tǒng)。 第 26 頁(yè) 5. 控制部分 控制部分由其他同學(xué)設(shè)計(jì)，這里只對(duì)單片機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。氣動(dòng)回路圖如圖 45所示。包括氣缸和氣動(dòng)馬達(dá)用以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，氣馬達(dá)用于實(shí)現(xiàn)連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖 41 為葉片式氣馬達(dá)的職能符號(hào)。 氣動(dòng)技術(shù)的缺點(diǎn)： 1) 由于空氣具有壓縮性，氣缸的動(dòng)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(shí)現(xiàn)集中供氣。 氣動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)： 1) 對(duì)于傳動(dòng)形式而言，氣缸作為線性驅(qū)動(dòng)器可在空間的任意位置組建它所需的運(yùn)動(dòng)軌跡，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單。 2) 執(zhí)行元件 將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量元件，并對(duì)外做功。這里就不再校核了。通過(guò)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(yùn)動(dòng)時(shí)的直線方向，還可以承擔(dān)大部分的徑向力。 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在支架和下盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果不做任何調(diào)整，吸盤會(huì)與墻面產(chǎn)生摩 第 16 頁(yè) 擦，而使運(yùn)動(dòng)難以順利進(jìn)行，因此，在托盤三上安裝了一個(gè)電機(jī)，帶動(dòng)一根螺紋桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋桿與托盤二上的螺紋孔聯(lián)接，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以帶動(dòng)托盤三和托盤二間的相對(duì)分開與接近的運(yùn)動(dòng)，這樣，在運(yùn)動(dòng)時(shí)，就需加入這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)。 解決了這個(gè)問(wèn)題下個(gè)問(wèn)題就是如何讓機(jī)器人行走。 4）橫板 聯(lián)接前后兩個(gè)支撐架，可以加強(qiáng)穩(wěn)定性；嵌在托盤一的兩個(gè)缺口中，防止支架在行走過(guò)程中左右晃動(dòng)。 9．彈性擋圈 第 14 頁(yè) 標(biāo)準(zhǔn)件，型號(hào) GB/，安裝在托盤三內(nèi)的套筒中，用來(lái)阻擋其中直線 軸承滑動(dòng)。 3．托盤二 材料為硬鋁，中間的孔用來(lái)安裝軸承，與托盤一聯(lián)接，旁邊突出的部分上安裝電機(jī)，帶動(dòng)托盤一轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)器人可以轉(zhuǎn)彎。它的特點(diǎn)體現(xiàn)在體積小，重量輕，成本低，變成簡(jiǎn)單，容易掌握?？删幊炭刂破鬟x用德國(guó)西門子公司的 S7200 型 PLC， CPU214 模塊處理遙控盒的輸入信號(hào)，發(fā)出脈沖指令，控制機(jī)器人的上、下行走，并執(zhí)行清掃、敲渣、檢測(cè)作業(yè)，檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，以此構(gòu)成爬壁機(jī)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(dòng)器采用配套的伺服單元，型號(hào)為 SAPII，可實(shí)現(xiàn)電 機(jī)的位置閉環(huán)控制和制動(dòng)控制，具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、超速、過(guò)熱、電源異常、短路與再生吸收能量等的保護(hù)。 2) 抗傾覆機(jī)構(gòu)：在機(jī)器人后部增加一個(gè)萬(wàn)向輪，通過(guò)彈簧使壁面對(duì)杠桿后部產(chǎn)生支撐力，利用杠桿原理使機(jī)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(jī)器人 本項(xiàng)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(jī)器人，是針對(duì)大慶采油一廠擁有上百座的野外儲(chǔ)油和儲(chǔ)水鋼罐，需定期除銹、重新噴涂的要求，從 1991 年開始，經(jīng)過(guò)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(yè) 省科委及哈工大 領(lǐng)導(dǎo)的支持下，由哈工大機(jī)器人研究所與大慶第一采油廠聯(lián)合研制成功的我國(guó)第一臺(tái)噴沙噴漆防腐用履帶式磁吸附爬壁機(jī)器人，如圖 4 所示，本項(xiàng)目獲黑龍江省 1997 年度科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。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(guò)普通的 220V 電力線傳輸，機(jī)器人控制器接受命令，由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、真空泵及電磁閥控制模塊等控制機(jī)器人的移動(dòng)及清洗作業(yè)，其中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采取電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán) PWM 方式，具有響應(yīng)塊、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。在車輪表面增加防水紋路，以增加有水時(shí)壁面與車輪間的間隙，可解決車輪遇水打滑問(wèn)題。操作者通過(guò)遙控器，控制機(jī)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(dòng)，完成壁面的清洗任務(wù)。 b) 刷子：是該機(jī)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(lái)控制為刷子提供清水或清洗液，由力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不僅可以擦去壁面的浮灰，而且還能對(duì)較硬頑漬起到清洗作用。 圖 13 機(jī)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(jī)器人是國(guó)家＂ 863＂高技術(shù)計(jì)劃智能機(jī)器人主題之一，包括爬壁機(jī)器人、帶機(jī) 械手的運(yùn)載小車、遙控工作站和超聲檢測(cè)系統(tǒng)，由哈工大機(jī)器人研究所、沈陽(yáng)自動(dòng)化所等 5 家單位協(xié)同攻關(guān)，經(jīng)過(guò) 5年時(shí)間研制成功的我國(guó)第一臺(tái)能進(jìn)行遙控檢查的機(jī)器人，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了 “863 51213” 技術(shù)合同，本項(xiàng)目獲 1995 年度航天工業(yè)總公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、 1996 年度國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。 我們將分別介紹如下 。 概括起來(lái)，爬壁機(jī)器人主要用于： (1) 核工業(yè)：對(duì)核廢液儲(chǔ)罐進(jìn)行視覺(jué)檢查、測(cè)厚及焊縫探傷等 。 爬壁機(jī)器人是能夠在垂直陡壁上進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人，它作為高空極限作業(yè)的一種自動(dòng)機(jī)械裝置 ，越來(lái)越受到人們的重視 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所特種機(jī)器人研究室從 1988 年開始在國(guó)家 “863” 高技術(shù)的支持下，率先從事爬壁機(jī)器人的研究，已先后開發(fā)出兩個(gè)系列共 5 個(gè)品種的爬壁機(jī)器人，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先行列，在國(guó)際上也受到眾多同行的矚目 。 ． 1 壁面爬行遙控檢查機(jī)器人 核廢液是儲(chǔ)放在儲(chǔ)存場(chǎng)地下的不銹鋼儲(chǔ)罐中，具有強(qiáng)的放射性腐蝕作用，國(guó)外只有少數(shù)國(guó)家能進(jìn)行廢液固化處理，其他大部分還只能用儲(chǔ)存罐存放，所以定期對(duì)罐壁狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)是當(dāng)務(wù)之急。全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu)由 4個(gè)全方位車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)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(dòng)的斜滾子，它的獨(dú)特功能是不需輪子轉(zhuǎn)彎，即可橫行或任 意方向斜行移動(dòng)。圖 3為機(jī)器人清洗壁面。 (2) 機(jī)械部分 a) 機(jī)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(jī)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(dòng)，可以自由地在壁面上行走并轉(zhuǎn)彎，并能依據(jù)獨(dú)特設(shè)計(jì)的氣墊密封機(jī)構(gòu)跨越一定大小的瓷磚縫隙。鑒于本系統(tǒng)對(duì)調(diào)速指標(biāo)要求不高，故采用電壓負(fù)反饋方式實(shí)現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)電流正反饋對(duì)電樞繞組的壓降進(jìn)行補(bǔ)償，響應(yīng)快、輸出穩(wěn)定、無(wú)噪聲。 (2) 系統(tǒng)組成及功能 1) 爬壁機(jī)器人本體：為增強(qiáng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性，減輕移動(dòng)機(jī)構(gòu)的重量相應(yīng)地增強(qiáng)爬壁機(jī)器人的承載能力，移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用進(jìn)口直流伺服電機(jī)、諧波減速器與車輪組成，在相同重量下，驅(qū)動(dòng)功率提高近一倍。 (3) 控制系統(tǒng)