【正文】 實(shí)現(xiàn)手指的開合運(yùn)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(jī)器人末端操作器是多種多樣的，大致可分為以下幾類： 四自由度搬運(yùn)物料工業(yè)機(jī)器 人的設(shè)計(jì) 11 本文設(shè)計(jì)對象為 物料搬運(yùn) 機(jī)器人，并不需要復(fù)雜的多指人工指，只需要設(shè)計(jì)能從不同角度抓取工件的鉗形指。 四自由度搬運(yùn)物料工業(yè)機(jī)器 人的設(shè)計(jì) 9 第 2 章 實(shí)驗(yàn)平臺介紹及機(jī)械手的設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)的目的是為了設(shè)計(jì)一臺 物料搬運(yùn) 機(jī)器人，利用現(xiàn)有已經(jīng)報(bào)廢的焊接機(jī)器人，本文的中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要偏向于對原有機(jī)構(gòu)的改造和機(jī)械手的設(shè)計(jì)。通過引進(jìn)技術(shù)、仿制、改造創(chuàng)新。 年至今一直處于 推廣應(yīng)用和 技術(shù)發(fā)展階段。然而，目前商品化的機(jī)器人系統(tǒng)多采用封閉結(jié)構(gòu)的專用控制器，一般采用專用計(jì)算機(jī)作為上層主控計(jì)算機(jī)，使用專用機(jī)器人語言作為離線編程工具，采用專用微處理器，并將控制算法固化在 EPROM 中，這種專用系統(tǒng)很難（或不可能）集成外部硬件和軟件。使用工業(yè)機(jī)器人代替人工操作的，主要是在危險(xiǎn)作業(yè)（廣義的）、多粉塵、高溫、噪聲、工作空間狹小等不適于人工作 業(yè)的環(huán)境。 第二代機(jī)器人正在加緊研制。有的文獻(xiàn)則把機(jī)器人分為機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。目前研究主要集中在賦予機(jī)器人“眼睛”，使它能識別物體和躲避障礙物，以及機(jī)器人的觸覺裝置。第三類是專業(yè)機(jī)器人，主要附屬于自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件傳送。 簡而言之，機(jī)器人就是用機(jī)器代替人手，把工件由某個地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行加工。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平，目前，工業(yè)機(jī)器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運(yùn)以及堆垛等重復(fù)性并且勞動強(qiáng)度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種 轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是 由單片機(jī)或 dsp 等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。 機(jī)器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)（ Manipulator）。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)器人的性能。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人賴以完成工作任務(wù)的實(shí)體，通常由連桿和關(guān)節(jié)組成，由驅(qū)動－傳動系統(tǒng)提供動力，按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。 日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。 隨著工業(yè)機(jī)器人研究制造和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。制造業(yè)要求機(jī)器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強(qiáng)大的編程環(huán)境，適應(yīng)不同的應(yīng)用場合和多品種、小批量的生產(chǎn)過程。 1967 年，該公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人定型為 1900 型。麻省理工學(xué)院研制了具有有“手眼”系統(tǒng)的高識別能力微型 機(jī)器人。 機(jī)器人發(fā)展趨勢 隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的提高，機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力進(jìn)一步得到加強(qiáng)，尤其當(dāng)機(jī)器人的生產(chǎn)與柔性化制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而改變目前機(jī)械制造的人工操作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率。接線盒子外面，有一個引入線出口和一個引出線 出口。本文采用回轉(zhuǎn)型傳動機(jī)構(gòu)。 圖 虛擬樣機(jī)場景 下面更進(jìn)一步計(jì)算出所需要的電機(jī)力矩。 基于上述驅(qū)動系統(tǒng)的特點(diǎn)和機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本文選用直流伺服電機(jī)驅(qū)動的方式對機(jī)器人進(jìn)行驅(qū)動。m 為減小機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程的沖擊和振動，并且不降低控制精度，采用了齒形帶傳動。從原理上講，這種制動器就是用彈簧力制動的盤式制動器，只有勵磁電流通過線圈時制動器打開，這時制動器不起制動作用，而當(dāng)電源斷開線圈中無勵磁電流時，在彈簧力的作用下處于制動狀態(tài)的常閉方式。 采用電氣制動器，其優(yōu)點(diǎn)在于：在不增加驅(qū)動系統(tǒng)質(zhì) 量的同時又具有制動功能，這是非常理想的情況，而在機(jī)器人上安裝機(jī)械制動器會使質(zhì)量有所增加，故應(yīng)盡量避免。因此本文選定 PC+數(shù)據(jù)采集卡的控制方式。 伺服放大器 在驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 過程 中，主要是對 伺服電機(jī) 的驅(qū)動，本文中利用報(bào)廢機(jī)器人上的maxon 電機(jī)驅(qū)動關(guān)節(jié)，因此同樣選用 maxon 伺服電機(jī)驅(qū)動器（ maxon motor control4QDC Servo Control LSC 30/2）進(jìn)行驅(qū)動，如圖 所示，這是專門針對 maxon 電機(jī)設(shè)計(jì)的伺服電機(jī)放大控制器，具有很強(qiáng)的控制功能和穩(wěn)定性，電源電壓 12~30v 之間， 2 接線端子接伺服電機(jī)，直接給 電機(jī)供電， 3， 4 接線端與電源相連， 8 接控制電壓，通過數(shù)據(jù)采集卡輸出的模擬電壓信號進(jìn)入這兩個接線端來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小和正反轉(zhuǎn)， 1 14 接測速計(jì)（本文中未用）， 10 之間是一個光耦合器，輸入“準(zhǔn)備好”信號。在機(jī)電一體化技術(shù)中，光電耦合電路是重要的接口電路。 從理論上來講，電位器應(yīng)該是線性的測量元件，但由于電位器的滑動噪聲以及滑線電阻的工作過程中的磨損，這種函數(shù)關(guān)系并非理想的線性關(guān)系，而是存在一定的偏移。 實(shí)現(xiàn)方法 以模塊化程序設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，以預(yù)期要實(shí)現(xiàn)的 功能 作為各個模塊，設(shè)計(jì)控制軟件。 以關(guān)節(jié) 1 為例 ， 與該 模塊 相關(guān)的函數(shù)有 OnZ1Button(), OnF1Button(), OnT1Button()，它們分別表示用來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，其中電機(jī)的運(yùn)行速度靠輸入的電壓值調(diào)節(jié)；另外一個函數(shù) OnRun1Button()是用來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的位置伺服控制，在預(yù)定的關(guān)節(jié)角范圍內(nèi)，電機(jī)可以運(yùn)行到任何一輸入的位置停止。 程序設(shè)計(jì)方法二： 方法二采用傳統(tǒng)的 PID 控制，電壓超調(diào)后還可以減小，可以避免反彈現(xiàn)象的發(fā)生。 float Voltage5。在程序運(yùn)行期間，使用者也可以自行設(shè)置。 誤差的來源 主要有 ：工作臺、基座的上下表面平行度誤差，腰關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的垂直度誤差，以及其它關(guān)節(jié)之間的平行度誤差齒輪、軸承的間隙，齒形帶的變形不均勻裝配誤差各關(guān)節(jié)軸的回轉(zhuǎn)誤差，各連桿的受力變形誤差；運(yùn)行時，機(jī)械部分的振動電位器的 滑動噪聲，以及電源的不穩(wěn)定都會導(dǎo)致反饋電壓的不準(zhǔn)確 ； 用程序?qū)崿F(xiàn)制動不如機(jī)械制動裝置反應(yīng)快 。特此，學(xué)生鄭重向 老師表示感謝！ 另外，學(xué)生還要感謝幫助我的工人師傅和同學(xué)，他們在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中給了我支持和鼓勵 ，特此表示感謝！ 四自由度搬運(yùn)物料工業(yè)機(jī)器 人的設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) [1] Craig, John J. 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