【正文】 …………………………………… 5 基座…………………………………………………………… 5 大臂…………………………………………………………… 6 小臂…………………………………………………………… 6 機(jī)械手的設(shè)計………………………………………………………… 7 驅(qū)動方式……………………………………………………………… 9 傳動方式……………………………………………………………… 11 制動器………………………………………………………………… 12第3章 控制系統(tǒng)硬件……………………………………………………… 13 控制系統(tǒng)模式的選擇………………………………………………… 14 控制系統(tǒng)的搭建……………………………………………………… 14 工控機(jī)………………………………………………………… 15 數(shù)據(jù)采集卡………………………………………………………15 伺服放大器………………………………………………………16 端子板……………………………………………………………16………………………………………………… 18……………………………………………………………… 21第4章 控制系統(tǒng)軟件…………………………………………………………21……………………………………………………………21 實現(xiàn)方法…………………………………………………………… 22 ……………………… 22…………………………………………22……………………………………………………22……………………………………25………………………………………26第5章 總結(jié)…………………………………………………………………… 26 所完成的工作…………………………………………………………26 設(shè)計經(jīng)驗…………………………………………………………… 27 誤差分析…………………………………………………………… 27 可以繼續(xù)探索的方向………………………………………………… 28致 謝……………………………………………………………………………29參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 30第1章 緒論 機(jī)器人概述 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動化已成為突出的主題。機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢，但功能較少，適應(yīng)性較差。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機(jī)器人來進(jìn)行探測月球等。一般而言，機(jī)器人通常就是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動－傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成，如圖 11 所示。驅(qū)動－傳動系統(tǒng)主要包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)和傳動系統(tǒng)。自1969年從美國引進(jìn)兩種典型機(jī)器人后，大力從事機(jī)器人的研究。國際工業(yè)機(jī)器人會議ISIR決定每年召開一次會議，討論和研究機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用問題。計算機(jī)集成制造（CIM）要求機(jī)器人系統(tǒng)能和車間中的其它自動化設(shè)備集成在一起。（2）19681970年為實際應(yīng)用階段。其他國家，如日本、蘇聯(lián)、西歐，大多是從1967，1968年開始以美國的“Versatran”和“Unimate”型機(jī)器人為藍(lán)本開始進(jìn)行研制的。 就目前來看，總的來說現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人有以下幾個發(fā)展趨勢： a)提高運(yùn)動速度和運(yùn)動精度，減少重量和占用空間，加速機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，將機(jī)器人的各個機(jī)械模塊、控制模塊、檢測模塊組成結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器人；b)開發(fā)各種新型結(jié)構(gòu)用于不同類型的場合，如開發(fā)微動機(jī)構(gòu)用以保證精度；開發(fā)多關(guān)節(jié)多自由度的手臂和手指；開發(fā)各類行走機(jī)器人，以適應(yīng)不同的場合； c)研制各類傳感器及檢測元器件，如，觸覺、視覺、聽覺、味覺、和測距傳感器等，用傳感器獲得工作對象周圍的外界環(huán)境信息、位置信息、狀態(tài)信息以完成模式識別、狀態(tài)檢測。 大臂大臂長度230mm，： 大臂外形 小臂小臂長度240mm，： 小臂外形工業(yè)機(jī)器人的手又稱為末端執(zhí)行器，它使機(jī)器人直接用于抓取和握緊（吸附）專用工具（如噴槍、扳手、焊具、噴頭等）進(jìn)行操作的部件。（只畫出了一半，另外一半關(guān)于中心線對稱）。mm，這為電機(jī)的挑選提供了一定的依據(jù)。功率/質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較小伺服電動機(jī)易于標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動機(jī)一般需配置減速裝置，除DD電動機(jī)外，難以直接驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊，無密封問題安全性防爆性能較好，用液壓油作傳動介質(zhì)，在一定條件下有火災(zāi)危險防爆性能好，高于1000kPa(10個大氣壓)時應(yīng)注意設(shè)備的抗壓性設(shè)備自身無爆炸和火災(zāi)危險，直流有刷電動機(jī)換向時有火花，對環(huán)境的防爆性能較差對環(huán)境的影響液壓系統(tǒng)易漏油，對環(huán)境有污染排氣時有噪聲無在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用范圍適用于重載、低速驅(qū)動，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機(jī)器人、點焊機(jī)器人和托運(yùn)機(jī)器人適用于中小負(fù)載驅(qū)動、精度要求較低的有限點位程序控制機(jī)器人，如沖壓機(jī)器人本體的氣動平衡及裝配機(jī)器人氣動夾具適用于中小負(fù)載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機(jī)器人，如AC伺服噴涂機(jī)器人、點焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、裝配機(jī)器人等成本液壓元件成本較高成本低成本高維修及使用方便，但油液對環(huán)境溫度有一定要求方便較復(fù)雜機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點，通常對機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)的要求有：1）．驅(qū)動系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率也要高；2）．反應(yīng)速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動慣量比要大，能夠進(jìn)行頻繁地起、制動，正、反轉(zhuǎn)切換；3）．驅(qū)動盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要?。?）．安全可靠；5）．操作和維護(hù)方便；6）．對環(huán)境無污染，噪聲要?。?）．經(jīng)濟(jì)上合理，尤其要盡量減少占地面積。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。對環(huán)境（如溫度、濕度、灰塵等）的要求要比一般計算機(jī)低得多。 6路獨立D/A輸出 ②．將每一路信號經(jīng)過各自的傳送路線到達(dá)端子板后，可以根據(jù)各路信號和傳送路線的特點，在端子板上對各路信號進(jìn)行簡單的調(diào)理，如經(jīng)電阻衰減、分流或經(jīng)過RC低通濾波后進(jìn)入采集卡。對于該機(jī)器人已經(jīng)足夠了。第4章 控制系統(tǒng)軟件以上完成了機(jī)器人的本體設(shè)計和控制系統(tǒng)硬件的搭建，下面將通過設(shè)計控制軟件，使計算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡有條不紊地向外部發(fā)送指揮信號，最終驅(qū)動機(jī)器人各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動，使之按照人的意愿“工作”。在void CRobotDlg::OnChangeAngle?Edit()函數(shù)中（?表示1，2，3，4，5），將換算出的角度與該關(guān)節(jié)預(yù)設(shè)的運(yùn)動范圍作比較，看其是否在此區(qū)間內(nèi)，否則彈出警告對話框，并且自動停止該關(guān)節(jié)的運(yùn)動。 定性分析其原因是由于上升的臂在電機(jī)失去驅(qū)動力矩后，在重力作用下會慢慢下落，下落初速度為0，靜止后的速度變化不大，制動時間短，容易制動；而下降的臂失去驅(qū)動力矩后，在重力作用下仍以原來的速度下落，靜止后的速度變化較大，制動時間長，很容易使制動電壓的線性增長時，超過平衡重力所需要的電壓，從而導(dǎo)致反彈現(xiàn)象的發(fā)生，其實質(zhì)是由于電壓的超調(diào)造成的。 float Voltage3。另外，對于記錄的位置可以做刪除、清空等操作。 設(shè)計經(jīng)驗（1） 底座設(shè)計成長方體不合理當(dāng)腰關(guān)節(jié)在不同的位置時，肩關(guān)節(jié)運(yùn)動的下限不同，不便于編程；最好將底座設(shè)計成圓柱體，并且下面帶有法蘭支撐。左右，由于是開環(huán)機(jī)構(gòu)，所以綜合疊加起來，末端誤差可能會較大，并且重復(fù)精度不夠。 致 謝 為期三個多月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，回顧整個過程，我深有感受。機(jī)不可失，我在這次的設(shè)計中傾注了大量的心血，盡一切力量爭取將設(shè)計做到在最好。于老師總是耐心地給我講解有關(guān)方面的知識，及時了解我設(shè)計中遇到的難題，使我得以在短時間內(nèi)完成設(shè)計工作，同時教導(dǎo)我們不管是在以后的工作還是學(xué)習(xí)中，都要保持治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。在設(shè)計過程中，我翻閱了大量的相關(guān)資料，同時將大一至大三上學(xué)期所學(xué)的相關(guān)專業(yè)課本認(rèn)真的溫習(xí)了一邊，增加了很多理論知識。（2） 可以用Opengl或者ADAMS訂作一個虛擬場景，進(jìn)而實現(xiàn)虛擬示教編程，這樣會更加安全和方便。 （3） 電機(jī)上應(yīng)安裝放電回路 電機(jī)相當(dāng)于一個線圈，在電機(jī)啟動或者停止瞬間，會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，很可能會對電路中的元器件造成破壞，所以要加上穩(wěn)壓或者續(xù)流元件。在程序運(yùn)行期間，使用者也可以自行設(shè)置。 float Voltage5。程序設(shè)計方法二：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。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)