【正文】 is a hallmark of intelligent behavior, and we are pursuing the goal of building an integrated sensing and actuation system that can operate in dynamic as opposed to static environments. There has been much research in robotics over the last few years that address either visual tracking of moving objects or generalized grasping problems. However, there have been few efforts that try to link the two problems. It is quite clear that plex robotic tasks such as automated assembly will need to have integrated systems that use visual feedback to plan, execute, and monitor grasping. The system we have built addresses three distinct problems in robotic handeye coordination for grasping moving objects: fast putation of 3D motion parameters from vision, predictive control of a moving robotic arm to track a moving object, and interception and grasping. The system is able to operate at approximately human arm movement rates, using visual feedback to track, intercept, stably grasp, and pick up a moving object. The algorithms we have developed that relate sensing to actuation are quite general and applicable to a variety of plex robotic tasks that require visual feedback for arm and hand control. Our work also addresses a very fundamental and limiting problem that is inherent in building integrated sensing actuation systems。 其次要感謝和我一 組 作畢業(yè)設計的 其他 同學， 我們 在本次設計中 相互學習，相互鼓勵。此外系統(tǒng)在總體布局和結構設計上離實際應用還有一些待完善之處。21Z Zi? =36 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 7 8 9 .23 6 1 4 0md ??? ? ? ?????? 查表得： m=1 1d =18 q=18 ? 2d =36[8] 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 24 小手臂擺動處軸的強度較核 （ 1）小手臂擺動軸的受力分析圖如 下： 圖 小手臂擺動軸的受力分析圖 [9] 其中： 3 9 .8 3 0G m g N? ? ? ? 11 1 9 6 . 1 9 .6102T N m mFNdmm? ? ? 22 7 8 . 7 .8102T N m mFNdmm? ? ? ?? 12 152VV GF F N? ? ? 1 5 7 1 9 .6 7 .8 1 9 1 2 .7 576HFN? ? ??? 2 7 .8 5 7 1 9 .6 1 9 0 .9 576H ? ? ??? （ 1）繪制垂直面內的彎矩圖 由式 1 1 5 3 8 5 7 0 .2a v v LM F N m? ? ? ? ? ? 垂直面內彎矩圖如下所示： 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 25 圖 垂直面內彎矩圖 [9] （ 1） 繪制水平面內的彎矩圖 由式 1122. 242 .25 .4. 5 .4aH HaH HLM F N m mLM F N m m????可得 水平面內的彎矩圖如下所示： 圖 水平面內的彎矩圖 [9] （ 2） 繪制合成彎矩圖 在 C和 D處 15 19 28 5 .avM N m m? ? ? 在 E處 12 .7 5 38 19 .6 19 11 2. 1 .aHM N m m? ? ? ? ? ? 在 C 處 2228 5 24 2. 25 37 4 .aM N m m? ? ? 在 E 處 2257 0 11 2. 1 58 1 .aM N m m? ? ? 在 D 處 2228 5 18 .0 5 28 6 .aM N m m? ? ? 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 26 ? 軸的合成彎矩圖如下所示： 圖 軸的合成彎矩圖 [9] 軸的扭矩圖如下所示： 圖 軸的扭矩圖 [9] ? 軸的危險截面為中心 E點 當量彎矩為 ? ?22eaM M T? ? ? ? ? 225 8 1 0 .6 1 9 6 5 9 3 .N m m? ? ? ? 軸的材料選用 45鋼，調質處理 查表得： 650B Mpa? ? ? ?1 60b Mpa? ? ? ? ? ? 331593 4 . 6 50 . 1 0 . 1 6 0e bMd? ?? ? ? ?? ? 軸的直徑取 d=5 能夠滿足強度要求。 底座轉動電機的選擇 初步估計機身重量為 15Kg,轉動速度為 3r/min ? 折算到電機轉軸上的轉動慣量為： 2 2 25 0 .2 1 0 0 .1 4 0 .3 9 6 .J Kg m? ? ? ? ? ? 折算到電機軸上的轉矩為： 2 3 . 1 40 . 3 9 6 0 . 1 2 4 .20T J W N m?? ? ? ? ? 電機的最大靜轉矩為： m a x . 2 . 5 0 . 1 2 4 0 . 3 0 7 .0 . 9 8j 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 其最大靜轉矩為 maxjT =[7] 蝸輪蝸桿、帶輪的選擇及傳動比的確定 底座電機處蝸輪蝸桿傳動的確定 由選用電機為 55BF003 可得，運行頻率 f=18000HZ ?mn=75r/min 又 sn=3r/min ? i= msnn =25 蝸桿選用 40Cr, 4550HRC 蝸輪選用 103鋁青銅 估計 sV =5m/s 查表得 ? ?H? =140Mpa 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 21 由式 21md ? ? ?222500H KTZ ??????? 其中 K 為載荷系數(shù)，當考慮載荷集中和動載荷影響時， K取 — ? ? ? 2 22 1225 0 0 5 0 0 1 . 2 3 1 7 1 9 . 45 0 1 4 0Hm d K TZ ??? ??? ? ? ? ??? ??????? 查表得 m= 1d =20 q=16 大手臂電機處蝸輪蝸桿及帶傳動的確定 由選用 55BF003 電機運行頻率 f=18000HZ ?mn=75r/min 由sn=3r/min ? i= msnn =25 取蝸輪蝸桿傳動比為 20 帶輪傳動比為 （ 1）由傳動比 i=20 查表得 1Z =2 ? 2Z =40 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 6 6 6 7 1 . 3 64 0 1 4 0md ??? ? ? ?????? 查表得 m=2 1d = q= ? 2d =80 （ 2） 由 mn =75r/min 1i =20 ?帶輪的主動論轉速為 1n =由式 1160dnV ?? V 一般在 5—— 25m/s 取 V=20m/s ?1 6 0 2 0 263 .1 4 3 .7 5d ???? 查表得：選帶輪為 Y型帶 1d =28 由式 ? ?2 2 i d ??? 其中 ? 為 V 帶傳動的滑動率，一般為 — 2 28 ? ? ? ? ? 查表得：取 2d = 213 5 .5 1 .2 628di d? ? ? ? ? ? ? ?1 2 0 1 20 .7 2d d a d d? ? ? ? ? 取 ? ?0 1 21. 5 95 .2 5a d d? ? ? 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 22 ? V 帶基準長度 ? ? ? ? 2210 0 1 202 2 9 0 .524 ddL a d d a? ?? ? ? ? ? 查表得： 取 dL =280 ? 00 872dLLaa ?? ? ? 由 211 1 8 0 5 7 . 3 1 7 5 1 2 0o o o odda? ?? ? ? ? ? ? 帶輪滿足要求 [8]。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 16 狀物體 ,不適合用于本方案。根據(jù)齊次變換矩陣的乘法規(guī)則有： 0 0 1 112 nnnT T T T?? 式中， 0nT 表示末端坐標系 ??n 相對于基坐標系 ??0 的位姿 [10]。 空間任意一點 P 在不同的坐標系中的描述是不同的 ，因此經(jīng)過不同的坐標變換 P 點的坐標是不同的。采用電動機構驅動機械手 、結構簡單、尺寸緊湊、設計方便、控制簡單與能綜合運用本科階段所學知識等優(yōu)點。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 11 圖 機械手的主要部件及運動 在多關節(jié)式機械手的基本方案選定后，根 據(jù)設計任務，為了滿足設計要求，本設計關于機械手具有 6 個自由度既：手抓張合；手腕回轉；手動腕擺；小手臂擺動；大手臂擺動；底座回轉 6個主要運動。因此，機械手的執(zhí)行機構、驅動機構是本次設計的主要任務。機械部分主要是完成機構的設計與零件的加工，而控制部分主要完成的工作的是對六自由度機械手整個的動作流程進行設計，并通過硬 件的連接和對 61 板編寫合適的程序，以實現(xiàn)紅外檢測，電機驅動等功能。 (6)當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。 機械手的發(fā)展趨勢 (1)工業(yè)機器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機價格不斷下降。 (4 )控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是機械手的指揮系統(tǒng)，由它來控制動作的順序 (程序 )、位置和時間 (甚至速度和加速度 )等 。傳動機構根據(jù)結構和原理的不同，有機械傳動機構，包括 :齒輪傳動、絲杠傳動、帶傳動、鏈傳動、連桿傳動和凸輪傳動等多種類型，以及液壓傳動機構、氣動傳動機構等。 從關節(jié) (或連桿 )角度看，可把工業(yè)機械手的控制器分為單關節(jié) (連桿 ) 控制器和多