【正文】 s sensing modalities and motor control system 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。2) 掌握了機(jī)械結(jié)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì)的原則和要求，在設(shè)計(jì)過程中熟練的查取了相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊，為以后工作上的需要打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。maxjT 大手臂擺動電機(jī)的選擇初步估計(jì)整個手臂重量為 5Kg,設(shè)大手臂擺動速度為 3r/min,手臂折算到外軸上的轉(zhuǎn)動慣量為： ???????????.? 整個手臂折算到外軸上的轉(zhuǎn)動慣量為：? ??? 電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 為：maxjT ax.????? 電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 ?max.. 選用常州寶馬集團(tuán)前楊電機(jī)電器有限公司的 55BF003 型電機(jī) 其最大靜轉(zhuǎn)矩為 =,能夠滿足機(jī)構(gòu)要求 [7]。 典型的手部結(jié)構(gòu) （1） 回轉(zhuǎn)型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。在本次設(shè)計(jì)中，鑒于手臂傳動中心距較大，傳動要求相對高的精度，故相比較后選擇同步帶進(jìn)行傳動 [1]。 ( 3)球坐標(biāo)(極坐標(biāo))型機(jī)械手。當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。②行走機(jī)構(gòu)是為了擴(kuò)大機(jī)械手的使用空間而設(shè)置的。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，使得變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)能很方便的實(shí)現(xiàn)，并不斷充實(shí)和發(fā)展，成為非線性控制的一種簡單而又有效的方法?，F(xiàn)在的絕大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人是可編程控的機(jī)器人。該機(jī)械手有過載，或者在有放射性的環(huán)境中完成特定工作。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。從控制觀點(diǎn)上看，機(jī)器人系統(tǒng)代表冗余的，多變量和本質(zhì)上非線性的控制系統(tǒng)，同時(shí)又是復(fù)雜的耦合動態(tài)系統(tǒng)。傳動機(jī)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同，有機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，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(jī)構(gòu)、氣動傳動機(jī)構(gòu)等。 機(jī)械手的發(fā)展趨勢(1)工業(yè)機(jī)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(jī)價(jià)格不斷下降。機(jī)械部分主要是完成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jī)械手整個的動作流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過硬件的連接和對 61 板編寫合適的程序，以實(shí)現(xiàn)紅外檢測，電機(jī)驅(qū)動等功能。 圖 機(jī)械手整體示意圖 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動在多關(guān)節(jié)式機(jī)械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，為了滿足設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)關(guān)于機(jī)械手具有6個自由度既：手抓張合；手腕回轉(zhuǎn)；手動腕擺；小手臂擺動；大手臂擺動；底座回轉(zhuǎn)6個主要運(yùn)動。坐標(biāo)變換包括平移變換、旋轉(zhuǎn)變換與復(fù)合變換。本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用夾持式手指，夾持式機(jī)械手按運(yùn)動形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型。? 小手臂電機(jī)處蝸輪蝸桿、帶傳動比的確定由小手臂擺動選用電機(jī)為 45BF003 型可得，運(yùn)行頻率為 f=27000HZ=又 =3r/min 總傳動比 i= =?s ?msn由大手臂擺動電機(jī)確定的一級帶輪傳動比為 =取二級帶輪傳動比為 =12i小手臂擺動電機(jī)蝸輪蝸桿的傳動比為 ?39。隨著科技和社會的進(jìn)步，智能機(jī)器人在人們生活的各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。The ability to track an object in three dimensions implies that there will be motion across the retinas (image planes) that are imaging the scene. By identifying this motion in each camera, we can begin to find the actual 3D motion.此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會順利完成。i 1Z=3639。必須對大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算。對于具有n個連桿的機(jī)械手，運(yùn)動學(xué)方程是要確定與末端坐標(biāo)系 固聯(lián)的手??n爪相對于基座 的變換。根據(jù)動力源的不同 , 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機(jī)械驅(qū)動等四類。2 機(jī) 械 手 的 總 體 方 案 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)。(4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。氣動驅(qū)動裝置有氣缸、氣動馬達(dá)等，這些裝置具有重量輕、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。用戶與系統(tǒng)間的接口，要求能夠迅速地指明工作任務(wù)。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間 [3]。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 摘 要文中設(shè)計(jì)了一種六自由度機(jī)械手。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。中級技術(shù)水平以上的機(jī)器人，絕大多數(shù)采用計(jì)算機(jī)控制，要求控制器有效而且靈活，能夠處理工作任務(wù)指令和傳感信息這兩種輸入。電動驅(qū)動裝置由于其能源容易獲得，使用方便，所以得到了廣泛的應(yīng)用。器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。再次，它主要是用來當(dāng)作學(xué)校的示教工具，其充分運(yùn)用和綜合了我在大學(xué)四年中所學(xué)的機(jī)械內(nèi)容，能夠讓更多的同學(xué)在今后的學(xué)習(xí)中對機(jī)械方面有更加深刻的理解。 驅(qū)動機(jī)構(gòu)的選擇驅(qū)動機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分 , 工業(yè)機(jī)械手的性能價(jià)格比在很大程度上取決于驅(qū)動方案及其裝置。本論文采用DH(Denavit和Harenberg)分析方法來描述機(jī)器人相鄰兩連桿之間的運(yùn)動學(xué)關(guān)系即用一個4X4的齊次變換矩陣來描述相鄰兩連桿的位置與姿態(tài)(簡稱為位姿)，以此推導(dǎo)出“手爪坐標(biāo)系”相對于“參考系”的齊次變換矩陣，從而建立操作臂的幾何模型和運(yùn)動學(xué)方程。 手抓夾緊力和驅(qū)動力的力學(xué)分析手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。123.???由傳動比為 =18 查表得： 蝸桿頭數(shù) =2 39。 然后還要感謝大學(xué)三年來所有的老師指導(dǎo)我們打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)特別是我的指導(dǎo)老師謝祖華老師在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中他給了我很多的靈感和建議，同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?。The principal constraint in the imaging process is high putational speed to satisfy the update process for the robotic arm parameters. Hence, we needed to be able to pute image motion quickly and robustly. The HomSchunck opticflow algorithm (described below) is well suited for realtime putation on our PIPE image processing engine.因此，我相信我們國家以后一定可以制造出更先進(jìn)、更科學(xué)、更人性化的機(jī)器人。12???由傳動比為 =30 查表得： 蝸桿頭數(shù) =2 39。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動，這種手指結(jié)構(gòu)簡單, 適于夾持平板方料、棒料等, 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置, 其理論夾持誤差零。用四維向量表示三維空間一點(diǎn)的位置P，即： xyPz??? ??? ?上式稱為點(diǎn)的齊次坐標(biāo)，式中 為非零常數(shù)。本設(shè)計(jì)機(jī)械手主要由4個大部件和6個電機(jī)組成：1) 手部，采用一個小型步進(jìn)電機(jī)，通過導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)手抓的張合。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與制作。(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。近年來，隨著各類伺服系統(tǒng)，尤其是電氣伺服系統(tǒng)的性能完善和成本降低，使運(yùn)動傳動機(jī)構(gòu)有較大的簡化。每個控制任務(wù)本身就是一個動力學(xué)任務(wù)。工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。 此手臂的空間活動半徑 ，定位精度為 ，并放到預(yù)定位置。90 年代，機(jī)械手的發(fā)展已經(jīng)不再局限于機(jī)械手本身，而成為了新一代整個機(jī)器的發(fā)展方向。變結(jié)構(gòu)控制是在20世紀(jì)50年代被提出來的限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件和控制手段，這種理論沒有得到迅速發(fā)展。(5)其它部分其它部分包括機(jī)體、行走機(jī)構(gòu)、檢測裝置和傳感裝置等:①機(jī)體(也稱機(jī)身)是用于支承和連接其他零件、部件的基礎(chǔ)件。(7)機(jī)器人化機(jī)械開始興起。(2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手。帶傳動的主要優(yōu)點(diǎn)是：1）適用于中心距較大的傳動；2）帶具有良好的饒性，可緩和沖擊、吸收振動；3）過載時(shí)帶與帶輪間出現(xiàn)打滑，打滑雖使傳動失效，但可防止損壞其他零件；4）結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。）i?1 θ1 0 0 902 θ2 0 a2 03 θ3 0 a3 04 θ4 0 a4 905 0 d5 0 90其中，a2=a3=250mm,a4=90mm,d5=90mm有上表可求出各連桿之間的齊次變換矩陣，如下 1100CSST????????222022CSCaST???????? 333001CaSST???????4440101aSCST????????5 51001Td????????根據(jù)矩陣乘法法則，可以得出本課題六自由度機(jī)械手末端執(zhí)行器的位姿的齊次變換矩陣是：0501xxxxyyyyzzzznoaPT???????其中 123423141234xnCSCS???y234234234znSCSC???1111xo234232434yzCSSC???1xay0z?1234512345124351234512341234124xPCSdCSdCaSCaaa????14235123451324512345123412341342ySS?2435234523452345234234241zPCdCdSaCSaaa????4 機(jī) 械 手 的 整 體 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 手部設(shè)計(jì)基本要求（1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力，應(yīng)當(dāng)考慮到在一定的夾緊