機械創(chuàng)新設(shè)計(編輯修改稿)
2025-09-11 22:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的眼睛有兩種方法：①用攝像機輸入圖像，然后用計算機軟件進行圖像識別與分析；②建立模擬生物眼系統(tǒng)，這是與神經(jīng)計算機相配合的視覺系統(tǒng)。硅視網(wǎng)膜是新型機器眼，硅視網(wǎng)膜由一系列光學(xué)傳感器組成，每個傳感器覆蓋一小部分圖像區(qū)，其功能與人眼的功能十分相似。 機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計實例 ⑸ 機器人的鼻子 嗅覺研究難度較大，因它不僅與探測的化學(xué)組成有關(guān)，還與環(huán)境有關(guān)，而環(huán)境是隨時變化的。但近幾年已有所突破，現(xiàn)在開發(fā)的鼻子是 依靠以電子芯片為基礎(chǔ)的大量聚合物來鑒別各種氣味，并給出數(shù)字顯示的結(jié)果。 它對每種氣味都會產(chǎn)生獨特的“鑒別圖譜”，并以此作為判別各種氣味的依據(jù)，而不必分析其化學(xué)成分。 2 、 工業(yè)機器人 概述 ⑴工業(yè)機器人的組成 ①機械系統(tǒng) 機械系統(tǒng)又稱為操作系統(tǒng)，是工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)。可分為基座、腰部、臂部、腕部、和手部（末端）。分析時可簡化為連桿與關(guān)節(jié)。末端即手部是直接參加工作部分，可以使用各種夾持器，也可以用各種工具，如焊槍、噴頭等。工作不僅要求末端達到指定的位置，還要求具有正確的方向 ②控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由計算機組成，一般分為兩個部分：一部分是控制計算機，他在系統(tǒng)軟件的支持下，實現(xiàn)對應(yīng)用軟件的編譯，相鄰基點的差補運算，各點的運動學(xué)動力學(xué)綜合，對操作及作業(yè)對象的信息采集處理，以及對整個系統(tǒng)的故障檢測診斷和預(yù)報。另一部分是伺服控制器，他接受位移、速度及驅(qū)動的指令，實現(xiàn)對臂桿的加速和閉環(huán)伺服控制。 機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計實例 ③驅(qū)動系統(tǒng) 包括驅(qū)動器和傳動系統(tǒng) ：①驅(qū)動器：電機驅(qū)動（直流伺服電機、交流伺服電機、步進電機）；液壓氣動驅(qū)動。②傳動系統(tǒng)：機器人對傳動系統(tǒng)要求具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，無間隙，反應(yīng)快的特點。傳動機構(gòu)種類很多，安性能可分為：固定速比式和無極變速式；按運動方式可分為：回轉(zhuǎn) —— 回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn) —— 直線，直線 —— 回轉(zhuǎn)，直線 —— 直線。③現(xiàn)代機器人除以上三大部分外，還應(yīng)包括智能系統(tǒng)，它由感知和決策兩部分組成。前者主要是傳感器組，后者靠運行軟件實現(xiàn)。 機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計實例 ⑵ 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)特點（工業(yè)機器人的操作機可以簡化為開式連桿機構(gòu)） ① 操作機的結(jié)構(gòu)剛度差。 因為連桿系末端是無法加以支承的，并且隨連桿系在空間位姿的變化而變化。 ② 操作機的運動靈活。 因為每個連桿都具有獨立的驅(qū)動器，各連桿之間的運動各自獨立，互不約束。 ③ 對傳動系統(tǒng)的剛度、間隙和運動精度要求高。 因為連桿的控制屬于伺服控制型，連桿驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的瞬態(tài)過程的變化是非常復(fù)雜的，并且與執(zhí)行件反饋信號有關(guān)。 ④ 極容易發(fā)生振動與不穩(wěn)定現(xiàn)象。 因為連桿的受力狀態(tài)、剛度條件、和動態(tài)性能都隨位姿的變化而變化。 機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計實例 機器人性能良好的體現(xiàn) ① （抓重 /自重）盡量大。 人類：手臂質(zhì)量為 4~9kg，抓重為 15~25kg，則（抓重 /自重） =3~4。但機器人： （抓重 /自重） =1/20 ② 結(jié)構(gòu)靜態(tài)剛度盡可能好。 有利于提高末端的定位精度，對編程軌跡的跟蹤精度，降低對控制系統(tǒng)的要求與造價等。 ③ 盡量提高系統(tǒng)的固有頻率和改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。 其目的在于避開機器人的工作頻率，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。 機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計實例 ⑶ 工業(yè)機器人的基本參數(shù)及其特性 ① 工作空間 :指機器人臂桿特定部位在一定條件下所能達到空間位置的集合。 ② 自由度： f=∑fi （式中 fi為每個關(guān)節(jié)的自由度，末端自由度不計）一般工業(yè)用機器人具有 4至 6個自由度。當(dāng)自由度增加到超過末端定位需要時，便出現(xiàn)了冗余自由度
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