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正文內(nèi)容

碼垛機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)

2025-01-06 16:43 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 0M一 410iB/ 30OKAWASAKI的 ZD130S和 ZD250S等。 工作空間 工作空間指機(jī)器人末端可在空間到達(dá)的最大范圍。圖 2是 ABB的 IRB660— 180、KUKA的 KR 180— 2PA和 KAWASAKI的 ZD130S工作空間的疊加圖??梢钥闯?,各款機(jī)器人的工作空間基本重合,大致反映了市場的實(shí)際需求 (托盤尺寸、垛堆高度等 )。 表 2將各品牌碼垛機(jī)器人對應(yīng)型號的性能指標(biāo)進(jìn)行了橫向比較,從中可以發(fā)現(xiàn)碼垛機(jī)器人性能指標(biāo)的共性 ;表 3則以 KUKA為例,將碼垛機(jī)型 KR180— 2PA與其 對應(yīng)的通用機(jī)型 KBl80— 2進(jìn)行了縱向比較 ,凸顯了碼垛 機(jī)器人不同于通用型機(jī)器人 的性能特點(diǎn)。表 2中,數(shù)款機(jī)器人的最遠(yuǎn)到達(dá)距離,都約為 3 200 mm,而最大搬運(yùn)高度約為 3 000 mm。 運(yùn)動性能 為了適應(yīng)前端包裝工段的生產(chǎn)速度,碼垛作業(yè)往往對節(jié)拍要求高。目前,世界上碼垛速度最快的機(jī)器人,可達(dá) 2 000回/ h以上。當(dāng)然,最直接的運(yùn)行性能參數(shù),還是各個軸的運(yùn)動速度。表 2列出了幾款機(jī)器人各個軸的最大運(yùn)動速度,可作為本體設(shè)計(jì)的參考指標(biāo);表 3中,各個軸逐一對比, KUKA的碼垛機(jī)型 KR180— 2PA比通用機(jī)型 KR180— 2的運(yùn)動速度都要快,顯示了碼垛機(jī) 器人本體設(shè)計(jì)里運(yùn)動性能的重要性。 重復(fù)定位精度 重 復(fù)定位精度,指機(jī)器人在相同的運(yùn)動指令下,連續(xù)重復(fù)運(yùn)動若干次,其位置之間的誤差度量,是機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)之一。碼垛機(jī)器人主要用于實(shí)現(xiàn)大尺寸物料的點(diǎn)位運(yùn)動,對精度要求并不高。從表 2可看出,其重復(fù)定位精度能控制在177。 0. 5 mm以內(nèi)即可;在表 3里,碼垛機(jī)型 KR180— 2PA比通用機(jī)型 KR180— 2的重復(fù)定位精度明顯低了一個檔次。 基于對碼垛機(jī)器現(xiàn)狀的研究選取 ABB碼垛機(jī)器人進(jìn)行三維建模設(shè)計(jì)和分析。 第 2 章 碼垛機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣控制 機(jī)械設(shè)計(jì) 此碼垛機(jī)器人由底座、轉(zhuǎn)盤、驅(qū)動平行四邊形、 兩組 從動 平行 四邊形、以及抓手組成 。 如圖 3機(jī)器人 : 圖 3機(jī)器人 主要技術(shù)參數(shù)如表 4 荷重 110 kg 到達(dá)距離 m 軸數(shù) 4 防護(hù)等級 IP67 安裝 形式 落地 物理性質(zhì) 機(jī)器人底座尺寸 1007 720 mm 機(jī)器人重量 925 kg 性能(根據(jù) ISO 9283 標(biāo)準(zhǔn)測定) 重復(fù)定位精度( RP) mm 重復(fù)循環(huán)精度( RT) mm 結(jié)構(gòu)組成 底座為了到達(dá)很好的穩(wěn)定性由鋼結(jié)構(gòu)焊接而成,主要起到支撐機(jī)械臂的作用。如圖 41底座: 圖 41底座 轉(zhuǎn)盤為機(jī)器人的驅(qū)動核心,有兩組伺服電機(jī)通過減速機(jī)齒輪驅(qū)動 驅(qū)動四邊形,一組伺服電機(jī)通過減速機(jī)驅(qū)動整個機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)。 如圖 42轉(zhuǎn)盤: 圖 42轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動平行四邊形 下端短臂 400為驅(qū)動臂,其余均為從動臂,且上端長臂 1425其中 400為驅(qū)動四邊形的短臂, 1025部分為從動平行四邊形的 驅(qū)動臂。如圖 5驅(qū)動四邊形機(jī)構(gòu)簡圖,圖 6驅(qū)動四邊形。 圖 5驅(qū)動四邊形機(jī)構(gòu)簡圖 圖 6驅(qū)動平行四邊形 兩組 從動平行四邊形 ,一組由驅(qū)動四邊形的短臂 1425作為驅(qū)動臂,如圖 7從動四邊形 機(jī)構(gòu)簡圖 A,圖 8從動四邊形 A。 圖 7從動四邊形機(jī)構(gòu)簡圖 A 圖 8從動四邊形 A 另一組從動四邊 B是由驅(qū)動四邊形的長臂作為驅(qū)動臂,如圖 9從動四邊形機(jī)構(gòu)簡圖 B,圖 10從動四邊形 B。 圖 9從動四邊形機(jī)構(gòu)簡圖 B 圖 10 從動四邊形 B 抓手由一個伺服減速電機(jī)通過齒輪驅(qū)動抓手旋轉(zhuǎn),抓手通過一組伸縮氣缸實(shí)現(xiàn)夾緊 ,從而實(shí)現(xiàn)抓取物體的目的。如圖 11抓手 : 圖 11 抓手 電氣 控制系統(tǒng) 硬件控制系統(tǒng) 硬件控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 11所示。由圖 11可看出,系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了模塊化的形式,且總體結(jié)構(gòu)采用了分布式控制結(jié)構(gòu) 。上位機(jī)采用普通工業(yè)控制計(jì)算機(jī),主要處理系統(tǒng)的監(jiān)控和作業(yè)管理,如示教盒控制、顯示服務(wù)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、 I/ O控制等,根據(jù)使用者的命令和動作程序語句的要求進(jìn)行軌跡規(guī)劃、插補(bǔ)運(yùn)算及坐標(biāo)變換 ,計(jì)算出各軸電機(jī)的位置,然 后向下一級各關(guān)節(jié)位置伺服系統(tǒng)傳送一次與設(shè)定點(diǎn)相應(yīng)的位置更新值,實(shí)現(xiàn)對各關(guān)節(jié)運(yùn)動的協(xié)調(diào)和控制作用。下位機(jī)采用 DSP控制器和PLC, DSP控制器即為所采用的 PMAC104運(yùn)動控制卡,主要是執(zhí)行實(shí)時運(yùn)動學(xué)計(jì)算、軌跡規(guī)劃、插補(bǔ)計(jì)算、伺服控制等,不斷地讀取各軸編碼器的脈沖 量,計(jì)算機(jī)器人的現(xiàn)行位置。 圖 11 硬件控制系統(tǒng) 軟件控制系統(tǒng) 開放式通用機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)的語言環(huán)境下進(jìn)行開發(fā),做到可移植,易修改、重構(gòu)及擴(kuò)充,并能提供用戶接口和程序接口,所以筆者采用面向?qū)ο蟮哪K化的工程設(shè)計(jì)方法,如圖 12所示。與硬件結(jié)構(gòu)相對應(yīng),控制系統(tǒng)軟件也分為上、下兩層,各個模塊都具有自己獨(dú)立的功能,相互問調(diào)用關(guān)系簡單,為了 適應(yīng)時刻變化的對象,必須使伺服系統(tǒng)的動作具有某種柔性,這種柔性是通過計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)的,故稱
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