多自由度機(jī)械手臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-11 02:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 國的機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低。機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動(dòng)化生產(chǎn)及醫(yī)療水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。 目的和意義工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并以成為現(xiàn)代制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。 機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正為人所認(rèn)識(shí)，其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能按照工藝生產(chǎn)的要求，遵循一定的程序，時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。因此，它能大大地改變工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國家的正視，并投入了大量人力物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫，高壓，粉塵，噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國。近幾年也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。 機(jī)械手一般分三類。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手，它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以任務(wù)的需要編制程序，已完成各項(xiàng)規(guī)定操作。它的特點(diǎn)是出具備機(jī)械的物理性能外，還具備通用機(jī)械。記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工操作，稱為操作的，稱為操作即。它源于原子，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)展到用無線電信號(hào)操作機(jī)械手來進(jìn)行探測(cè)月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范圍。第三類是專用機(jī)械手，主要是屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)械手在國外稱“Mechanical Hand”它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的機(jī)械手模擬裝配可歸為第一類，即通用機(jī)械手自動(dòng)化的音樂。在現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)中，自動(dòng)化程度較高，大量應(yīng)用到機(jī)械手。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 機(jī)械手主要有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。 主要是機(jī)械手臂的硬件部分，包括夾持器，前臂，后臂和底座四個(gè)部分構(gòu)成。夾持器通過一個(gè)舵機(jī)控制張合角度從而對(duì)物體進(jìn)行抓取。前臂和后臂的擺動(dòng)能改變夾持器的高度，進(jìn)而對(duì)不同高度的物體進(jìn)行抓取。底座是由一個(gè)360度旋轉(zhuǎn)舵機(jī)進(jìn)行控制，能夠達(dá)到對(duì)以底座為中心，臂長方位內(nèi)的全方位物體的抓取。2. 控制系統(tǒng) 它是由舵機(jī)控制器組成。通過舵機(jī)控制器，可以控制機(jī)械手臂六個(gè)關(guān)節(jié)上的六個(gè)舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，從而到達(dá)需要抓取物體的方位。第2章 多自由度機(jī)械手臂硬件設(shè)計(jì) 機(jī)械臂的要求:手臂是支承手腕的部件，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮抓取物體的重量或攜帶工具的重量，還要考慮運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷及轉(zhuǎn)動(dòng)慣性。 ： 為了防止臂部在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生過大的變形，手臂的截面形狀要合理選擇。工字型截面的彎曲剛度一般比圓截面大，空心管的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度都比實(shí)心軸大得多。 、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小：為提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，要盡量減少臂部運(yùn)動(dòng)部分的重量，以減少整個(gè)手臂對(duì)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 ：臂部的安裝形式和位置不僅關(guān)系到機(jī)器人的強(qiáng)度、剛度和承載能力，而且還直接影響到機(jī)器人的外觀。 機(jī)械手臂的選型方案：機(jī)械手臂如下圖； 機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)圖 1—6關(guān)節(jié) a前臂 b后臂 c底座 分析：因?yàn)樵O(shè)計(jì)必須滿足機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求，重量輕、剛性好、易制造；優(yōu)選一些簡單、合理、緊湊、實(shí)用的結(jié)構(gòu)型式；工藝性要好，成本要
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