【文章內(nèi)容簡介】 人理解和 接受，操作者對機(jī)械臂的操作一般是在直角坐標(biāo)空間中進(jìn)行的，這樣就需要建立一種關(guān) 節(jié)坐標(biāo)空間和直角坐標(biāo)空間的對應(yīng)關(guān)系。也就是說，如果已知機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)參 數(shù)，就需要求解機(jī)械臂木端在直角坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)；反過來如果已知機(jī)械臂末端在直 角坐標(biāo)空間的坐標(biāo)就需要求解各個(gè)運(yùn)動關(guān)節(jié)的坐標(biāo)參數(shù)。前一個(gè)問題稱為機(jī)械臂的運(yùn)動 學(xué)正解，后一個(gè)問題稱機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)反解。設(shè)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)坐標(biāo)空問中的變量記為q；【ql，q2?，吼】，機(jī)械臂木端工具在直角坐標(biāo) 空間中的坐標(biāo)記為x—k，Y，z，0?】，關(guān)節(jié)變量和直角坐標(biāo)空間坐標(biāo)存在如下運(yùn)動學(xué)約束：，@，口)一0(2．1)這是一個(gè)隱式方程。如果能夠從式(2．1)求解出： x一，(g)(2．2)即由關(guān)節(jié)坐標(biāo)變量表示的直角坐標(biāo)變量，這就是機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)J下解。一般地，可以得 到機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)的惟一正解。如果能夠從式(2．1)求解出： q=g(x)(2．3)也就是已知機(jī)械臂末端工具的直角坐標(biāo)參數(shù)，求解出對應(yīng)關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間中的各個(gè)關(guān)節(jié)變 量，這就是運(yùn)動學(xué)的反解。通常，難以得到解析的運(yùn)動學(xué)反解，而且運(yùn)動學(xué)反解一般不 是唯一的，實(shí)際應(yīng)用中通常采用幾何機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)解。1．二自由度機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)正解已知：關(guān)節(jié)1連桿長度‘，關(guān)節(jié)變量為ql(關(guān)節(jié)控制軸l角度位置)；關(guān)節(jié)2連桿長 度L，關(guān)節(jié)變量為q，(關(guān)節(jié)控制軸2角度位置)。第16頁第二章機(jī)械臂控制系統(tǒng)概述求解：關(guān)節(jié)連桿末端工具安裝點(diǎn)在直角坐標(biāo)空間的坐標(biāo)x=b，Y】。運(yùn)動學(xué)所研究的主要問題包括兩個(gè)方面：正向運(yùn)動 學(xué)，即給定機(jī)器人各關(guān)節(jié)角度，計(jì)算機(jī)器人末端的 位置與姿態(tài)；逆向運(yùn)動學(xué)，已知機(jī)器人末端的位置 與姿態(tài)，來計(jì)算機(jī)器人對應(yīng)這個(gè)位置與姿態(tài)的全部 關(guān)節(jié)角，運(yùn)動學(xué)方程是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動控制的數(shù)學(xué) 基礎(chǔ)。利用D．H方法對每一個(gè)連桿建立坐標(biāo)系如圖l所示，根據(jù)圖l所建立的坐標(biāo)系，得到 各連桿的D—H參數(shù)和關(guān)節(jié)變量(表1)。各連桿之 間的齊次變換矩陣為，一般表達(dá)式為：第三篇：機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練實(shí)習(xí)報(bào)告 第三站機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練實(shí)習(xí)報(bào)告機(jī)電一體化是將機(jī)械、電子與信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)過程整體最優(yōu)化的一種新技術(shù)。機(jī)電一體化是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢，也是我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必由之路。模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)融機(jī)械、氣動、傳感、電氣及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，提供機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練平臺，它既接近于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際設(shè)備，又便于學(xué)生實(shí)際操作訓(xùn)練，其模塊式單元結(jié)構(gòu)，提供了設(shè)計(jì)創(chuàng)新的平臺。模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘煜C(jī)電一體化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)要素，學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)，提高實(shí)際能力，促發(fā)創(chuàng)新精神。一、實(shí)習(xí)任務(wù)及要求l 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)中各機(jī)械部分的工作原理及功能、機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳動方式，繪制工作原理圖、主要部件圖及其裝配圖，并在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。l 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的氣壓傳動過程，熟悉氣壓傳動的基本元件和回路，繪制各工作站氣壓傳動回路工作原理圖，在理論分析的基礎(chǔ)上能正確的選擇各組成元件；了解各種傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及應(yīng)用。l 測試、分析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的電氣控制電路，繪制電路控制原理圖和電氣控制原理框圖。l 運(yùn)用可編程序控制器編程軟件，核對各站控制程序及控制端口，剖析原設(shè)計(jì)編程原理，論述控制過程。l 運(yùn)用可編程序控制器編程軟件，設(shè)計(jì)新的控制方式，編制新的控制程序并能實(shí)現(xiàn) 機(jī)構(gòu)的合理運(yùn)動。l 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制程序，論述該設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出新的設(shè)計(jì)方案。二、實(shí)習(xí)內(nèi)容本次實(shí)習(xí)我們小組負(fù)責(zé)加工站，此站的工作是在接收前站的信息后，回轉(zhuǎn)臺將工件在四個(gè)工位間轉(zhuǎn)換，鉆孔單元打孔，檢測單元檢測被加工的工件正、次品，并產(chǎn)生成品或廢品信息，通知下站。三、實(shí)習(xí)過程我們第三小組成員先是共同完成了機(jī)械部分的內(nèi)容，包括各個(gè)工作站的運(yùn)動原理分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制、本站加工站的裝配圖及零件圖的繪制。之后分工完成了氣動、傳感器、PLC及電氣控制部分。其中我負(fù)責(zé)了氣動部分，包括了氣壓回路的原理分析及示意圖的繪制。216。 機(jī)械部分系統(tǒng)的組成： 該模擬生產(chǎn)線是由獨(dú)立的六個(gè)工作站相互連接而成。由總線控制方式完成各站間的通信。這六個(gè)站分別為上料檢測站、搬運(yùn)站、加工站、安裝站、安裝搬運(yùn)站和分類站。這六個(gè)站連接成生產(chǎn)線后可完成工件類別的檢測、加工、搬運(yùn)、安裝和分類將大工件按順序排好后提升傳送?；剞D(zhuǎn)上料臺將工件依次送到檢測工位 提升裝置將工件提升并檢測工件顏色 將工件從上站搬運(yùn)至下一站 用回轉(zhuǎn)臺將工件在四個(gè)工位間轉(zhuǎn)換 鉆孔單元打孔檢測單元檢測正、次品 選擇要安裝工件的料倉 將工件從料倉中推出 將工件安裝到位 正品：將上站正品工件拿起放入安裝工位將安裝好工件拿起放下站次品：將上站次品工件拿起放人堆放次品處 按工件類型分類 將工件推入庫房原理說明：上料檢測站將大工件按順序排好后提升傳送，搬運(yùn)站將大工件從上料檢測站搬至加工站，加工站將大工件加工并檢測被加工的工件，產(chǎn)生成品或廢品信息，通知下站，安裝搬運(yùn)站將成品送至安裝工位，安裝站再將小工件裝入大工件中，最后，由安裝搬運(yùn)站再將安裝好的工件送至分類站，分類站將工件按類送入相應(yīng)的料倉并統(tǒng)計(jì)工件的數(shù)量和總量，如加工站有廢品產(chǎn)生，則安裝搬運(yùn)站將廢品直接送入廢品收料站。各站連成一模擬生產(chǎn)線后，相互之間要進(jìn)行通訊，把加工過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)如工件顏色、裝配信息、廢品信息等，送至下站。本站的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：（其他站的機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖及原理分析見目錄指示）這是整個(gè)生產(chǎn)線的核心部分。用電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，將工件在四個(gè)工位間（工件在轉(zhuǎn)盤上的凹槽內(nèi)）轉(zhuǎn)換。主要是給工件轉(zhuǎn)孔，檢測工件的質(zhì)量（正品還是次品）。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動靠電磁感應(yīng)器控制，檢測質(zhì)量是通過光電傳感器進(jìn)行的。在加工過程中主要由PLC控制，通過氣缸執(zhí)行。216。 氣動部分1)氣壓回路示意圖如下2)氣壓回路過程的說明壓縮氣體經(jīng)過空氣過濾器過濾后,由三個(gè)三位四通電磁換向閥控制著活塞桿的水平、上下運(yùn)動，從而帶動刀具、檢測傳感器和固定臂作往復(fù)運(yùn)動。其中換向閥是借助于閥心與閥體之間的相對位置變化，是閥體相連的各通道之間實(shí)現(xiàn)接通或斷開來改變流體流動方向的閥。本站使用的是三位四通電磁換向閥，它是利用電磁鐵吸力推動閥心來改變閥的工作位置。3)氣壓回路的特點(diǎn)氣壓系統(tǒng)的氣體壓力能由靜音氣體壓縮機(jī)提供，壓縮氣體經(jīng)過儲氣罐和過濾器一系列的過濾除雜處理之后，分別到達(dá)不同的電磁換向閥。換向閥控制著氣體運(yùn)動的方向，即壓力的方向，使氣缸的活塞向不同的方向伸出，從而使模擬生產(chǎn)線完成生產(chǎn)工作。氣壓傳動與液壓傳動一樣是一種傳動形式，也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它利用壓縮空氣作為工作介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、從而進(jìn)行能量的傳遞和分配；與機(jī)械傳動相比，氣壓傳動有許多優(yōu)點(diǎn)：(1)氣壓傳動使用空氣作為工作介質(zhì)，空氣可以從大氣中取之不盡，無介質(zhì)供應(yīng)困難和介質(zhì)費(fèi)用支出，用過的空氣可直接排人大氣而較少污染環(huán)境，因此可以簡化管路設(shè)備。(2)氣壓傳動反應(yīng)快，動作迅速，一般只需O．02～ 0．03 S就可以建立起需要的壓力和速度