【文章內容簡介】 人理解和 接受，操作者對機械臂的操作一般是在直角坐標空間中進行的，這樣就需要建立一種關 節(jié)坐標空間和直角坐標空間的對應關系。也就是說，如果已知機械臂各個關節(jié)的坐標參 數(shù)，就需要求解機械臂木端在直角坐標空間中的坐標；反過來如果已知機械臂末端在直 角坐標空間的坐標就需要求解各個運動關節(jié)的坐標參數(shù)。前一個問題稱為機械臂的運動 學正解，后一個問題稱機械臂的運動學反解。設機械臂的關節(jié)坐標空問中的變量記為q；【ql，q2?，吼】，機械臂木端工具在直角坐標 空間中的坐標記為x—k，Y，z，0?】，關節(jié)變量和直角坐標空間坐標存在如下運動學約束：，@，口)一0(2．1)這是一個隱式方程。如果能夠從式(2．1)求解出： x一，(g)(2．2)即由關節(jié)坐標變量表示的直角坐標變量，這就是機械臂的運動學J下解。一般地，可以得 到機械臂運動學的惟一正解。如果能夠從式(2．1)求解出： q=g(x)(2．3)也就是已知機械臂末端工具的直角坐標參數(shù)，求解出對應關節(jié)坐標空間中的各個關節(jié)變 量，這就是運動學的反解。通常，難以得到解析的運動學反解，而且運動學反解一般不 是唯一的，實際應用中通常采用幾何機械臂的運動學解。1．二自由度機械臂運動學正解已知：關節(jié)1連桿長度‘，關節(jié)變量為ql(關節(jié)控制軸l角度位置)；關節(jié)2連桿長 度L，關節(jié)變量為q，(關節(jié)控制軸2角度位置)。第16頁第二章機械臂控制系統(tǒng)概述求解：關節(jié)連桿末端工具安裝點在直角坐標空間的坐標x=b，Y】。運動學所研究的主要問題包括兩個方面：正向運動 學，即給定機器人各關節(jié)角度，計算機器人末端的 位置與姿態(tài)；逆向運動學，已知機器人末端的位置 與姿態(tài)，來計算機器人對應這個位置與姿態(tài)的全部 關節(jié)角，運動學方程是實現(xiàn)機器人運動控制的數(shù)學 基礎。利用D．H方法對每一個連桿建立坐標系如圖l所示，根據(jù)圖l所建立的坐標系，得到 各連桿的D—H參數(shù)和關節(jié)變量(表1)。各連桿之 間的齊次變換矩陣為，一般表達式為：第三篇：機電一體化綜合訓練實習報告 第三站機電一體化綜合訓練實習報告機電一體化是將機械、電子與信息技術進行有機的結合，以實現(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。機電一體化是當今世界機械工業(yè)技術和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢，也是我國機械工業(yè)發(fā)展的必由之路。模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)融機械、氣動、傳感、電氣及計算機技術于一體，提供機電一體化綜合訓練平臺，它既接近于工業(yè)生產(chǎn)實際設備，又便于學生實際操作訓練，其模塊式單元結構，提供了設計創(chuàng)新的平臺。模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的實驗目的是熟悉機電一體化系統(tǒng)的基本結構要素，學習相關技術，提高實際能力，促發(fā)創(chuàng)新精神。一、實習任務及要求l 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)中各機械部分的工作原理及功能、機械結構和傳動方式，繪制工作原理圖、主要部件圖及其裝配圖，并在此基礎上加以改進。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，在理論分析的基礎上能正確的選擇各組成元件；了解各種傳感器的基本結構、工作原理、特性及應用。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，剖析原設計編程原理，論述控制過程。l 運用可編程序控制器編程軟件，設計新的控制方式，編制新的控制程序并能實現(xiàn) 機構的合理運動。l 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的結構和控制程序，論述該設計的優(yōu)缺點，提出新的設計方案。二、實習內容本次實習我們小組負責加工站，此站的工作是在接收前站的信息后，回轉臺將工件在四個工位間轉換，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、實習過程我們第三小組成員先是共同完成了機械部分的內容，包括各個工作站的運動原理分析、機構運動簡圖的繪制、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。其中我負責了氣動部分，包括了氣壓回路的原理分析及示意圖的繪制。216。 機械部分系統(tǒng)的組成： 該模擬生產(chǎn)線是由獨立的六個工作站相互連接而成。由總線控制方式完成各站間的通信。這六個站分別為上料檢測站、搬運站、加工站、安裝站、安裝搬運站和分類站。這六個站連接成生產(chǎn)線后可完成工件類別的檢測、加工、搬運、安裝和分類將大工件按順序排好后提升傳送?；剞D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 將工件從上站搬運至下一站 用回轉臺將工件在四個工位間轉換 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的料倉并統(tǒng)計工件的數(shù)量和總量，如加工站有廢品產(chǎn)生，則安裝搬運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。本站的機構運動簡圖：（其他站的機構運動圖及原理分析見目錄指示）這是整個生產(chǎn)線的核心部分。用電機帶動回轉臺旋轉，將工件在四個工位間（工件在轉盤上的凹槽內）轉換。主要是給工件轉孔，檢測工件的質量（正品還是次品）。轉盤的轉動靠電磁感應器控制，檢測質量是通過光電傳感器進行的。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,由三個三位四通電磁換向閥控制著活塞桿的水平、上下運動，從而帶動刀具、檢測傳感器和固定臂作往復運動。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)氣壓回路的特點氣壓系統(tǒng)的氣體壓力能由靜音氣體壓縮機提供，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，分別到達不同的電磁換向閥。換向閥控制著氣體運動的方向，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，也是一種能量轉換裝置，它利用壓縮空氣作為工作介質來實現(xiàn)能量的轉換、從而進行能量的傳遞和分配；與機械傳動相比，氣壓傳動有許多優(yōu)點：(1)氣壓傳動使用空氣作為工作介質，空氣可以從大氣中取之不盡，無介質供應困難和介質費用支出，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備。(2)氣壓傳動反應快，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