【導讀】在控制器的作用下，它執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線這一。根據(jù)機器人的工作要求和結(jié)構(gòu)特點，進行了機器人的總體設(shè)計，確。行了齒輪、軸和軸承的設(shè)計計算和校核。該機器人具有剛性好，位置精度高、運行。本文是對整個設(shè)計工作較全面的介紹和總結(jié)。下的一個具有人的外表，特征和功能的機器，是一種人造的勞力。工業(yè)機器人設(shè)想。50年代以后，美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱

　　

【正文】 如下的基本要求和特點。 實現(xiàn)對位姿、速度、加速度等的控制功能 在機器人的各類作業(yè)中，運動和控制方式主要有兩種。 1）點位控制方式（ PTP 控制） 這種控制方式考慮到末端執(zhí)行器在運動過程中只在某些規(guī)定的點上進行操作，因此只要求末端執(zhí)行器在目標點處保證準確的位姿以滿足作業(yè)質(zhì)量要求。而對達到目標點的運動軌跡（包括移動的路徑和運動的姿態(tài)）則不作任何規(guī)定，這種控制方式易于實現(xiàn)，但不易達到較高的定位精度，適用于 上下料、搬運、點焊和在電路板上安插元件等只要求在目標點保持末端執(zhí)行器準確的位姿的作業(yè)中。 2）連續(xù)軌跡控制方式（ CP 控制） 這種控制方式要求末端執(zhí)行器嚴格按規(guī)定的軌跡和速度在一定精度要求內(nèi)運動，以完成作業(yè)要求，這種必須保證機器人各關(guān)節(jié)連續(xù)、同步地實現(xiàn)相應的運動。這種連續(xù)軌跡運動，可看成是若干密集軌跡曲線。若設(shè)定的點足夠密，就能用點位控制的方法實現(xiàn)所需精度的連續(xù)軌跡運動。 存儲和示教功能 要使機器人具有完成預定作業(yè)的功能，須先將要完成的作業(yè)示教給機器人，這個操作過程稱為示教，將示教內(nèi)容記錄下來，稱為 存儲。使工業(yè)機器人按照存儲的示教內(nèi)容進行動作，稱為再現(xiàn)。所以工業(yè)機器人的動作是通過示教 — 存儲 — 再現(xiàn)的過程實現(xiàn)的。 對外部環(huán)境的檢測和感覺功能。 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案 控制系統(tǒng)采用二級計算機控制方式，選用 IBMPC， 80C51 系列 CPU。 第一級機擔負管理，示教編程，控制再現(xiàn)，軌跡正逆運算，機器人語言的編輯和編譯，通過串行通訊方式傳送給二級機做位置給定。第二級機負責位置伺服控制軟件的計算，位置檢測等工作，根據(jù)插補算出的各關(guān)節(jié)位置增量做位置給定。 遼寧科技大學本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 26頁 一級機與示教盒通訊采用串行 RS232 接口，既接收示教盒信息，完成示教動作，又向示教盒發(fā)送信息，顯示示教情況。還可以連接軟驅(qū)， CRT 終端。 二級機接口電路將計算機輸出數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應的模擬量，驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)，選用速度單元，伺服電機及光電編碼盤等伺服調(diào)速系統(tǒng)。 41 機器人控制系統(tǒng)框圖 硬件電路的組成 圖 41 是采用 MCS51 系列單片機組成的控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。電路的組成如下： 主從 CPU 都采用 8031 芯片； 主從 CPU 各擴展程序存儲器 27256 一片，擴展數(shù)據(jù)存儲器 62256 一片； 主 CPU 擴展可編程串 行通信接口芯片 8251A 一片；可編程多功能接口芯片8155 一片；電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 一片； 從 CPU 擴展可編程多功能接口芯片 8155 六片； D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 六片；運算放大器 μ A741 六片； PWM 功率放大器六片；光電編碼器六片； 地址鎖存器、譯碼器各兩片； 鍵盤電路，顯示電路； 光電編碼電路，功率放大電路； 報警電路，暫停、急停電路，復位電路； 遼寧科技大學本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 27頁 5 工業(yè)機器人運行時應采取的安全措施 有些國家 已經(jīng)頒布了關(guān)于機器人的安全法規(guī)和相應的規(guī)程，國際標準化奇跡人安全規(guī) 范（ ISO/TC184/SC2/WG3DP10218） 。在工業(yè)機器人的生產(chǎn)廠家，有嚴格的管理規(guī)定和技術(shù)保障體系。 在機器人應用工程中，要參照相關(guān)規(guī)程，規(guī)范以及工業(yè)機器人的說明資料，注意落實安全措施，杜絕機器人傷人以及其他事故。 安全要求 工業(yè)機器人能代替人在危險有害的環(huán)境中工作。但給人另一種危險，即機器人傷人事故、這是工業(yè)機器人安全管理的一個重要原則。此外，除了通用的安全規(guī)程外，還要注意工業(yè)機器人的特殊性，采取對應的對策 對工業(yè)機器人應用工程的安全要求如下幾點： 1. 必須為工業(yè)機器人和 周邊設(shè)備安裝安全護欄，以防止人靠近而造成傷害。工業(yè)機器人的動作范圍不應超越護欄。 2. 在護欄出入口的門上必須設(shè)置插拔式電接點開關(guān)，其插座有導線與控制系統(tǒng)的電路連接。只有拔下開關(guān)的插頭，才能進入相應的門。這是工業(yè)機器人及周邊設(shè)備停止運轉(zhuǎn)，并且將工業(yè)機器人鎖定示教模式 3. 在距操作者的地方設(shè)置緊急停止開關(guān)，按下此開關(guān)，工業(yè)機器人的相關(guān)設(shè)備立即停止運轉(zhuǎn) 4. 在人機結(jié)合部設(shè)置傳感器。當操作者在此處上，下料或裝卡找工作時，控制系統(tǒng)要有相應的安全對策 5. 在生產(chǎn)設(shè)備旁邊的顯著位置用大型指示燈表示生產(chǎn)系統(tǒng)的當前狀態(tài)，如運轉(zhuǎn)，調(diào)試，停止等 6. 設(shè)置工業(yè)機器人的作業(yè)原點，并在生產(chǎn)系統(tǒng)的操作盤上設(shè)置相應的指示燈，使操作者容易判斷工業(yè)機器人本體的位置狀況 7. 示教作業(yè)時降低工業(yè)機器人的運轉(zhuǎn)速度，并且要有另一個人專門監(jiān)護，一旦發(fā)現(xiàn)異常應立即停機 實施方法 在工業(yè)機器人應用工程中，不僅要注意對人員的危險性，而且還要考慮包括工業(yè)機器人在內(nèi)的設(shè)備的安全性。為此生產(chǎn)廠家在工業(yè)機器人及控制系統(tǒng)的軟硬件方面應盡量增加有關(guān)功能，以確保安全。例如，用軟極限的功能可設(shè)定工業(yè)機器人操作機的實際動作小于標稱最大的動作范圍。當控制點運動到極限位置時，工業(yè)機器人自動停止運轉(zhuǎn) 并報警，不會超越設(shè)定的區(qū)間。因此，可以將工業(yè)機器人 本體的動 遼寧科技大學本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 28頁 作極限限制在實際作業(yè)的領(lǐng)域里。又如對于弧焊的應用，生產(chǎn)廠家可提供一種帶有碰撞傳感器的焊槍把持器，示教作業(yè)及再現(xiàn)運動時，一旦焊槍裝上共建或者其他物體時，工業(yè)機器人立即停機，為了確保工業(yè)機器人應用工程中的安全，逆序?qū)嵤┐_保安全要求的具體措施。 遼寧科技大學本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 29頁 結(jié) 論 我國機器人的研究和應用起步較晚，但是隨著國內(nèi)外機器人的快速發(fā)展、社會需求的增大和技術(shù)的進步，我國的機器人技術(shù)會得到很快的提高。圓柱坐標機器人也會憑 借著結(jié)構(gòu)簡單、完成任務(wù)多樣、操作方便、運動靈活等諸多優(yōu)點從其他類型的機器人當中脫穎而出的 。 本次課題也是在這種背景下提出來的， 本次設(shè)計主要完成以下任務(wù)： 本次設(shè)計對機器人的工作任務(wù)進行分析、研究，從而找到解決問題的方法，進而來解決問題。 本次設(shè)計詳細的對機器人的末端執(zhí)行器、手臂、腰部及機座進行了設(shè)計。對這些機構(gòu)的設(shè)計 采用了計算機輔助設(shè)計，所有的二維圖都是在 Autocad 中繪制的，熟練的掌握了制圖軟件的基本功能。 本畢業(yè)設(shè)計由于時間有限，只是從基礎(chǔ)上入手，許多結(jié)構(gòu)和程序停留在初步的設(shè)計階段 ， 未能 進行實驗檢驗。限于本人水平有限，許多方面都存在疏漏和不足之處，因此本設(shè)計僅僅是初步的設(shè)計，有待完善、優(yōu)化。 遼寧科技大學本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 30頁 致謝 本 次畢業(yè)設(shè)計 是在我的指導老師的親切關(guān)懷與細心指導下完成的。從課題的選擇到 設(shè)計 的最終 完成，老師始終都給予了細心的指導和不懈的支持，并且在耐心指導 設(shè)計 之余， 老師仍不忘拓展我們的 學術(shù) 視野，讓我們感受到了 知識 的美妙與樂趣。值得一提的是， 李世國 老師宅心仁厚，閑靜少言，不慕榮利， 有學者風范！ 對學生認真負責，在他的身上，我們可以感受到一個學者的嚴謹和務(wù)實，這些都讓我們獲益 菲淺，并且將終生受用無窮。畢竟 “經(jīng)師易得，人師難求 ”，希望借此機會向老師表示最衷心的感謝！ 此外，本 次設(shè)計 最終得以順利完成，也是與 機電工程學 院其他老師的幫助分不開的，雖然他們沒有直接參與我的論文指導，但在開題時也給我提供了不少的意見，提出了一系列可行性的建議，在此向他們表示深深的感謝！ 最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對中國傳統(tǒng)文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作 ，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！ 大學四 年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。 四 年 的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在 設(shè)計 即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染， 潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術(shù)目標，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導 ,經(jīng)由您悉心的點撥 ,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟 ,常常讓我有 “山重水復疑無路 ,柳暗花明又一村 ”。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！ 同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。 感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫 助過我的良師益友和同學，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。 在此衷心感謝 學校、學院各位老師 4 年來給我的教育和培養(yǎng)，特別要感謝李 世 遼寧科技大學本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 31頁 國 老師在我的畢業(yè)設(shè)計期間給予的諸多指導。 遼寧科技大學本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 32頁 參考文獻 [1] 吳宗澤 ,羅圣國 .機械設(shè)計課程設(shè)計手冊第二版 [M].北京 :高等教育出版社 ,1999. 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