【正文】 （ 3） 可以做運動學(xué)仿真，運用 Matlab 軟件和 Adams 軟件對機械手系統(tǒng)進(jìn)行了運動學(xué)仿真，包括手動仿真和軌跡的仿真。 （ 3） 用 SolidWorks 繪制出機器人的三維模型和生產(chǎn)線的示意模型，并且制作了機器人運動的簡易動 畫。 （ 2） 根據(jù)設(shè)計要求完成了六自由度工業(yè)機器人的總體設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。 簡單介 紹了控制系統(tǒng)的原理，包括硬件電路， PCI 的接口設(shè)計， DSP 的設(shè)計等。 P C 機 PCI 9052 CPLD DSP DSP DSP DSP DSP DSP 電機 電機 電機 電機 電機 電機 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 圖 52 PCI9052 硬件電路接口圖 DSP 的設(shè)計 DSP 概述 DSP(Digital Signal Processor)是指數(shù)字信號處理器。 本系統(tǒng)設(shè)計采用最大模式，雙口 RAM 的 8 根數(shù)據(jù)線和 PCI9052 的高 8 位數(shù)據(jù)線連接。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 圖 PCI 的接口設(shè)計 PCI9052 提供高性能的接口連接，把各種外 部電路和器件通過 PCI9052 與 PCI 總線相連，所以可以大幅度的提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，本地總線傳播速率最高可以達(dá)到 132MB/S 的傳輸速率 ??13 。機器人控制系統(tǒng)根據(jù) CPU 提供的命令以及末端傳感器傳回的信號來控制機器人完成特定的動作，到達(dá)特定的位置，從而完成相應(yīng)的任務(wù)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 第五章 控制系統(tǒng)設(shè)計 引言 機器人控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。 通過法蘭盤與夾持器固聯(lián)，利用腕部和小臂的旋轉(zhuǎn)，以及外部的擺動帶動末端夾持器在空間做任意的運功 。 （ 2）腕擺運動 臂部輸出的空心軸通過一組錐齒輪組 ，錐齒輪組安裝在前爪法蘭上，錐齒輪與前爪法蘭相重合，使前爪旋轉(zhuǎn)法蘭隨錐齒輪轉(zhuǎn)動而上下擺動，實現(xiàn)腕擺 動 。其傳動鏈分成二部分，一部分在機器人小臂殼內(nèi)，三個電機的輸出通過齒 輪 傳動分別傳遞到同軸傳動的心軸、中間套、外套筒上。主要有兩類 : 1. 匯交手腕 (或稱正交手腕 )它是 α、 β、 γ 的旋轉(zhuǎn)軸線匯交于一點。機座式結(jié)構(gòu)多為工業(yè)機器人所采用，機座上可以裝上獨立的控制裝置，便于搬運與安放，機座底部也可以安裝行走機構(gòu)，已擴大其活動范圍，它分為手臂配置在機座頂部與手臂配置在腰部上兩種形式， 本機械手大臂采用回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)和手臂 配置在驅(qū)動臂座上的形式。 實現(xiàn)機器人手臂回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)形式是多樣的，常用的有葉片式回轉(zhuǎn)缸，齒輪傳動機構(gòu)，鏈輪傳動機構(gòu)，活塞缸和連桿機構(gòu)等。 。 。 如圖 32所示為腰部的剖視圖 . 腰部是通過蝸輪 蝸桿來傳遞轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)整個機械手的腰部回轉(zhuǎn)，蝸輪和蝸輪軸配合帶動驅(qū)動臂座回轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)腰部回轉(zhuǎn)。 ，維修方便，容易分解安裝，最 少零件個數(shù)以及簡單的潤滑 。具體數(shù)值為：肩部俯仰關(guān)節(jié)、肘部關(guān)節(jié)、腕部旋轉(zhuǎn)、腕部伸出關(guān)節(jié)質(zhì)量分別為 、 、 、 ，重心距關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動中心分別是500mm、 1000mm、 1400mm、 1800mm,腕部伸出部分質(zhì)量為 ,重心距離關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動中心 1900mm，電機重 5kg，輪轂重 15kg. 本設(shè)計的機械臂在圖 31 所示的位置時，大臂的俯仰電機所受負(fù)載力矩最大，所以所選電機能滿足這種情況就能符合實際的要求。 下面計算電機負(fù)載力矩。 電機力矩的計算以及驅(qū)動電機的選擇 目前在機器人的運動控制中較為常用的電機有直流伺服電機、交流伺服電機和步進(jìn)電機 。330/s 手腕扭轉(zhuǎn)： 176。360? 7. 最大速度： 手臂旋轉(zhuǎn)： 160/s 手臂進(jìn) 出： 176。 因此本文選定 PC+DSP 運動控制卡的控制方式。 整個結(jié)構(gòu)簡單緊湊，基本滿足設(shè)計要求。 （ 3） 大臂部件 :包括大臂和連桿。步進(jìn)電機固定在箱體 上。這幾種機器 人專用軸承具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，精度高、剛度大，承載能力強（可承受徑向力、軸向力、傾覆力矩）和安裝方便等優(yōu)點。另外，由于氣體的可壓縮性，使氣動手爪的抓取運動具有一定的柔順性，這一點是抓取動作十分需要的。 整個結(jié) 構(gòu)為空間關(guān)節(jié)型的， 本體由機座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端執(zhí)行器和驅(qū)動裝置組成。驅(qū)動源不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)或經(jīng)過一個速比等于 1的機械傳動這樣 的中間環(huán)節(jié)與關(guān)節(jié)相 連。 液壓驅(qū)動 氣動驅(qū)動 電機驅(qū)動 輸出功率 很大 大 較大 控制性能 利 用 液 體 的 不可壓縮性，控制精度較高，輸出功率大，可無級調(diào) 速 ， 反 應(yīng) 靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 氣體壓縮性大，精度 低， 阻尼效 果差 ，低 速不易 控制 ，難 以實現(xiàn) 高速、高精度的連續(xù)軌跡控制 控制精度高，功率較大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜 結(jié)構(gòu)性能及體積 結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實現(xiàn)直接驅(qū)動。 （ 1） 直接連接傳動。 三種驅(qū)動方式的特點見表 21。 機器人本體由機座、腰部、大臂、 小臂、手腕、末端執(zhí)行器和驅(qū)動裝置組成。 3. 因為沒有移動關(guān)節(jié)，所以不需要導(dǎo)軌。 關(guān)節(jié)型機器人 可 分為直角坐標(biāo)型機器人、圓柱坐標(biāo)型機器人、 球坐標(biāo)型機器人和開鏈連桿式機器人。我們主要從以下幾個方面對其進(jìn)行研究： (1） 可達(dá)空間的范圍。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 2章 生產(chǎn)線布局及 總體方案的確定 生產(chǎn)線布局方案 如圖 21 所示， 采取兩車床相臨，與加工中心依次排布的布局方式； 圖 21 生產(chǎn)線布局圖 機械手 1. 雙爪（手指為兩個夾持機構(gòu)） 2. 機械手的自由度 （ 1）機械手手部兩個自由度（回轉(zhuǎn)） （ 2）手腕一個自由度（兩個回轉(zhuǎn)） （ 3）手臂一個自由度（回轉(zhuǎn)） （ 4）機身兩 個自由度（兩個回轉(zhuǎn)） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 工作流程 ：由機械手將工件從傳送帶取下，夾持工件外圓，固定到車床一上、夾緊，進(jìn)行工序一； ，機械手再次從傳送帶上取下工件，存放在手上； ，由機械手的另一只手將工件取下，將存放手上的工件固定車床一，進(jìn)行工序一； ，將從車床一取下的工件調(diào)頭撐內(nèi)孔固定到車床二上，進(jìn)行工序二； 4； ，進(jìn)行工序三； ，機械手將工件取出反 轉(zhuǎn)，重新固定，進(jìn)行工序四； ，機械手將成品件從加工中心取出，放到出料傳送帶上； 9 重復(fù)流程 5~8。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 D．關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、 模塊化、系列化設(shè)計；柔性仿形噴涂機器人開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)； E．焊接、搬運、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機器人產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。 目前，在國內(nèi)外各種機器人的研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下： A．機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。最初我國在機器人技術(shù)方面的主要目的是跟蹤國際先進(jìn)的機器人技術(shù)，隨后，我國在機器人技術(shù)及其應(yīng)用方面取得了很大成就。 我國是從 20 世紀(jì) 80 年代開始涉足機器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的。 機器人是一種能夠進(jìn)行編程，并在 自動控制下執(zhí)行某種操作或移動作業(yè)任務(wù)的機械裝置。 中國大陸企業(yè)之所以不重視這方面的發(fā)展，首先是由于近幾十年的慣性思維使然。通過本設(shè)計可以使學(xué)生在實際課題設(shè)計中對生產(chǎn)加工，機械系統(tǒng)設(shè)計，機械手及其控制等知識得到切實的鍛煉?！辈僮鳈C定義為：“具有和人的手臂相似的動作功能，可在空間抓放物體或進(jìn)行其它操作的機械裝置。 在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用著工業(yè)機器人。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。 [1] 針對原有輪轂生產(chǎn)線存在的勞動強度高，生產(chǎn)效率低，粗加工加工尺寸不穩(wěn)定等問題，通過工業(yè)機器人及新的 數(shù)控加工設(shè)備，不僅有效解決了輪轂大小頭軸承孔同軸度，大小頭螺孔位置度的質(zhì)量問題，滿足用戶圖紙的要求，而且降低了工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率將近一倍，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞 : 六自由度 工業(yè)機 器人 ； 生產(chǎn)線 ； 結(jié)構(gòu)設(shè)計；控制系統(tǒng) ； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II 各位如果需要此設(shè)計的全套內(nèi)容（包括二維圖紙、中英文翻譯、完整版論文、程序、答辯 PPT）可加695939903，如果需要代做也請加上述 ,代做免費講解。工業(yè)機器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平，目前，工業(yè)機器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運以及堆垛等重復(fù)性并且勞動強度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。 本文設(shè)計和研究了一個六自由度的工業(yè)機器人，用于生產(chǎn)線的進(jìn)送料和裝配。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract In the modern largescale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually