【正文】 她使我從一個 懵懂的女孩轉(zhuǎn)變成為一個有理想，有抱負的青年。 在老師和同學們的幫助下，我的專業(yè)知識得到了進一步的提高，在整個設(shè)計過程中我也體會到了堅持的重要性，對待任何困難都要有堅持不懈的心理和斗志，才 能在學習的過程中取得更多的知識和經(jīng)驗。 其次要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計的各位同學，和曾 經(jīng)在各個方面給與過我?guī)椭幕锇閭儭Ｋ麄兪刮以谠O(shè)計的過程中不僅學到了很多知識，還明白了團隊精神，我們設(shè)計組的各位老師和同學們就是一個團隊。論文工作總結(jié)如下： （ 1） 根據(jù)各種傳動方式之間的聯(lián)系及特點，通過取長補短，主要考慮了結(jié)構(gòu)緊湊簡單等原則，確定了機器人的整體設(shè)計方案： （ 2） 各個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式均采用 電機加減速的方式的傳動設(shè)計，大臂的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與大臂做成一體，大臂的截面形狀采用等強度處理： （ 3） 在各個關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，充分考慮到附加載荷對電機軸的影 響，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸的載荷通過固定在其兩端的軸承把負載的附加載荷傳遞到軸承上，從而保護了電機和減速器； （ 4） 在進給機構(gòu)的設(shè)計中，滑動絲杠自鎖性可以很好的保護工件不會在斷電的情況下落，造成意想不到的事故： 由于時間有限，本次設(shè)計還存在著一定的不足，還有待進步 提高，展望如下： 在傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于考慮到結(jié)構(gòu)的緊湊型和盡量簡單的特點，故把小臂驅(qū)動電機安裝在小臂的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸上，但這樣會造成大臂附加載荷過大，引起一定的不穩(wěn)定因素，在今后可以盡可能選擇質(zhì)量較小在電機的選擇和減速器的選擇，或盡量減少電機在懸梁上的 結(jié)構(gòu)。 ２、連接器 １）Ｉ／Ｏ連接器 用于外部輸入輸出的連接器，包括各軸的限值輸入、急停輸入、圓點接近輸入、外部輸入、常規(guī)輸入。 PLC 及運動控制單元的選型 針對本次控制系統(tǒng)的方案，選擇 SYSMAC 的 CS1 系列的 PLC，與之配套的 MC單元 MC421 能夠?qū)崿F(xiàn)四軸的伺服驅(qū)動，分別對應(yīng)本次 SCARA 機器人的四個伺服電機的伺服驅(qū)動 。機器人伺 服系統(tǒng)開啟停止、重啟、繼續(xù)和回零等輸入控制端口。對搬運機器人的控制包括 PLC 通過 I/O 接口向機器人發(fā)出控制指令，以及獲取機器人的工作狀態(tài)信息等內(nèi)容。 一個伺服驅(qū)動系統(tǒng)并不僅僅是驅(qū)動器與電動機的組合，而是一個完整復(fù)雜的控制系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)緊湊，與 硬件連方式簡單，接線少，易于維護。現(xiàn)在可編程控制器已經(jīng)被公認為最可靠的工業(yè)控制 設(shè)備之一。 ２、控制系統(tǒng)簡單，通用性強 盡管現(xiàn)在世界各個生產(chǎn)可編程控制器 的廠家和公司，有著多種品牌和種類，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同。目前，搬運機器人的控制方式大多采用可編程序的點位控制（ＰＴＰ）方式，而在各種控制方式中，可編程序控制器（ＰＬＣ）因其通用性好、編程方便、成本較低、易于設(shè)計和維護等優(yōu)點 而被廣為使用，它完全可以取代繼電器控制柜，而且可以實現(xiàn)比繼電器功能強得多的控制功能。主從控制方式系統(tǒng)實時性較好，適用于高精度、高速度控制，但其系統(tǒng)擴展性較差，維修困難。 ３、人工智能系統(tǒng)：事先無法編制運動程序，而是要求在運動過程中根據(jù)所獲得周圍狀態(tài)信息，實時確定控制作用。 考慮到先前方案分析是提 到絲杠要求反向自鎖的特點，先根據(jù)其負載情況粗選滑動絲杠的類型為單頭梯形絲杠。 (4) 旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 如圖所示，此處的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)主要是利用步進電機利用鍵連接來驅(qū)動機械手進行旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)抓取工件位姿的調(diào)整，這里是考慮到機械手在抓取工件時所需要的位姿來進行設(shè)計的，使得機械手的手爪更方便有效的完成工件的抓取。這里大、小臂的運動具有獨立性的特點。里面部件的材料采用鋁合金位于底部的電機通過諧波減速器的減速對頂端軸進行驅(qū)動，從而帶動了大臂回轉(zhuǎn)軸和大臂一起轉(zhuǎn)動，需要注意的是臂回轉(zhuǎn)軸是做成一體的。 故此次方案二作為本次設(shè)計的最終設(shè)計方案。交流伺服電機為驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可以直接對電動機編碼器反饋信號進行采樣，在內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，能避免失步或過沖現(xiàn)象。 （ 2）矩頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速的升高而降低，而且在較高的轉(zhuǎn)速時會急劇下降所以其最高的工作轉(zhuǎn)速在 300~600r/min。機器人的手爪部分仍然采用較為常用的氣缸配合連桿式氣動機械手的結(jié)構(gòu)，其作用與方案一所述的相同。但這樣就使的小臂的傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有多段承受彎矩的軸 ，并且電機軸也承受了一定的彎矩。手爪采用目前廣泛采用的而且技術(shù)成熟的連桿導(dǎo)桿式氣動機械手，這一機械手的造價低廉、結(jié)構(gòu)簡單、針對此處所抓取的工件的特點是不易變形的金屬工件，所以對夾緊力的要求不是太高， 故采用氣動機械手爪完全可以達到設(shè)計要求。這是在充分考慮到小臂的驅(qū)動電機對大臂所產(chǎn)生的附加彎矩的條件下，對大臂的結(jié)構(gòu)設(shè) 計特別做了加強處理。但對安裝的精度要求較高，負載能力也很有限并且不能實現(xiàn)反向自鎖，需要另加斷電保護裝置。大臂的驅(qū)動電機和小臂的回轉(zhuǎn)軸共線。 （ 8）成本維修及使用 成本高較復(fù)雜。 （ 4） 結(jié)構(gòu)性能及體積 伺服電機易于標準化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動機一般需配置減速裝置，除 DD 電動機外，難以直接驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊，無密封問題。 （ 8） 成本維修及使用 成本方便。功率 /質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較小 。 氣動驅(qū)動： （ 1） 輸出功率 大，壓力范圍為 4860Pa，最大可達 Pa 氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速。 （ 2）控制性能 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 （ 3）響應(yīng)速度 很高 (4)結(jié)構(gòu)性能及體積 結(jié)構(gòu)適當，執(zhí)行結(jié)構(gòu)可標準化、模擬化，以實現(xiàn)直接驅(qū)動。 另外，在選用電機的時候，要使電機的功率 足以克服彈簧的收縮和張開，并且提供足夠加緊物體的力。 在圖中， O為電機輸出軸，曲柄ＯＡ、連桿ＡＢ、滑塊Ｂ和支架結(jié)構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)：滑塊Ｂ、連桿ＢＣ、搖桿ＣＥ和支架構(gòu)成滑塊搖桿機構(gòu)。該設(shè)計采用兩個手指，其外形如圖所示： 傳動機構(gòu)是向手指傳遞運動和動力，以實現(xiàn)夾緊和松開動作的機構(gòu)。它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機器人手臂的前端。 基本設(shè)計參數(shù) 根據(jù)次機械手的應(yīng)用場合和實地的應(yīng)用要求，其主要的設(shè)計參數(shù)要求如下： （ 1） 抓取的重物： 2Kg （ 2） 機械手的自由度數(shù)： 4 個 （ 3） 運動參數(shù)： 大臂升降：線速度： 小臂伸縮：線速度： m/s 手腕俯仰：角速度： 腰部旋轉(zhuǎn)：角速度： rad/s （ 4） 運動行程 大臂升降： 300mm 小臂伸縮： 300 mm 腰部旋轉(zhuǎn)：正負 90度 手腕俯仰：正負 90度 工作空間分析 基座及連桿 1 基座 基座是整個機器人本體的支撐，為保證機器人運行的穩(wěn)定性，采用兩塊“ Z”字形實心鑄鐵作為支撐。 任務(wù)是指機器人要完成的 工作，機器人的類型是隨著工作任務(wù)的特點而決定的。它有臂、關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行裝置構(gòu)成，組合為一個互相連接，互相依賴的運動結(jié)構(gòu)。 （ 5）根據(jù)電機的外形尺寸及輸出軸軸徑以及電機的重量完善結(jié)構(gòu)草圖。 本課題研究的主要內(nèi)容 （ 1）確定機器人 運動參數(shù)及工作行程。 這種運動只有兩種形態(tài)：直線運動和旋轉(zhuǎn)運動，其腕端的任何復(fù)雜的運動都可由這兩種運動來合成。 小型機器人――負荷為１－１００Ｎ，工作空間為０ .１立方米。 １ .３ .３ 按機器人的負荷和工作范圍分類 按照這種分類方法，工業(yè)機器人分為： 超大型機器人 —— 負荷為１０ＫＮ以上。 物料搬運機器人的設(shè)計： １ .３ .１ 按作業(yè)用途分類 如前所述，各類工業(yè)機器人的應(yīng)用范圍非常廣泛，