【正文】 a host puter that filters, triangulates, and predicts 3D position from the raw vision data。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 [參考文獻(xiàn) ] [1] 《工業(yè)機(jī)械手》編寫組 .工業(yè)機(jī)械手 [M].上海 :上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 , [2] 高軍 .多自由度機(jī)械手的氣動控制 [D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)：機(jī)械電子工 程學(xué)院，2021 [3] 天津大學(xué)編 .工業(yè)機(jī)械手設(shè)計基礎(chǔ) [M].天津：天津科技出版社， [4] 楊柯楨，程光蘊(yùn) .機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) (第四版 )[M].北京： 高等教育出版社 , [5] 張善鍾主編 .精密儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊 [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， [6] 成大先 .機(jī)械設(shè)計手冊 (第三版 第 5 卷 )[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [7] 尹志強(qiáng) .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 [M].北京：機(jī)械工業(yè)大學(xué)出版， [8] 龐振基，黃其圣 .精密機(jī)械設(shè)計 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [9] 楊伯源 .材料力學(xué) (Ⅰ )[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [10] (美 )尼庫 (Niku,)著；孫富春等譯 .機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 , [11] 秦衛(wèi)貞 .四自由 度教學(xué)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計 .東北大學(xué) .2021 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 附錄一 英文科技文獻(xiàn)翻譯 英文原文 Automated Tracking and Grasping of a Moving Object with a Robotic HandEye System Abstract Most robotic grasping tasks assume a stationary or fixed object. In this paper, we explore the requirements for tracking and grasping a moving object. The focus of our work is to achieve a high level of interaction between a realtime vision system capable of tracking moving objects in 3D and a robot arm with gripper that can be used to pick up a moving object. There is an interest in exploring the interplay of handeye coordination for dynamic grasping tasks such as grasping of parts on a moving conveyor system, assembly of articulated parts, or for grasping from a mobile robotic system. Coordination between an anism39。 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師， 指導(dǎo) 我們打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是 黃 老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤 與論文中的誤點(diǎn) 。因此，了解機(jī)器人、研究機(jī)器人、并最終設(shè)計制造更先進(jìn)、更科學(xué)、更人性化的機(jī)器人就成為我們機(jī)電專業(yè)最為重要的任務(wù)之一。 由于論文的研究時間、本人的能力和知識范圍有限，本論文的研究工作還存在著一些不足之處，存在一些需要完善和改進(jìn)的地方： 1) 因為六自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，所以機(jī)器手 工作過程中存在著丟步、失態(tài)問題，所以在時間和條件允許的情況下，希望能做成閉環(huán)系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)精度。在這段時間內(nèi)，我 溫習(xí)和鞏固了大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識， 綜合運(yùn)用了所學(xué)的機(jī)械和電子方面的知識，極大的提高了我 分析問題，解決問題的能力。1 2 3 18. . 1 1ii i i i? ? ??? 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 由傳動比為 39。1237 .5 30. 5 1ii ii? ? ?? 由傳動比為 39。 手腕擺動電機(jī)的選擇 初步估計手腕部分重量為 2Kg,設(shè)擺動速度為 5r/min?？山瓢聪率焦繿bk ??12 其 中 a，重力方向的最大上升加速度； tva max響? maxv —— 運(yùn)載時工件最大上升速度 t響 —— 系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時間，一般選取 3K —— 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇 G—— 被抓取工件所受重力（ N） 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 取 k1=2， ????? abK k3 =， G=10N 根據(jù)公式，將已知條件帶入： ? ?FN ? ?? = 取 ? = 由驅(qū)動力公式得： ? ?FF N?實際=設(shè) F 為驅(qū)動力，則 ? ??? ?? tgF F實際 其中 ? 為螺紋傾斜角 =15， ? 為摩擦角 =30 ? F= ? ? Ntg 930159 ??? [6] 驅(qū)動電機(jī)的選擇 手指張合電機(jī)的 選擇 設(shè)前端手指的重量為 ，螺紋導(dǎo)程 hP =1mm， 則空載時，工作臺折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量為： 12 2 10 .2 2 4h iPJ m K g c m? ??? ??? ? ? ? ????? ????? 最大工作載荷下，工作臺折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量為： 2 2 422. 1. 1 2. 8 10 .2 2 3. 14hiPJ m Kg c m? ??? ??? ? ? ? ????? ????? （ 1）快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 1eqT ： 1 m a xe q fT T T?? 式中 maxT —— 快速空載起動時折算到殿動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 fT —— 移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 551m a x 13551 m a x2 2 3. 14 2. 5 10 31. 57 10 .60 60 0. 50. 1 9. 8 0. 16 102. 5 10 .2 2 3. 14 14. 1 10 .mahfe q fJnT J N mtFPT N miT T T N m????????? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ?? ? ? ???? ? ? ? ?摩 （ 2）最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT ： 2e q t fT T T?? tT —— 折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ? ?33343212. 1 .1 9 .8 1 01 .7 1 0 .2 2 3 .1 4 1. 0 .1 9 .8 1 02 .7 1 0 .2 2 3 .1 4 12 1 0 ., 0 .0 0 2 .fhthfe q t fe q e q e qFPT N miFPT N miT T T N mT T T N m?????????? ? ? ?????? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ?摩? 步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩： m a x . 2 .5 0 .0 0 2 0 .0 0 5 .j e qT K T N m? ? ? ? 查手冊得，可選用常州寶馬集團(tuán)前楊電機(jī)電器有限公司的 36BF003 型電機(jī) 其 maxjT = 能夠滿足機(jī)構(gòu)要求 [7]。 手抓夾緊力和驅(qū)動力的力學(xué)分析 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動 ， 這種手指結(jié)構(gòu)簡單 , 適于夾持平板方料、棒料等 , 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置 , 其理論夾持誤差零。 （ 3） 平面平移型 [1] 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 機(jī)械手手指的設(shè)計計算 選擇手抓的類型和夾緊機(jī)構(gòu) 本設(shè)計是設(shè)計六自由度機(jī)械手的設(shè)計，考慮到所要達(dá)到的原始參數(shù)：手抓張合角 ?? = 060 ，夾取重量為 1Kg。） id （ mm） ia （ mm） i? （ 186。本論文采用 DH(Denavit和Harenberg)分析方法來描述機(jī)器 人相鄰兩連桿之間的運(yùn)動學(xué)關(guān)系 即用一個 4X4的齊次變換矩陣來描述相鄰兩連桿的位置與姿態(tài) (簡稱為位姿 )，以此推導(dǎo)出“手爪坐標(biāo)系”相對于“參考系”的齊次變換矩陣，從而建立操作臂的幾何模型和運(yùn)動學(xué)方程。 用四維向量表示三維空間一點(diǎn)的位置 P，即： xyP P P P z? ? ? ???? ?? 上式稱為點(diǎn)的齊次坐標(biāo)，式中 ? 為非零常數(shù)。而 通過在剛體上面固連一個坐標(biāo)系，再將該固連的坐標(biāo)系在空間表示出來。 傳動機(jī)構(gòu)的選擇 在現(xiàn)有的機(jī)械手系統(tǒng)中，所采用的傳動機(jī)構(gòu)主要有蝸輪蝸桿傳動、行星輪系傳動、鏈傳動、帶傳動等。 驅(qū)動機(jī)構(gòu)的選擇 驅(qū)動機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分 , 工業(yè)機(jī)械手的性能價格比在很大程度上取決于驅(qū)動方 案及其裝置。 本設(shè)計機(jī)械手主要由 4個大部件和 6個電機(jī)組成： 1) 手部，采用一個小型步進(jìn)電機(jī)，通過導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)運(yùn)動實現(xiàn)手抓的張合。其中多關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊 ,定位精度較高 ,占地面積小，因此本設(shè)計采用多關(guān)節(jié)型。 機(jī)械手基本形式的選擇 常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動作形態(tài) ,按坐標(biāo) 形式大致可以分為以下 4種 : (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手 。再次，它主要是用來當(dāng)作學(xué)校的示教工具，其充分運(yùn)用和綜合了 我 在大學(xué)四年中所學(xué)的機(jī)械內(nèi)容，能夠讓更多的同學(xué)在今后的學(xué)習(xí)中對機(jī)械方面有更加深刻的理解。 本次畢業(yè)設(shè)計負(fù)責(zé)機(jī)械部分的設(shè)計與制作。 設(shè)計課題的背景和意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手在我們生活中也扮演著越來越重要的角色。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu) :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 (2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。目前大多數(shù)機(jī)械手還缺乏行走機(jī)構(gòu) 。通過對動力部分的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作 。電動驅(qū)動裝置由于其能源容易獲得，使用方便，所以得到了廣泛的應(yīng)用 。近年來，隨著各類伺服系統(tǒng)，尤其是電氣伺 服系統(tǒng)的性能完善和成本降低，使運(yùn)動傳動機(jī)構(gòu)有較大的簡化 。 1 .2 機(jī)械手的構(gòu)成 現(xiàn)代機(jī)械手主要由手抓、傳動機(jī)構(gòu)、動力部分、控制系統(tǒng)與其它部分構(gòu)成。對于前者，設(shè)計時應(yīng)考慮穩(wěn)態(tài)誤差的補(bǔ)償問題 :對于后者，則應(yīng)該考慮耦合慣量的補(bǔ)償問題。中級技術(shù)水平以上的機(jī)器人，絕大多數(shù)采用計算機(jī)控制，要求控制器有效而且靈活，能夠處理工作任務(wù)指令和傳感信息這兩種輸入。每個控制任務(wù)本身就是一個動力學(xué)任務(wù)。目前，機(jī)器人的種類也越來越多，呈現(xiàn)了多元化的趨勢，相繼出現(xiàn)了水下機(jī)器人，爬臂機(jī)器人，爬管機(jī)器人，二足，四足和六足機(jī)器人，空間機(jī)器人以及各種人工假肢等，機(jī)器人技術(shù)也已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事醫(yī)學(xué)及公共服務(wù)各項事業(yè)中，其本身己成為一個非常廣闊的研究領(lǐng)域，涉及力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計算機(jī)科學(xué)、人工智能和系統(tǒng)工程等，成為一門綜合了多學(xué)科的高技術(shù)，并逐漸形成了一個完整的體系 — 機(jī)器人學(xué) 121。 80 年代末期，各國把發(fā)展的目標(biāo)調(diào)整到更現(xiàn) 實的基礎(chǔ)上來。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科 —— 機(jī)械手工程。 關(guān)鍵詞 ： 機(jī)械手 六自由度 步進(jìn)電機(jī) 同步帶 。手臂的運(yùn)動主要包括：腰部轉(zhuǎn)動，大手臂擺動，小手臂擺動，手腕擺動，手腕轉(zhuǎn)動，夾爪夾取。安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 05城建機(jī)械 2 班 學(xué)生姓名 學(xué) 號 05290070231