【正文】 特此，學(xué)生鄭重向 老師表示感謝！ 另外，學(xué)生還要感謝幫助我的工人師傅和同學(xué)，他們在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中給了我支持和鼓勵(lì) ，特此表示感謝！ 四自由度搬運(yùn)物料工業(yè)機(jī)器 人的設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) [1] Craig, John J. Introduction to robotics. 機(jī)械工業(yè)出 版社， 2020. [2] Basilio Bona and Aldo Curatella. Identification of Industrial Robot Parameters for Advanced ModelBased Controllers Design Proceedings of the 2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Barcelona, Spain, April 2020. [3] 索羅門采夫 .工業(yè)機(jī)器人圖 冊 .機(jī)械工業(yè)出版社， 1993. [4] 周伯英 .工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì) .機(jī)械工業(yè)出版社， 1995. [5] 郭洪紅 賀繼林 田宏宇 席巍 .工業(yè)機(jī)器人技術(shù) .西安電子科技大學(xué)出版社， 2020. [6] 三浦宏文 .機(jī)電一體化實(shí)用手冊 .科學(xué)出版社 OHM 社， 2020. [7] 陳國聯(lián) 王建華 夏建生 .電子技術(shù) .西安交通大學(xué)出版社， 2020. [8] 沈?？? 嚴(yán)武升 楊庚辰 .電機(jī)與電器 .北京理工大學(xué)出版社， 2020. [9] 羅建軍 朱丹軍 顧剛 劉路放 . 大學(xué) C++程序設(shè)計(jì)教程 .高等教育出版社， 2020. [10] 羅建軍 崔舒寧 楊琦 .大學(xué) Visual C++程序設(shè)計(jì)案例教程 .高等教育出版社， 2020. [11] 王積偉 吳振順 .控制工程基礎(chǔ) .高等教育出版社， 2020. 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[15] 王伯平 .互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)第 3 版 .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020. 。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué) 生收獲頗多，這與 老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。四自由度搬運(yùn)物料工業(yè)機(jī)器 人的設(shè)計(jì) 30 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是一個(gè)補(bǔ)充和提高的過程。通過虛擬場景和網(wǎng)絡(luò)，也可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制； 控制界面如果用 LabView 設(shè)計(jì)，可能會更方便些。 誤差的來源 主要有 ：工作臺、基座的上下表面平行度誤差，腰關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的垂直度誤差，以及其它關(guān)節(jié)之間的平行度誤差齒輪、軸承的間隙，齒形帶的變形不均勻裝配誤差各關(guān)節(jié)軸的回轉(zhuǎn)誤差，各連桿的受力變形誤差；運(yùn)行時(shí)，機(jī)械部分的振動電位器的 滑動噪聲，以及電源的不穩(wěn)定都會導(dǎo)致反饋電壓的不準(zhǔn)確 ； 用程序?qū)崿F(xiàn)制動不如機(jī)械制動裝置反應(yīng)快 。 2176。這導(dǎo)致電位器反饋電壓并不準(zhǔn)確 ； 關(guān)節(jié)角的方向及電位器的安裝 ， 關(guān)節(jié)角最好符合關(guān)節(jié)角坐標(biāo)系，并且電位器輸出電 壓最好隨關(guān)節(jié)角的增大而增大，這樣便于編程。 四自由度搬運(yùn)物料工業(yè)機(jī)器 人的設(shè)計(jì) 29 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)所完成 工作 有 ： 對實(shí)驗(yàn)平臺的 改造 ， 本文利用的是報(bào)廢的焊接機(jī)器人，要改造成送料機(jī)器人，不但要對末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，還要重新布線 ； 對關(guān)節(jié)軸電位器進(jìn)行重新標(biāo)定 ， 由于標(biāo)定電壓不同，標(biāo)定曲線和所得的函數(shù)關(guān)系就不同，本文選用的是 10v電壓 ； 設(shè)計(jì)端子板電路及驅(qū)動電路 ， 端子板是計(jì)算機(jī)、板卡控制信號端與機(jī)器人電路端的“橋梁”，承擔(dān)著信號調(diào)理、驅(qū)動放大等任務(wù) ； 控制軟件的設(shè)計(jì) ， 軟件是機(jī)器人的“大腦思維”，軟件的設(shè)計(jì)就是將人的意志賦予機(jī)器人的“大腦”。在程序運(yùn)行期間，使用者也可以自行設(shè)置。 另外，對于記錄的位置可以做刪除、清空等操作。 當(dāng)記錄結(jié)束以后，就可以運(yùn)行剛才記錄的一系列位置了，由于采用鏈表結(jié)構(gòu)存儲程序，所以取用這些程序很方便，只需用一個(gè)指針從鏈表首部開始取程序，逐行運(yùn)行，至到鏈表末尾即可。 } 記錄的位置同時(shí)顯示在列表框中，記錄位置不超過 1000 個(gè)。 float Voltage5。 float Voltage3。 誤差積累 sume+=fabs(e1) 使電機(jī)輸出電壓 v=kp*e1+ki*sume+kd*(e1e2) 用 for 函數(shù)控制循環(huán)次數(shù)，經(jīng)過 n此 循環(huán)后，跳出循環(huán)，大臂或小臂已停止下落實(shí)現(xiàn)制動 四自由度搬運(yùn)物料工業(yè)機(jī)器 人的設(shè)計(jì) 28 設(shè)計(jì)方法：當(dāng)機(jī)器人停止在某個(gè)位置時(shí)，可以記錄下在該位置所對應(yīng)的一組 關(guān)節(jié)角，這一組關(guān)節(jié)角用一個(gè)結(jié)構(gòu)體存儲 struct position { float Voltage1。 選擇結(jié)果： kp=, ki=, kd=， t=10, n=10。 程序設(shè)計(jì)方法二： 方法二采用傳統(tǒng)的 PID 控制，電壓超調(diào)后還可以減小，可以避免反彈現(xiàn)象的發(fā)生。 定性分析其原因是由于上升的臂在電機(jī)失去驅(qū)動力矩后，在重力作用下會慢慢下落，下落初速度為 0，靜止后的速度變化不大，制動時(shí)間短，容易制動；而下降的臂失去驅(qū)動力矩后，在重力作用下仍以原來 的速度下落，靜止后的速度變化較大，制動時(shí)間長，很容易使制動電壓的線性增長時(shí)，超過平衡重力所需要的電壓，從而導(dǎo)致反彈現(xiàn)象的發(fā)生，其實(shí)質(zhì)是由于電壓的超調(diào)造成的。 程序設(shè)計(jì)方法一： 在調(diào)用在 OnT2Button()或 OnT3Button()函數(shù)時(shí)，先給電機(jī)一個(gè) 0 電壓，使電機(jī)失去驅(qū)動力矩，同時(shí)調(diào)用 position_now(USHORT ka1_chan)函數(shù)獲得此刻的關(guān)節(jié)位置，然后延時(shí)一段時(shí)間比如 ，再給電機(jī)一個(gè)小電壓，形成一個(gè)小的制動力矩，通過采樣此刻位置看其是否能使關(guān)節(jié)制動；如果不能，則使該電壓值按照一定的步長線性增加，以增大制動力矩；這通過一個(gè) while()循環(huán)實(shí)現(xiàn)，如果采樣位置不再減小，則表示大臂或小臂已停止下落，可跳出循環(huán)。 解決思路：大臂和小臂在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不會由于重力而掉落，在電機(jī)停止的時(shí)候卻會下落，因?yàn)殡姍C(jī)一旦停止，就失去了驅(qū)動力矩，因此若想讓大臂和小臂停止在預(yù)定位置，應(yīng)該在此位置給關(guān)節(jié)電機(jī)施加一個(gè)電壓，讓它擔(dān)負(fù)起大臂或小臂，而不讓其由于重力而下落。 以關(guān)節(jié) 1 為例 ， 與該 模塊 相關(guān)的函數(shù)有 OnZ1Button(), OnF1Button(), OnT1Button()，它們分別表示用來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，其中電機(jī)的運(yùn)行速度靠輸入的電壓值調(diào)節(jié)；另外一個(gè)函數(shù) OnRun1Button()是用來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的位置伺服控制，在預(yù)定的關(guān)節(jié)角范圍內(nèi)，電機(jī)可以運(yùn)行到任何一輸入的位置停止。 在 void CRobotDlg::OnChangeAngle?Edit()函數(shù)中（ ?表示 1， 2， 3， 4， 5）， 將換算出的角度與該關(guān)節(jié)預(yù)設(shè)的運(yùn)動范圍作比較，看其是否在此區(qū)間內(nèi)，否則彈出警告對話框，并且自動停止該關(guān)節(jié)的運(yùn)動。 本文采用了 Visual C++作為編程工具。編程的任務(wù)其實(shí)就是用計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集卡使之 發(fā)出或獲取一系列數(shù)字量、模擬量。 實(shí)現(xiàn)方法 以模塊化程序設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，以預(yù)期要實(shí)現(xiàn)的 功能 作為各個(gè)模塊，設(shè)計(jì)控制軟件。 四自由度搬運(yùn)物料工業(yè)機(jī)器 人的設(shè)計(jì) 24 第 4 章 控制系統(tǒng)軟件 以上完成了機(jī)器人的本體設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)硬件的搭建，下面將通過設(shè)計(jì)控制軟件，使計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡有條不紊地向外部發(fā)送指揮信號，最終驅(qū)動機(jī)器人各個(gè) 關(guān)節(jié)的運(yùn)動，使之按照人的意愿“工作”。 本文采用 DH1715A3 型 雙路穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，可以提供 0~32v 電壓輸出和 0~2A 電流輸出。 下面即是對各個(gè)關(guān)節(jié)的進(jìn)行電位計(jì)標(biāo)定。 從理論上來講，電位器應(yīng)該是線性的測量元件，但由于電位器的滑動噪聲以及滑線電阻的工作過程中的磨損，這種函數(shù)關(guān)系并非理想的線性關(guān)系，而是存在一定的偏移。對于該機(jī)器人已經(jīng)足夠了。轉(zhuǎn)動或 調(diào)節(jié)電位器轉(zhuǎn)動軸，其中心抽頭與固定端之間的電阻將發(fā)生變化。 電位器及其標(biāo)定 電位器是一種可調(diào)電阻，也是電子電路中用途最廣泛的元器件之一。在機(jī)電一體化技術(shù)中，光電耦合電路是重要的接口電路。圖 所示為端子板電路 。 端子板的主要作用有兩個(gè)： ，給每一路輸入、輸出信號提供單獨(dú)的信號線和地線，使每一路通道可單獨(dú)接通或斷開，系統(tǒng)檢修和排除故障時(shí)不必全部停止運(yùn)行。 四自由度搬運(yùn)物料工業(yè)機(jī)器 人的設(shè)計(jì) 19 1234567891 01 11 21 31 41 51 6電 源控 制 電 壓測 速 計(jì)1234567891 0P1P2P3P4P5g a i nnm a x I179。 伺服放大器 在驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 過程 中，主要是對 伺服電機(jī) 的驅(qū)動，本文中利用報(bào)廢機(jī)器人上的maxon 電機(jī)驅(qū)動關(guān)節(jié)，因此同樣選用 maxon 伺服電機(jī)驅(qū)動器（ maxon motor control4QDC Servo Control LSC 30/2）進(jìn)行驅(qū)動，如圖 所示，這是專門針對 maxon 電機(jī)設(shè)計(jì)的伺服電機(jī)放大控制器，具有很強(qiáng)的控制功能和穩(wěn)定性，電源電壓 12~30v 之間， 2 接線端子接伺服電機(jī)，直接給 電機(jī)供電， 3， 4 接線端與電源相連， 8 接控制電壓，通過數(shù)據(jù)采集卡輸出的模擬電壓信號進(jìn)入這兩個(gè)接線端來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小和正