管內(nèi)步伐式行走機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)(參考版)
2025-01-16 16:46本頁(yè)面
【正文】 ④應(yīng)用PLC作為控制核心，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制。機(jī)器人本體部分按功能劃分的模塊化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，將本體結(jié)構(gòu)分為支撐結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)兩大模塊，對(duì)獨(dú)立的模塊可進(jìn)行相應(yīng)的變形設(shè)計(jì)。②系統(tǒng)的研究了管內(nèi)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理、驅(qū)動(dòng)方式以及結(jié)構(gòu)形式，詳細(xì)的討論了管內(nèi)機(jī)器人本體研制的相關(guān)技術(shù)問題。對(duì)移動(dòng)方式及受力分析等進(jìn)行了分析，對(duì)系統(tǒng)技術(shù)單元的穩(wěn)定性、可靠性進(jìn)行了分析。 本章主要介紹了機(jī)器人的控制系統(tǒng)，對(duì)控制系統(tǒng)提出了設(shè)計(jì)要求及PLC電機(jī)控制單元分析。CPU模塊K3P07BS電源模塊G6MPAFA輸入模塊 1G6ID222A輸入模塊 2G6QRY2A輸出模塊 1G6QRY2A輸出模塊 2G6QRY2A位置模塊 1G6FPP30位置模塊 2G6FPP30 PLC控制單元組成框圖（The structure of PLC control system） PLC控制單元工作流程及程序框圖 PLC控制單元的工作流程是：首先通過PLC控制頭部的夾緊電機(jī)工作，使頭部鎖止在管壁中，傳動(dòng)電機(jī)是絲桿帶動(dòng)尾部前進(jìn)，達(dá)到指定位置時(shí)，尾部夾緊電機(jī)工作，使其鎖止在管壁中，頭部夾緊電機(jī)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)使頭部放松，使頭部向前移動(dòng)。本系統(tǒng)選用了LG公司的MasterK200系列中的K3P07BS PLC。 PLC控制單元主要有PC+PLC的上下位機(jī)、點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)四大部分組成。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定的規(guī)則組合配置。 從機(jī)構(gòu)上分，PLC分為固定式和模塊式兩種。步伐行走機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是滾珠絲桿副，絲桿與前部相連，螺母與后部相連，用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過齒輪副來(lái)驅(qū)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，靠軸向力使機(jī)器人不斷的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。因此需要控制2個(gè)步進(jìn)電機(jī)。①機(jī)器人支撐機(jī)構(gòu)的控制。5管內(nèi)步伐行走機(jī)器人控制系統(tǒng)①控制系統(tǒng)應(yīng)有快速響應(yīng)性。 防滑機(jī)構(gòu)受力分析 有防滑機(jī)構(gòu)情況下支撐電機(jī)計(jì)算按支承電機(jī)維持機(jī)器人在管道中心的要求 其中: Q——機(jī)器人的半重量 P1——平面螺紋的節(jié)距 ——傳動(dòng)效率 機(jī)器人的半重量Q= 21kg ,將機(jī)器人參數(shù)代入上式得T1＞本機(jī)選用的支撐電機(jī)扭矩為6kgcm. 本章主要對(duì)機(jī)器人的力學(xué)設(shè)計(jì)做了分析，對(duì)壓緊力，牽引力等做了分析，按照模塊化設(shè)計(jì)思想進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于后續(xù)工作。，防滑機(jī)構(gòu)受力分析圖如下圖：當(dāng)機(jī)器人受力F 時(shí)支撐腳上的擺桿OA 和O′A′有分別繞 O 和 O′向右轉(zhuǎn)動(dòng)傾向，A 點(diǎn)和A′ 點(diǎn)受管壁限制，管壁產(chǎn)生了反作用力Q, 銷軸產(chǎn)生反作用力Q′ , Q 和Q′ 的作用線在擺桿與管壁的接觸點(diǎn)A、銷軸磨擦圓的相切線上。(2)靠過盈配合固連在膠靴(3)上，當(dāng)滑桿(1)與膠靴(3)相對(duì)移動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)銷(2)在滑桿(1)的長(zhǎng)槽中滑動(dòng)，在膠靴踩上管壁前，由于彈簧(6)的作用使滑桿(1)相對(duì)于膠靴上移，固聯(lián)在滑桿(1)上的短銷(5)迫使兩擺桿(4)的夾角增大，使兩擺桿(4)的端部縮回到膠靴底面以上?！」軆?nèi)步伐式機(jī)器人的防滑機(jī)構(gòu)及力學(xué)分析如前分析由加大腳底對(duì)管壁的正壓力,使腳底與管壁間存在足夠的摩擦力,以保證機(jī)器人行走時(shí)不打滑的條件為： 倍。 將機(jī)器人參數(shù)T1=6kgcm,n1=159,p1=1cm， = 得F1= 管內(nèi)步伐式器人的牽引力 根據(jù)虛位移原理牽引電機(jī)1的有效虛功與牽引虛功相等： 其中，T2——電機(jī)1的扭矩； ——電機(jī)1的微小轉(zhuǎn)角； ——電機(jī)1微小轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的螺母3相對(duì)于螺桿的移動(dòng)量； ——傳動(dòng)效率； L1——擺桿4上臂長(zhǎng)度； L2——擺桿4下臂長(zhǎng)度F2——牽引力由于： 將機(jī)器人參數(shù)T2=9kgcm,L1=75mm,P2=3mm, = 代入方程 得：F2=209kgf 無(wú)防滑機(jī)構(gòu)條件下管壁壓力與牽引力的關(guān)系及打滑條件 其中，f支撐腳底與管壁的摩擦系數(shù)。 本章介紹了有關(guān)機(jī)器人一些參數(shù)數(shù)據(jù)的選擇，包括移動(dòng)方式、驅(qū)動(dòng)方式、及電動(dòng)機(jī)的選擇，對(duì)整體方案比較選型給出了依據(jù)和要求，確定了動(dòng)力系統(tǒng)的方案，選擇步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。⑤齒輪的制造、. 渦輪蝸桿傳動(dòng)最主要的特點(diǎn)就是具有反向自鎖的功能，而且相比其它傳動(dòng)具有較大的速比，渦輪蝸桿的輸入、輸出軸不在同一軸線上，甚至不在同一個(gè)平面上。③結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠,可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比。④. 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn):①能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定,平穩(wěn)性較高,傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠。②傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲,能緩沖、吸振。⑤鏈條的鉸鏈磨損后,使得節(jié)距變大造成脫落現(xiàn)象。③和帶傳動(dòng)比較,它能保證準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比,傳遞功率較大,且作用在軸和
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