【正文】 ,隨著控制信號的變化 ,電動機的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化 ,有時還需轉(zhuǎn)速與控制信號成正比或近似成正比。 。電動機從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時間應(yīng)短。 (2)本次設(shè)計的是搬運機械手設(shè)計 ,相對于通用機械手 ,因此 ,動作固定 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,同時成本低廉 ,專用性比較高 ,可實現(xiàn)車間內(nèi)的一些搬運工作。為以后的工作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定基礎(chǔ)。 通過此次畢業(yè)設(shè)計 ,使我了解了機械手的很多相關(guān)知識。在設(shè)計過程中 ,我經(jīng)常遇到各種各樣的問題 ,有的是知識方面的不足導(dǎo)致的 ,有的是設(shè)計經(jīng)驗方面不足導(dǎo)致的。這對我以后的工作有很大的幫助 ,今后我會在工作中不斷的學(xué)習(xí) ,努力的提高自己的水平。 圖 414 手爪子程序 (5)在基于單片機機械手控制中 為機械手啟動引腳 , 為機械手停止引腳。 圖 412 大臂上下子程序 (3)控制機械手機體旋轉(zhuǎn)中 , 為機械手基座左旋輸入端 , 為機械手基座右旋輸入端 , 分別為機械手基座左右旋輸出端 ,機械手基座左右旋子程序流程如圖 413 所示。 圖 411 小臂伸縮子程序 (2)機械手大臂上下子程序流程如圖 412 所示。 機械手單片機程序流程圖的設(shè)計 (1)機械手小臂伸縮子程序流程如圖 411 所示。高低速光耦如圖 410 所示。 接線原理電路 機械手接線原理圖設(shè)計如圖 49 所示。因為時鐘頻率選用 6MHZ時 ,C3 取 22,。 復(fù)位電路 單片機的復(fù)位電路設(shè)計如圖 48 所示。這個反相放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 XTAL1 為接外部晶體的 1 個引腳。晶振的振蕩頻率的范圍通常是在 之間。 圖 47 時鐘電路 其中電路中的電容 C1 和 C2 典型值通常選擇為 30PF 左右。 圖 46 電源電路 其中 F1 為保險絲 ,C4,C5,C6,C7 為電容 ,作用為整流。 機械手控制裝置主要有單片機 ,電源電路 ,復(fù)位電路和時鐘電路組成。 (6)數(shù)字式脈沖接口。 (4)過流 ,短路保護(hù)。 (2)位置 PID 控制 ,阻尼 ,增益可調(diào)。 圖 45 DB810 驅(qū)動器 DB810A 數(shù)字直流伺服驅(qū)動器的特性 [17],[18],[19]。 驅(qū)動器的選擇 驅(qū)動器根據(jù)電機型號選 :直流伺服電機型號為 TRA180和 TRK5B100,則根據(jù)伺服電機我選擇伺服驅(qū)動器型號均為 DB810A。最后機械手停止 ,完成一個流程。手爪放松 ,至限位開關(guān)動作。單片機 P0口輸出控制信號 ,使 Y軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,大臂下降 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。單片機 P0 口輸出控制信號 ,使 Y 軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,大臂上升 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。手爪電磁閥通電 ,液壓缸進(jìn)油 ,手爪抓緊 ,至限位開關(guān)動作。單片機 P0 口輸出控制信號 ,使 X 軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,手臂開始伸出 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。 圖 43 工作流程 (3)第二方案工作流程圖如圖 44 所示。單片機 P0 口輸出控制信號 ,使 Y 軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,大臂上升 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。繼電器斷開 ,手爪電磁閥不通電 ,液壓缸出油。單片機 P0 口輸出脈沖使底座伺服電機得到控制信號旋轉(zhuǎn) ,機械手左轉(zhuǎn) ,至左限位開關(guān)動作。單片機 P0 口輸出控制信號 ,使 X 軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,手臂開始收縮 ,至 編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。單片機 P0口輸出控制信號 ,使 X軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,手臂開始伸出 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。 當(dāng)按下機械手啟動按鈕之后 ,首先單片機 P0口輸出控制信號 ,使 Y軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,大臂下降 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。最后機械手停止 ,完成一個流程。手爪放松 ,至限位開關(guān)動作。單片機 P0 口輸出控制信號 ,使 Y 軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,大臂下降 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。單片機 P0 口輸出控制信號 ,使 Y 軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,大臂上升 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。繼電器導(dǎo)通吸合 ,手爪電磁閥通電 ,液壓缸進(jìn)油 ,手爪抓緊 ,至限位開關(guān)動作。單片機 P0 口輸出控制信號 ,使 Y 軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,大臂下降 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達(dá)預(yù)定位置。 機械手的工作流程 機械手的工作流程本 人初步選定三個方案 (1)第一方案工作流程圖如圖 42 所示。用按鈕對機械手每一動作單獨進(jìn)行控制。其原理圖如圖41 所示 : 圖 41 工作原理 (2)控制要求 為了滿足生產(chǎn)需要 ,機械手應(yīng)設(shè)置手動工作方式、單動工作方式和自動工作方式。這樣 ,可用單片機的 P0、 P2 輸出端分別與 6N137 和 TLP620 連接構(gòu)成系統(tǒng)總線再與個伺服電機驅(qū)動器 DB810A 相應(yīng)輸入口連接來驅(qū)動伺服電機。以上各動作除了手抓開合采用氣動方式驅(qū)動 ,其余都采用伺服電機驅(qū)動。繞 Z 軸的順時針方向旋轉(zhuǎn)及逆時針方向旋轉(zhuǎn)。它具有 三個自由度 ,即 X 軸方向的伸縮 。 4 機械手的單片機控制系統(tǒng)設(shè)計 考慮到機械手的通用性 ,同時使用點位控制 ,因此我們采用單片機對機械手進(jìn)行控制 .當(dāng)機械手的動作流程改變時 ,只需改變單片機即可實現(xiàn) ,非常方便快捷。 滾珠絲杠的選擇 根據(jù)上述 計算的出最終選擇的滾珠絲杠為 : (1)控制機 械手手臂的左右 (前后 )運動的為 BSBR 2510 型號的絲杠。 該機構(gòu)我添加利用錐環(huán)對之間的磨擦實現(xiàn)與轂之間的無間隙連接傳遞轉(zhuǎn)矩 ,且可任意調(diào)節(jié)兩面聯(lián)接件之間的角度位置。 工業(yè)機器人的機械傳動裝置的選擇 聯(lián)軸器的選擇 本設(shè)計中 ,機械手的聯(lián)軸器我選用凸緣 GYH1 型號聯(lián)軸器。因此絲杠上的軸承一端安裝雙向推力軸承與深溝球軸承的組合 ,另一端安裝深溝球軸承。 (2)本設(shè)計中 ,機械手大臂的絲杠是由 BSSR2510 型號組成。其中絲杠的支撐方式是由雙推 自由形式 (適用于低轉(zhuǎn)速 ,中精度 ,短軸向行型的絲杠 )。 因此 TRA?180 二段式減速伺服電機滿足。 轉(zhuǎn)動慣量 kg??減速機的轉(zhuǎn)動慣量線速度 轉(zhuǎn)矩 N?m 因為 。 從上述可知 TRK?5B?100 減速伺服電機與減速器滿足要求 ,可以使用。 (d)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量由公式 (320)得 (e)加在伺服電機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量由公式 (321)得 (322)得 考慮到轉(zhuǎn)動時的傳動效率 ,所以設(shè)傳動效率。 (a)減速電機轉(zhuǎn)動慣量由公式 (316)得 (b)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量的折算由公式 (317)得 (c)大臂轉(zhuǎn)動慣量的折算 工作臺是移動部件 ,其移動質(zhì)量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動 慣量由公式(318)得 式中 ,為絲杠導(dǎo)程 (cm)。 (4)最終選型結(jié)果 適合的滾珠絲杠的形式為 BSSR2510,支座型號為 BRW20。絲杠的拉 /壓變形量。 (2)容許屈曲載荷與危險速度計算 研討絲杠軸全場 L 與危險速度 Nc 屈曲載荷 Pk L 最大行程 +螺母長度 +余量 +末端尺寸 L300+182+118+44644mm 下面就屈曲載荷進(jìn)行討論 ,設(shè)負(fù)載作用點間距 ,由公式 (313)得 式中 : ??開始引起壓曲的負(fù)載 ??負(fù)載作用點間距 E??楊氏模量 I??絲杠軸最小慣性矩 n??由絲杠的支撐方法決定的系數(shù) 單推 ?單推 n1 雙推 ?簡支 n2 選用 雙推 ?雙推 n4 雙推 ?自由 由于固定 ?簡支適用中等轉(zhuǎn)速 ,高精度。支撐梁采用冷拔鋼管 ,以減輕重量和節(jié)省材料 ,它的結(jié)構(gòu)如圖 37 所示。 大臂和基座設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計 通過安裝在支座上的電機和減速機接驅(qū)動轉(zhuǎn)動機座轉(zhuǎn)動 ,從而實現(xiàn)機器人的旋轉(zhuǎn)運動 ,通過安裝在頂部的步進(jìn)電機和聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手臂的上下移動。 (d)中間軸轉(zhuǎn)動慣量的折算 (319) (e)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量 (320) 則加在伺服電機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為 (321) (322) 考慮到轉(zhuǎn)動時的傳動效率 ,所以設(shè)傳動效率 所以 機械手臂需要的轉(zhuǎn)矩小于 TRK?5B?100 減速伺服電機的額定轉(zhuǎn)矩 ,即 。 算 (a)減速電機慣量 (316) (b)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量的折算 (317) (c)手臂轉(zhuǎn)動慣量