四自由度抓取平移機器人_畢業(yè)設計論文-文庫吧資料
2024-09-05 20:40本頁面
【正文】 ， 其中 , η傳動效率 取 M 慣 啟動時的慣性力矩 M 摩 摩擦力矩 J 臂部零部件對其回轉軸線的轉動慣量 ω 回轉部件的角速度 取ω =π /6(弧度 /s) △ t 啟動過程時間 取 秒 13 又該模型對潤滑無太多要求，所以摩擦力矩可以忽略不計，則 ?/ 慣驅 MM ? 計算慣性力矩 各部件的重量和距回轉軸線的距離 簡圖如下： 圖 35 各部件簡化支點圖 將各組件的簡化質量及離回轉軸的距離如上圖所示，根據轉動慣量公式：22210 2/1 ?? MmRMJJ ???? ，計算各組件的轉動慣量。電機的最小驅動力矩： mNTTT * ??? .則選用型號為 86BH2A80408 步進電機。 手臂伸縮部分設計計算 手臂伸縮的計算及電機的選擇 手臂 做伸縮運動時所需要的 驅動力為 : 321 PPPP ??? ,在此將手指部分看成是一個53mm*56mm*50mm 的長方體，則估算所有參與手臂部分伸縮運動零件的總質量為 3Kg.現(xiàn)計算各驅動力如下： (1) 1P 為手臂在運動過程中的慣性力因模型對速度沒有嚴格的要求，可設正常的運動速度 V=，設 秒加速到正常運動速度，設啟動加速度 a=,所以NMP *3a*1 ??? 總 (2) 2P 為摩擦阻力矩由公式： NgMfP 7 0 5 *3**2*22 ??? 總 , f摩擦系數(shù)，取 （ 3） 3P 為密封件的驅動力，因本模型對其無嚴格要求，忽略不計所以： 321 PPPP ??? =. (4) 在根據結構設計中，螺桿的公稱直徑為 24mm,即 d=24mm,螺距 p=3mm,牙型角 ? 為 30 度 ，所 以中 徑 mmpdd ??? ，螺紋 頭數(shù) n=2,則 當量 摩擦角?))2/c o s (/( ?? ?? fa rctgv ， f摩擦系數(shù)，取 . 摩擦角 ?)*/3*2()*8/*( 2 ??? ??? a r c t gdpna r c t g 。 所 以mNdFTT vq *)t a n (*)2/(* 21 ???? ?? 由以上計算可得查步進電機手冊選用 42BH2A33054 型電機可滿足要求。考慮工件在加工過程產生的慣性力、震動及傳動機構的效率影響，實際驅動力為 ?/** 32 KKFPe ? 其中： K2 安全系數(shù)，取 ， 3K 工作情況系數(shù)，取 ， ? 機械效率，取 則 NKKFP e ** 32 ?? ?. 10 扭矩計算 計算螺紋升角，螺桿的公稱直徑 d=14mm,螺距 p=2mm,螺紋頭數(shù) n=mmpdd ??? .螺紋升角 ? ? ?*/* 2 ?? dpna rc tg ?? ，螺紋的當量摩擦角 ?)c o s/( ?? ?? fa rctgv ，其中 f 為摩擦系數(shù)取 ， ? 是螺紋牙型角取 15? ，則 螺紋升角小于當量摩擦角，該螺桿螺母機構可安全自鎖。其中 ? V型手指半角，由結構可得 ?652/ ???? 。此處，手指豎直放置，夾持水平放置圓棒工件。本模型的手臂結構示意圖如下： 圖 31 手指示意圖 手部驅 力的計算和電機的選擇 驅動力計算 手指工作時的受力如下圖所示： 9 圖 32 手指受力圖 則由初始 條件知道， G=5N,則手指握力 N= GK*1 。缺點是工件直徑誤差會引起夾持后工件的中心發(fā)生移動。該結構可通過各杠桿之間的角度或桿長，改變握力的大小及指間的開閉角。其是應用最廣泛的手部結構。 8 第 3章 結構設計和計算 手部抓取部分設計計算 手部結構及手指形狀的確定 由于在本模型中，抓取重物 5N，手指開合 5 到 10 度。 5～ 10176。 外形尺寸和 運動范圍的確定 ，可將外形尺寸及各部分的運動范圍確定如下： 1） 外形尺寸： 600 500 700范圍內 2） 臂部回轉 ： 0～ 360176。 各部位的傳動機構確定 經過以上設計要求，該模型的三維圖如下： 圖 21 模型立體圖 每個運動部件采用一個步進電機控制其運動，分別控制腰部升降、手臂回轉、手臂伸縮和手指的開合。 6 考慮 模型演示 的基本要求，覺得采用模塊式結構，各部位自成體系，組裝方便， 采用一個步進電機控制一個運動 。 下面結合本演示系統(tǒng)的基本要求和設計的基本原則確定本系統(tǒng)的方案 確定總體方案 選取機器人的坐標形式 由 要求可知這是一個 模型 演示的系統(tǒng)，即機器人的幾個基本的動作的演示，了解機器人的基本結構、控制方式等，加深對工業(yè)機器人及其適用的工作環(huán)境的了解，綜合考慮選用圓柱型坐標，此坐標的運動特點是各動作直觀性強，占用空間小，相對工作范圍大，也常用，而關節(jié)型、極坐標型機器人的運動直觀性差，而直角坐標型占地面積大、工作范圍小，靈活性差。 5） 、選擇個部件的具體 結構 ，進行機器人總裝圖的設 計。 3） 、確定驅動系統(tǒng)的類型。如機器人的自由度、動作精度的要求、所能抓取的重量、容許的運動范圍、以及對溫度、震動等環(huán)境的適應性。 2） 、分析機器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境。 5. 各部分結構最好方便拆卸，以便維修保養(yǎng)。 3. 整體尺寸不宜過大，以擺放實驗臺為準。但教學 課程上，只是紙上談兵，沒有一點直觀的印象，關鍵是設備問題，研制一個價格低廉、性能優(yōu)越、結構簡單、能給學生以深刻印象的實驗用的演示系統(tǒng)，在這前提和背景下，提出本課題，它能達到以下目標： 1. 成本低，必要時可以降低精度要求，因為是 模型 實驗演示裝置?，F(xiàn)在國外機器人制造廠家不僅自己開設機器人課程也向學校提供資助 ，為學校提供機器人教學系統(tǒng)，據資料顯示，美國有很多大學開設了機器人課程。 對機器人，人們的頭一個問題就是：機器人是否會造成失業(yè)？應該說大量采用機器人會使一部分人喪失工作，然而這一新的產業(yè)所創(chuàng)造的新的就業(yè)機會比其消滅的職 4 業(yè)更多，新的職業(yè)需要新的技能，就再需要教育和培訓，再次證明，機器人對社會的沖擊就是再培訓的課題。 機器人產業(yè)對教育、培訓的要求及本方案的提出 采用機器人會給我們帶來很大的方便，機器人和其他自動化裝置最主要的區(qū)別在于機器人的功能和任務很容易修改或改變，僅需要改變軟件就可以了，同時機器人比一般自動化裝備更復雜，需要更多的軟件和硬件知識，故一旦大量采用機器人就需要
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