畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書--模塊式六自由度機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2025-08-13 12:05本頁面
【正文】 化的脈沖頻率脈沖信號(hào)，它為環(huán)形分配器來提供脈沖序列，環(huán)形分配器的功能主要是把來自控制環(huán)節(jié)的脈沖按一定的規(guī)律分配后，經(jīng)過功率放大器放大加到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源各項(xiàng)輸入端，用以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)形的分配器主要有兩大類：一類用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配器的要求功能，通常稱為軟環(huán)形分配器。要求工作范圍大，動(dòng)作靈活，被夾持物應(yīng)具有多種多樣姿態(tài)，自由度為6個(gè)，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。則：。以初始狀態(tài)的小臂方向?yàn)檩S正方向；大臂伸長(zhǎng)方向?yàn)檩S正方向，建立空間坐標(biāo)系。各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)角位。 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)機(jī)構(gòu)模型如圖2圖210所示：圖29 機(jī)構(gòu)模型圖210 機(jī)構(gòu)模型 根據(jù)模型尺寸，姿態(tài)連桿長(zhǎng)度分別為450、123。Ｔ６表示手部坐標(biāo)相對(duì)于固定參考系的位姿。例如A1表示連桿1相對(duì)連桿0（基座），A2矩陣表示連桿1坐標(biāo)系相對(duì)于連桿1坐標(biāo)系的位姿變換。則即 z坐標(biāo)未變，故z’=z寫成矩陣形式為 記為同理：圖28中 為任意過原點(diǎn)的單位矢量，其在三個(gè)坐標(biāo)軸上分量為kx，ky，kz，且 。如圖26，A點(diǎn)（x，y，z）平移至A’（x’，y’，z’ 即：記為：其中 稱為平移算子。） ③再沿x軸方向平移4：Trans（4，0，0）楔塊變?yōu)閳D（b）狀態(tài)。） ②再繞y軸旋轉(zhuǎn)90176。圖25楔塊Q的情況可用6個(gè)點(diǎn)來描述：使Q ①繞z軸旋轉(zhuǎn)90176。剛體Q在固定坐標(biāo)系OXYZ中位置的齊次坐標(biāo)形式為：圖23 剛體的位置和姿態(tài)描述 、 、 分別為x’,y’,z’坐標(biāo)軸的單位向量： 剛體的位姿表示為齊次矩陣： 如圖24機(jī)器人手的位姿可用固連于手的坐標(biāo)系{B}的位姿表示圖24 機(jī)器人手部的位置和姿態(tài)描述 （1）原點(diǎn)：手部中心點(diǎn)為原點(diǎn)OB （2）接近矢量：關(guān)節(jié)軸方向的單位向量 （3）姿態(tài)矢量：手指連線方向的矢量 （4）法相矢量： 即法向矢量同時(shí)垂直于姿態(tài)矢量和接近矢量。當(dāng)給定剛體上某一點(diǎn)位置與該剛體在空中的姿態(tài)，于是剛體在空間上的位姿便是唯一確定的了，可用唯一一個(gè)位姿矩陣來描述。v點(diǎn)坐標(biāo)為： 用位姿矩陣對(duì)坐標(biāo)系各軸方向和動(dòng)坐標(biāo)系原點(diǎn)位置進(jìn)行描述，例如原始的直角坐標(biāo)系可以描述為：如描述一個(gè)任意的坐標(biāo)系R，則利用其三個(gè)坐標(biāo)軸x R 、y R 、z R在原始的坐標(biāo)系中表示矢量齊次列陣與列陣[0 0 0 1]T組成。如列陣 中的第四個(gè)元素不為零，則表示空間某點(diǎn)的位置。上述坐標(biāo)用（4ⅹ1）列陣表示，被稱為三維空間點(diǎn)P的齊次坐標(biāo)，比如:齊次坐標(biāo)是并不唯一的，當(dāng)列陣每一項(xiàng)分別去乘以一個(gè)非零因子ω都表示P點(diǎn)。本文中用的D一H法來建立坐標(biāo)系并且推導(dǎo)該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方程。它用齊次變換來描述各個(gè)連桿相對(duì)于固定的參考系空間幾何關(guān)系，用一個(gè)4x4齊次變換矩陣來描述相臨兩連桿的空間關(guān)系，從而推導(dǎo)出了“基坐標(biāo)系”相對(duì)于“末端執(zhí)行器坐標(biāo)系”的等價(jià)齊次坐標(biāo)變換矩陣，它把一個(gè)矢量從一個(gè)坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)換到另一個(gè)坐標(biāo)系中，每一個(gè)矩陣可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)作用：平移和旋轉(zhuǎn)。建立坐標(biāo)系的方法有很多種，常用的有D一H法(四參數(shù)法)和矩陣變換法及五參數(shù)法等。在這個(gè)基礎(chǔ)上，結(jié)合了作者本人設(shè)想，和設(shè)計(jì)工作中需要解決的問題，主要進(jìn)行以下幾項(xiàng)工作: (1) 調(diào)研收集分析有關(guān)六自由度機(jī)器人的資料，總結(jié)其機(jī)構(gòu)與工作特點(diǎn)；(2) 找到合適六自由度機(jī)器人的機(jī)構(gòu)方案；(3) 模塊式六自由度機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；(4) 六自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真；(5) 利用動(dòng)力學(xué)分析軟件proteus對(duì)六自由度機(jī)器人模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，對(duì)在設(shè)計(jì)中使用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行探索和嘗試。一般多自由度的串聯(lián)機(jī)器人具有4～6個(gè)的自由度，其中2～3個(gè)自由度用來決定末端執(zhí)行器在空間的位置，其余的2～3個(gè)自由度用來決定了末端執(zhí)行器在空間的姿態(tài)?！辈僮鳈C(jī)被定義為:“具有與人的手臂有相似的動(dòng)作功能，可以在空間抓放物體或者進(jìn)行其它操作的機(jī)械裝置。工業(yè)機(jī)器人定義為:“一種可重復(fù)編程的、自動(dòng)定位控制、多自由度、多功能的操作機(jī)。工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。該機(jī)器人采用六關(guān)節(jié)的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，各個(gè)關(guān)節(jié)以“精密諧波減速器+絕對(duì)編碼器電機(jī)”為傳動(dòng)。固高科技GRB系列的六自由度機(jī)器人是固高先進(jìn)的設(shè)計(jì)與成熟完備的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)和教學(xué)理念有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物,它既滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求，也是教學(xué)與科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的理想對(duì)象。一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立的參數(shù)。如果一個(gè)構(gòu)件組合體自由度F0，他就可以稱為一個(gè)機(jī)構(gòu)，也就是表明各構(gòu)件間可有相對(duì)的運(yùn)動(dòng)；如果F=0，則表明它是一個(gè)結(jié)構(gòu)（structure），即已退化成為一個(gè)構(gòu)件。主動(dòng)關(guān)節(jié)的數(shù)目就是機(jī)器人的自由度。相應(yīng)地，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)是以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的關(guān)節(jié)。 自由度理論概述自自度的概念:工業(yè)機(jī)器人的空間機(jī)構(gòu)一般都為多關(guān)節(jié)，其運(yùn)動(dòng)副通常有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副兩種。學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人，具有一定的學(xué)習(xí)功能，機(jī)器人能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于作業(yè)中。數(shù)控型的機(jī)器人，不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過語言、數(shù)值等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，根據(jù)機(jī)器人示教后的信息進(jìn)行工作?！笆窘淘佻F(xiàn)型”機(jī)器人，可以通過引導(dǎo)或者其它方式，首先教會(huì)機(jī)器人執(zhí)行動(dòng)作，輸入工作程序，則機(jī)器人可自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。一般的分類方式：多功能，有幾個(gè)自由度，操作型機(jī)器人，能自動(dòng)控制，可固定或運(yùn)動(dòng)，可重復(fù)編程，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)之中。近十幾年來，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展非常迅速，各種工業(yè)機(jī)器人的在各個(gè)領(lǐng)域各種用途中獲得廣泛應(yīng)用。 機(jī)器人技術(shù)綜合了電子工程、機(jī)械工程、人工智能、及計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種科學(xué)的最新研究成果，是典型的機(jī)電一體化技術(shù)代表，是在當(dāng)代科技發(fā)展最活躍領(lǐng)域。Kinematics Analysis。最后運(yùn)用已有的六自由度機(jī)械手及其手爪的三維造型和裝配，將模型導(dǎo)入proteus中，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了分析，并且對(duì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中使用的虛擬樣機(jī)技術(shù)做了嘗試，積累了經(jīng)驗(yàn)。然后借助坐標(biāo)的變換矩陣進(jìn)行工作空間的分析。然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，用D一H方法來建立坐標(biāo)變換矩陣，推算出運(yùn)動(dòng)方程的正解和逆解。典型的工業(yè)機(jī)器人例如噴裝配機(jī)器人、漆機(jī)器人、焊接機(jī)器人等大多是固定在加工設(shè)備旁邊或生產(chǎn)線作業(yè)的，本論文在參考大量的文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合了項(xiàng)目的要求，設(shè)計(jì)一種小型的、固定在AGV上的、以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)的串聯(lián)六自由度機(jī)器人。學(xué)校代碼： 10128學(xué)號(hào)： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（題 目：模塊式六自由度機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 院：機(jī)械學(xué)院系 別：機(jī)械系專 業(yè)：機(jī)械電子工程班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱：
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