四自由度抓取平移機器人_畢業(yè)設計論文-在線瀏覽
2024-10-31 20:40本頁面
【正文】 點。 4. 與結(jié)構(gòu)相匹配，為降低成本 。 5 第 2章 總體結(jié)構(gòu)的方案設計 總體結(jié)構(gòu)設計思路 設計機器人大體上可分為兩個階段： 系統(tǒng)分析 階段 1） 、根據(jù)系統(tǒng)的目標，明確所采用機器人的目的和任務。 3） 、根據(jù)機器人的工作要求，確定機器人的基本功能和方案。 技術(shù)設計階段 1） 、根據(jù)系統(tǒng)的要求的自由度和允許的空間空做范圍，選擇機器人的坐標形式 2） 、擬訂機器人的運動路線和空間作業(yè)圖。 4） 、擬訂控制系統(tǒng)的控制原理圖。 6） 、繪制機器人的零件圖，并確定尺寸。 驅(qū)動類型的選擇 根據(jù) 現(xiàn)有的實驗設備中電機控制的優(yōu)點，基本設想采用電機驅(qū)動， 綜合考慮所以選 用步進電機驅(qū)動。采用如下方案能夠清晰了解工作原理，適合機器人模型演示。各個部分實現(xiàn)連接簡單，便于安裝拆卸。 3） 臂部伸縮： 70mm 4） 腰部 部升降： 70 mm 5） 手指開合：177。 6） 抓重 Kg 、控制精度的確定 7 因為本系統(tǒng)是 模型 ，為節(jié)約資金，對速度和精度要求較低 。根據(jù)要求選擇滑槽杠桿式鉗爪。它可抓取周磊、盤類和套類等機械零件。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，動作靈活，夾持范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，工作原理清晰。指端采用 V 型式，便于安裝拆卸，通用性強。其中 1`K 方位系數(shù)，與手指和工件的形狀、夾持的方位有關(guān)。取 ??? ?fK ? 。 f 手 指 與 工 件 的 摩 擦 系 數(shù) ， 取 ， 所 以NGKN **1 ??? .由上圖的受力分析可得 F1=F2， F=2*F1*cos? ,由力矩平衡可得到： F1*OO1=N*b,OO1= ?cos/a ,所以 aNbF /*c os*2 2 ?? ，其中 a手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心距離； ? 工件被夾持時，手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點線 間 的 夾 角 ， a=20mm,b=25mm, ? = ?50 , 則*50c os*44*2/*c os*2 22 ??? ?aNbF ? 。 則驅(qū)動力矩 T 321 TTTq ??? , 其中 1T 螺旋副摩擦力矩，)t a n (*)2/(* 21 vdFT ?? ?? F 為 螺 旋 副 的 軸 向 載 荷 ， 2T 、 3T 是 斷 面 摩 擦 力 矩 ， 忽 略 不 計 。 抓取部分的結(jié)構(gòu)及工作原理說明 如下圖： 圖 33 抓取裝配圖 1 手指部件 2圓錐銷 3手指固定板 6M5螺栓、螺母、墊片 7手臂板 9M2螺栓 、 M2 墊片 1 12M3 螺栓、螺母、墊片 13步進電機 14保持架 15M2 螺 11 釘 16螺桿 17軸承端蓋 18角接觸球 軸承 19螺母 工作原理分析： 步進電機正轉(zhuǎn)驅(qū)動螺桿運動，從而帶動螺母向上運動，使得手指閉合抓取工件，步進電機反轉(zhuǎn)，使得螺桿軸反轉(zhuǎn)，螺母向下運動，手指松開，放開工件。則可知摩擦力和慣性力共同產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為： NmdPPT v 0 0 0/)t a n (*2/*)( 2211 ???? ?? （ 5） 現(xiàn)在考慮螺桿及其附帶零件 產(chǎn)生的慣性矩，螺桿可以看成是直徑為 24mm,質(zhì)量為 1千克光軸，起轉(zhuǎn)動慣量： 221 .* mkgdmJ ?? ，螺桿角速度： )/(25/2 sradtv ??? ?? ，啟動時間為 秒 時 螺 桿 產(chǎn) 生 的 驅(qū) 動 力 矩 為 ：mNtJT *0 7 *12 ??? ? 。 12 手臂伸縮裝配及原理 則手臂伸縮部分及其手指安裝圖如下圖所示： 圖 34手臂裝配示意圖 1下支板 2步進電機 4M5螺栓、墊片 5上支板 6M4螺釘 8 M3螺栓、墊片 9 軸承端蓋 10密封圈 1 1 13 M8螺栓、螺母、墊片 14套筒 15角接觸球軸承 16螺桿軸 17手臂 原理說明：電機正轉(zhuǎn)時螺桿轉(zhuǎn)動，使手臂向右 做直線 運動伸長，當電機反轉(zhuǎn)時，驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)動 ，使手臂向左做直線運動縮短。如下： 22221211 0 8 2 0*7 0 )901 0 0(*7 0 *??????? ? 222222222 0 1 0 *2 4 )(*2 4 *??????? ? 222223233 *)65101(**??????? ?222224244 1 6 2 2*3)6574(*3*??????? ? 22255 0 1 1 5 **???? 根據(jù)公式的到慣性力矩：mNtJJJJJJM ???????????? 3 3 **)()t/(* 54321 ???慣 則實際的驅(qū)動力矩： m4 3 3 * ???? NMM 慣驅(qū) 。則整個旋轉(zhuǎn)部分和手臂伸縮部分及其抓取部分的安裝圖如下： 14 圖 36 旋轉(zhuǎn)裝配圖 1 升降臺 3M4 螺栓、墊片 4固定架 5步進電機 8M5 螺栓、螺母、墊片 9旋轉(zhuǎn)支柱 10M4 螺釘 11旋轉(zhuǎn)軸 12角接觸球軸承 1 14 M16螺母、墊片 1 16M3螺栓、墊片 17端蓋 18密封圈 原理分析：電動機轉(zhuǎn)動，帶動像旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)使整個手臂和手抓轉(zhuǎn)動。 則驅(qū)動力矩 T 321 TTTq ??? , 其中 1T 螺旋副摩擦力矩，)t a n (*)2/(* 21 vdFT ?? ?? F 為 螺 旋 副 的 軸 向 載 荷 ， 2T 、 3T 是 斷 面 摩 擦 力 矩 ， 忽 略 不 計 。則整個升降部分的裝配圖如下： 圖 37 升降裝配圖 1 固定架 3M4螺栓、墊片 4步進電機 7M5螺栓、螺母、墊片 8升降支柱 9角接觸球軸承 10M4螺釘 11套筒 12升降軸 13端蓋 1 15M3螺栓、墊片 16密封圈 17升降臺 工作原理說明： 啟動電機正轉(zhuǎn)，驅(qū)動螺桿軸轉(zhuǎn)動，帶動升降臺向上做直線運動，使機身向上升；電機反轉(zhuǎn)帶動螺桿軸反轉(zhuǎn)，使升降臺向下做直線運動，使機身向下運動。臂都的運動越多，機身的結(jié)構(gòu)和受力情況越復雜。 16 升降 部件是機器人的組要執(zhí)行部件，它的作用是支承 手臂 和手部（包括工件和工具），并帶動它們在空間 做旋轉(zhuǎn)和升降 運動， 手臂上 還安裝一些傳動驅(qū)動機構(gòu)，從臂部的受力情況來看，它在工作中直接承受腕，手和工件的靜動載荷，自身運動 又較多，所以受力情況復雜。 這樣的配置可以使結(jié)構(gòu)大的部分裝在機座內(nèi) ,可以避免頭重腳清的影響 ,同時應盡量的是
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