【正文】 ......................................... 24 數(shù) 據(jù)存儲器 .............................................................................................................. 25 . 并行 I/O 口 ............................................................................................................ 25 鍵盤顯示電路 ....................................................................................... 26 硬件電路設(shè)計 ....................................................................................... 27 本設(shè)計硬件電路簡介 ............................................................................................... 27 各芯片的地址計算 .............................................................................................. 28 本設(shè)計硬件電路圖 ................................................................................................... 28 步進電機的控制程序 ........................................................................... 28 .................................................................................................................. 28 .................................................................................................................. 28 小結(jié) ........................................................................................................ 30 第 5 章 并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)仿真 ..................... 31 有關(guān)內(nèi)容介紹 ......................................................................................... 31 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 OpenGL 介紹 .............................................................................................................. 31 計算機輔助設(shè)計簡介 ................................................................................................. 33 編程軟件 C++Builder 簡介 ........................................................................................ 34 .............................................................. 34 需求分析 ..................................................................................................................... 34 總體設(shè)計過程及思想 ................................................................................................. 34 每一模塊的功能及實現(xiàn) ............................................................................................. 35 ........................................................................... 37 的工作場景設(shè)置 ........................................................................................... 37 并聯(lián)機構(gòu)三維模型的建立 ......................................................................................... 39 模型的渲染 ................................................................................................................. 40 實時動態(tài)仿真的實現(xiàn) ................................................................................................. 40 ................................................................................................ 41 ................................................................................................ 41 結(jié) 論 ........................................... 42 致 謝 ........................................... 43 參考文獻 ......................................... 44 附 錄 ........................................... 45 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 第 1 章 緒論 概述 人類的歷史就是不斷認識世界和改造世界的歷史，是生產(chǎn)力發(fā)展的歷史。從瓦持發(fā)明蒸汽機以后、開始了產(chǎn)業(yè)革命，由于蒸汽機把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榫薮蟮臋C械能，從而代替了人力。 很早以來，人類就幻想能有一種擬人的機械，能實現(xiàn)如人的手、腳一樣的靈活自由的運動，能代替人從事各種非固定變化的復(fù)雜的勞動。后失 16世紀的《黃金少女》、 18 世紀的《青銅巨人塔羅斯》都描寫了機器人。這種能在崎嶇山路上行走、能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的機械，決非常規(guī)的只能執(zhí)行一種 固定的運動校式的機械所能勝任的，而是今天所說的步行機器人?，F(xiàn)在 Robot 一詞的英文含義就是“機器人”。目前廣泛使用的工業(yè)機器人的主體大都是一個似人手臂的機電系統(tǒng)，這類機器人屬于串聯(lián)機器人的范疇。并聯(lián)機器人的拓撲結(jié)構(gòu)中包含了一個或幾個閉環(huán) ，它由有一個或幾個閉環(huán)組成的關(guān)節(jié)點坐標相互關(guān)聯(lián)的機器人。 (2)機器人的運動部分重量輕、速度高、動態(tài)性能好 。 (4)并聯(lián)機器人往往采用對稱結(jié)構(gòu)，其各向同性好 。 (6)運動學(xué)反解簡單，正解復(fù)雜 。由于沒有關(guān)節(jié)誤差的累積，并聯(lián)機器人往往被認為是高精度的機器人，因此并聯(lián)機器人一般在高精度高剛度的領(lǐng)域應(yīng)用。在一些需要高精度、高剛度或者高速度而無須很大工作空間的應(yīng)用領(lǐng)域，并聯(lián)機器人機構(gòu)越來越受到人們的青睞。在并 聯(lián)機器人領(lǐng)域， StewartGough 平臺機構(gòu)”幾乎就是“飛行模擬器”的代名詞。德國跨國公司 DaimlerBenz 公司制造的 DaimlerBenz 超大型 66 六自由度 Stewart 型多媒體全真動態(tài)駕駛模擬器，在多媒體全真駕駛模擬器方面主導(dǎo)了世界領(lǐng)先水平的潮流。與傳統(tǒng)的數(shù)控機床相比，并聯(lián)式加工中心結(jié)構(gòu)簡單，傳動鏈短，剛度大，質(zhì)量輕，切削效率高，成本低，特別是很容易實現(xiàn)六軸聯(lián)動，因而能加工復(fù)雜的三維曲面。Lewis 公司在 1994 年美國芝加哥 IMTS39。德國北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 Mikromat公司的 6X型并聯(lián)機床是德國 Fraunhofer 機床和成形技術(shù)研究所為模具高速加工而開發(fā)的，該機床工作臺尺寸為 630 x 630mm, X, Y, Z 行程均為 630 mm，兩個轉(zhuǎn)動自由度范圍為 300，主軸最高速度為 lOm/s2。國內(nèi)外還有很多公司和院校在研究虛擬軸數(shù)控機床，如日本的本田公司基于銑削加工線的六條腿機床， Hexel 公司、英國的 Geodetic 公司、意大利的 COMAU 機床公司 和瑞典的 NEOS 機器人公司以及國內(nèi)的清華大學(xué)、天津大學(xué)、哈爾賓工業(yè)大學(xué)和沈陽自動化所、東北大學(xué)等等。 微動機器人 :在精密機械領(lǐng)域，如精密加工、醫(yī)學(xué)和微電子機械等等，對多自由度精微運動的要求越來越多，這促使了機器人另一個新的應(yīng)用領(lǐng)域 — 微動機器人的發(fā)展。同時這些微動機器人機構(gòu)必須是高精度機構(gòu)，不僅要無摩擦和無滯后作用，而且需要結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、剛度好。 Stoughton 介紹了由兩個并聯(lián)結(jié)構(gòu)組成的微型機器人，每個并聯(lián)機構(gòu)由 6 個壓電式元件組成 。Lee 采用一個移動和兩個轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu) 來作為微動機器人的機構(gòu) 。燕山大學(xué)研制了并聯(lián)式六自由度誤差補償器 。瑞士 EPFL 研制了并聯(lián)六自由度微動機器人，該微動機器人由 2 自由度或多自由度的球面微電機通過壓電式微傳送器驅(qū)動，用于在集成光纖底片上定位一單模光纖。在六維力傳感器研究中，力敏感元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是力傳感器的關(guān)鍵核心問題，因為力敏感元件的結(jié)構(gòu)決定力傳感器的性能優(yōu)劣。燕山大學(xué)首次提出用彈性鉸鏈來替代球面副，使 Stewart 平臺機構(gòu)可設(shè)計成小尺寸，從而可使 Stewart 平臺機構(gòu)適用于機器人手腕和手指上的六維力傳感器該設(shè)計思想實現(xiàn)了力傳感器力敏感元件的一體化，即力敏感元件是非組裝結(jié)構(gòu)，從而提高了力傳感器的靈敏度和精度。由于少自由度的并聯(lián)機器人機構(gòu)高剛度和動態(tài)性能好等特性，可以被用做步行器或爬壁機器人的腿。Yoneda 實驗室于 1979 年研制的 PVI I 四足步行器，就是采用平面兩自由度五桿機構(gòu)作為腿的執(zhí)行機構(gòu)，之后在八十年代該實驗室研制的 T 工 TAN 系列四足步行器也都采用了并聯(lián)機構(gòu)作為步行機構(gòu)。 另外并聯(lián)機器人在要求力控制或者需要高速度運動的地方也得到了應(yīng)用。 并聯(lián)機器人綜合的研究現(xiàn)狀 并聯(lián)機構(gòu)的型綜合問題在機構(gòu)分析中是一個基本問題。在數(shù)綜合的基礎(chǔ)上，可以獲得在給定機構(gòu)自由度的條件下，機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)、運動副數(shù)以及具有不同運動副數(shù)的構(gòu)件數(shù)目的關(guān)系，但是當(dāng)已知數(shù)綜合時，他們能夠組成多少種機構(gòu)的運動鏈，而這些運動鏈又能通過選擇不同的原動件和機架而得到多少種機構(gòu)，這就是機構(gòu)的型綜合。他從機構(gòu)學(xué)的角度 出發(fā)，通過研究機構(gòu)的自由度、虛約束、公共約束，將并聯(lián)機構(gòu)的各個分支的運動副看作是單自由度的基本副，總結(jié)了各種并聯(lián)空間機構(gòu)。1RT機構(gòu)， DELTA 機構(gòu)， 6SPS 機構(gòu)， 6RTS 機構(gòu)等等，其中尤其是三自由度并聯(lián)機構(gòu)是很有前景的一類，不僅可以直接作為機器人本體機構(gòu)應(yīng)用，如作為微動機器人機構(gòu)的空間3RPS 并聯(lián)機器人機構(gòu)和平面三自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)回 。也可以作為部件應(yīng)用，如作為機器人的關(guān)節(jié) 。 圖 15 燕山大學(xué)黃真教授研制的我國第一臺并聯(lián)機器人 圖 16 天津大學(xué)黃田教授研制的并聯(lián)機床 論文選題的意義 機器人的出現(xiàn)引起了很多學(xué)科和技術(shù)的變革，特別是對于設(shè)計和控制領(lǐng)域的影響是難以估量的。六自由度并聯(lián)機構(gòu) 最早應(yīng)用于機床并引起大家的廣泛關(guān)注。 五自由度的并聯(lián)機器人機構(gòu)最適合作為并聯(lián)機床的結(jié)構(gòu)，但五自由度的并聯(lián)機構(gòu)較少，當(dāng)前基于五自由度并聯(lián)機床不是很多，已開發(fā)出來的樣機主要有：燕山大學(xué)的五軸機床，河北工業(yè)大學(xué)的五軸機床和 Metrom 公司的 P—800 型五桿并聯(lián)機床，其余的五自由北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 度五軸并聯(lián)機床多為串并聯(lián)機構(gòu)。只有 沈陽自動化所研制的樣機結(jié)構(gòu)是采用的四自由度的并聯(lián)機構(gòu)。所以選擇二自由度并聯(lián)平面機床作為我們此次設(shè)計的題目。通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，了解機器人發(fā)展的現(xiàn)狀，明白了串聯(lián)機器人和并聯(lián)機器人各自的優(yōu)缺點。