【正文】 較為常用的氣缸配合連桿式氣動機械手的結構，其作用與方案一所述的相同。當步進電機工作在低 頻的時候一般還采用阻尼技術來克服低頻振動現(xiàn)象。 （ 2）矩頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉速的升高而降低，而且在較高的轉速時會急劇下降所以其最高的工作轉速在 300~600r/min。 （ 3）過載能力不同 不僅電機一般不具有過載能力，交流伺服電機具有較強的過載能力而步進電機因為沒有這種過載能力，為了克服啟動時較大的慣性力矩，往往要選取具有較大靜轉矩的電機，而機 器人正常工作時又不需要這麼大的轉矩，所以便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。交流伺服電機為驅動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅動器可以直接對電動機編碼器反饋信號進行采樣，在內部構成位置環(huán)和速度環(huán)，能避免失步或過沖現(xiàn)象。此次的搬運機器人對工件的抓取，對其驅動系統(tǒng)的要求就是要能夠較為準確的完成對位置和速度的控制，這樣 選取交流伺服電機就能夠很好的滿足這一點。 故此次方案二作為本次設計的最終設計方案。外殼材料采用 45 鋼底座的軸承采用角接觸軸承，使利用了它既能承受軸向力也能承受一定的徑向力的特點。里面部件的材料采用鋁合金位于底部的電機通過諧波減速器的減速對頂端軸進行驅動，從而帶動了大臂回轉軸和大臂一起轉動，需要注意的是臂回轉軸是做成一體的。大臂的長度盡可能做的短一些，這樣會在整體結構簡單的情況下將小臂回轉關節(jié)的電機自身重量和減速器的重量盡 可能多的通過殼體傳遞到地面，另外對大臂的設計也采用了增加強度的處理，從而盡可能電機和減速器所產生的附加彎矩對機構的影響。這里大、小臂的運動具有獨立性的特點。同時考慮滑動絲杠的原因也是利用了滑動絲杠的反向自鎖的特性，從而 實現(xiàn)了斷電保護。 (4) 旋轉機構 如圖所示，此處的旋轉機構主要是利用步進電機利用鍵連接來驅動機械手進行旋轉來實現(xiàn)抓取工件位姿的調整，這里是考慮到機械手在抓取工件時所需要的位姿來進行設計的，使得機械手的手爪更方便有效的完成工件的抓取。 它們的重量可以做一下粗估：工件 40N，手爪 20N，驅動氣缸 20N，手爪與氣缸的連接套筒 20N，俯仰電機 55N，減速器 5N,絲杠套杯與 L 型支架 40N 等組成。 考慮到先前方案分析是提 到絲杠要求反向自鎖的特點，先根據(jù)其負載情況粗選滑動絲杠的類型為單頭梯形絲杠。 ２、自適應控制系統(tǒng)：當外界條 件變化時，為保證所要求的品質或為了隨著經(jīng)驗的積累而自行改善控制品質，其過程是基于操作機的狀態(tài)和伺服誤差的觀察，再在調整非線性 模型參數(shù)，一直到誤差消失為止。 ３、人工智能系統(tǒng)：事先無法編制運動程序，而是要求在運動過程中根據(jù)所獲得周圍狀態(tài)信息，實時確定控制作用。 主 CPU 實現(xiàn)管理、坐標變換、軌跡生成和系統(tǒng)自診斷等；從ＣＰＵ實現(xiàn)所有關節(jié)的動作控制。主從控制方式系統(tǒng)實時性較好，適用于高精度、高速度控制，但其系統(tǒng)擴展性較差，維修困難?？刂葡到y(tǒng)使被控機械實現(xiàn)精確的位置控制、速度控制、加速度控制 、轉矩或力的控制，以及這些被空機械量的精確綜合控制。目前，搬運機器人的控制方式大多采用可編程序的點位控制（ＰＴＰ）方式，而在各種控制方式中，可編程序控制器（ＰＬＣ）因其通用性好、編程方便、成本較低、易于設計和維護等優(yōu)點 而被廣為使用，它完全可以取代繼電器控制柜，而且可以實現(xiàn)比繼電器功能強得多的控制功能。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。 ２、控制系統(tǒng)簡單，通用性強 盡管現(xiàn)在世界各個生產可編程控制器 的廠家和公司，有著多種品牌和種類，但其基本結構和工作原理大致相同。 ３、抗干擾能力強 可編程控制器采用了一系列硬件和軟件的抗干擾能力措施，如濾波、隔離、屏蔽、自診斷器、自恢復等使之具有很淺的抗干擾能力。現(xiàn)在可編程控制器已經(jīng)被公認為最可靠的工業(yè)控制 設備之一。 ５、體積小、結構緊湊，安裝、維護方便； 可編程控制器體積小、質量小，便于安裝。它的結構緊湊，與 硬件連方式簡單，接線少，易于維護。 交流伺服系統(tǒng)由交流伺服電動機和伺服電動機驅動器組成，它已經(jīng)成為無刷直流伺服系統(tǒng)的代替品。 一個伺服驅動系統(tǒng)并不僅僅是驅動器與電動機的組合，而是一個完整復雜的控制系統(tǒng)。 機器人各關節(jié)由電機輸出動力，通過各種傳動方案，帶動各關節(jié)運動，傳感器、編碼器將檢測記錄到得運動不見的運動狀況并以開關量形式傳遞給 I/O,PLC接收 到這些信號并經(jīng)過處理后，發(fā)出指令，傳遞給 I/O,系統(tǒng)進入下一道命令執(zhí)行中。對搬運機器人的控制包括 PLC 通過 I/O 接口向機器人發(fā)出控制指令，以及獲取機器人的工作狀態(tài)信息等內容。 PLC 接收機器人的各種工作狀態(tài)信號、指令及傳感系統(tǒng)，包括各指令開關、工件識別傳感信號和執(zhí)行機構的位置信號等，實現(xiàn) PLC 對搬運機器人的狀態(tài)信息的獲取。機器人伺 服系統(tǒng)開啟停止、重啟、繼續(xù)和回零等輸入控制端口。伺服系統(tǒng)的開、停、就緒和急停等狀態(tài)輸出端口通過讀取這些端口的狀態(tài)。 PLC 及運動控制單元的選型 針對本次控制系統(tǒng)的方案，選擇 SYSMAC 的 CS1 系列的 PLC，與之配套的 MC單元 MC421 能夠實現(xiàn)四軸的伺服驅動，分別對應本次 SCARA 機器人的四個伺服電機的伺服驅動 。各個部分的分布如圖 45所示： 單元號設置開關 單元號的設置確定了 CPU 單元專用 I/O 單元區(qū)的那些字分給 MC 單元。 ２、連接器 １）Ｉ／Ｏ連接器 用于外部輸入輸出的連接器，包括各軸的限值輸入、急停輸入、圓點接近輸入、外部輸入、常規(guī)輸入。 ３）ＭＰＧ連接器 用于 MPG（手動脈沖發(fā)生器）或同步譯碼器的連接器。論文工作總結如下： （ 1） 根據(jù)各種傳動方式之間的聯(lián)系及特點，通過取長補短，主要考慮了結構緊湊簡單等原則，確定了機器人的整體設計方案： （ 2） 各個回轉關節(jié)的驅動方式均采用 電機加減速的方式的傳動設計，大臂的回轉關節(jié)與大臂做成一體，大臂的截面形狀采用等強度處理： （ 3） 在各個關節(jié)的結構設計中，充分考慮到附加載荷對電機軸的影 響，回轉關節(jié)軸的載荷通過固定在其兩端的軸承把負載的附加載荷傳遞到軸承上，從而保護了電機和減速器； （ 4） 在進給機構的設計中，滑動絲杠自鎖性可以很好的保護工件不會在斷電的情況下落，造成意想不到的事故： 由于時間有限，本次設計還存在著一定的不足，還有待進步 提高，展望如下： 在傳動系統(tǒng)的結構設計中，由于考慮到結構的緊湊型和盡量簡單的特點，故把小臂驅動電機安裝在小臂的回轉關節(jié)軸上，但這樣會造成大臂附加載荷過大，引起一定的不穩(wěn)定因素，在今后可以盡可能選擇質量較小在電機的選擇和減速器的選擇，或盡量減少電機在懸梁上的 結構。 致 謝 經(jīng)過一個月的學習， 本次畢業(yè)設計 已經(jīng)接近尾聲。他們使我在設計的過程中不僅學到了很多知識，還明白了團隊精神，我們設計組的各位老師和同學們就是一個團隊。她不僅治學嚴謹而且為人師表，教給我們的不僅是書本上的知識，還有為人處世的積極態(tài)度 ， 這些寶貴知識將積極影響我今后的學習和工作，再次表示衷心感謝。 其次要感謝和我一起做畢業(yè)設計的各位同學，和曾 經(jīng)在各個方面給與過我?guī)椭幕锇閭?。正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識，更讓我得到了知識以外的東西，就是團結和友誼。 在老師和同學們的幫助下，我的專業(yè)知識得到了進一步的提高，在整個設計過程中我也體會到了堅持的重要性，對待任何困難都要有堅持不懈的心理和斗志，才 能在學習的過程中取得更多的知識和經(jīng)驗。在這里，我要感謝那些曾經(jīng)孜孜不倦傳授我們知識的各位恩師，衷心祝愿你們桃李滿天下。她使我從一個 懵懂的女孩轉變成為一個有理想，有抱負的青年。