【正文】 我們用8253 第三個(gè)通道,讓它工作在010 模式,寫(xiě)入時(shí)間常數(shù)kt ,輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘fc ,則其輸出端就能定時(shí)發(fā)出脈沖,定時(shí)時(shí)間△t 如公式(2) 所示。HJ機(jī)器人在各關(guān)節(jié)確定自身運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)原點(diǎn)及自檢運(yùn)行中都要用到加減速控制,但對(duì)加/ 減速過(guò)程中速度曲線并無(wú)嚴(yán)格要求。加速度太大,關(guān)節(jié)起停時(shí)會(huì)造成大的機(jī)械沖擊,甚至電機(jī)不能克服慣性而失步。前者規(guī)定從加速開(kāi)始,每一加速周期令電機(jī)速度遞增相同的增量△f 。等步距控制的優(yōu)點(diǎn),在于加/ 減速過(guò)程中電機(jī)走的步數(shù)可以非常準(zhǔn)確地計(jì)算,這一點(diǎn)對(duì)于帶加/ 減速的位置控制非常重要。HJ 中采用線性加/減速控制。 = 0) ,末速為f2。減速控制也類似,只是△f 為負(fù)值。 線性加速控制曲線T 0 設(shè)置在8位重裝定時(shí)器方式,時(shí)間常數(shù)設(shè)為150(因T0 為加計(jì)數(shù)器,實(shí)際寫(xiě)入時(shí)用 150) ,另設(shè)一個(gè)軟件計(jì)數(shù)單元,此軟件計(jì)數(shù)器的初值設(shè)置為4 ,T0 每次中斷使軟件計(jì)數(shù)器減1 ,減到0 時(shí)正好大約是1ms (1/ 1024 秒) 。每一關(guān)節(jié)另設(shè)一個(gè)加速度系數(shù)a (取整數(shù)) ,作為關(guān)節(jié)控制參數(shù),通過(guò)調(diào)試由人工確定并寫(xiě)入?yún)?shù)表。加速控制總臺(tái)階數(shù)n 設(shè)置為64 , △f 設(shè)置為(fmax f0) / n ,則經(jīng)過(guò)t = (600 * 12 * a * 64/ f sys) 秒,電機(jī)完成加速控制流程。加減速控制過(guò)程如圖4 所示。電機(jī)不丟步時(shí)這一控制的實(shí)質(zhì),就是要求精確地發(fā)出定量的步進(jìn)脈沖。如果不帶加/ 減速控制,位置控制是很容易實(shí)現(xiàn)的。但是這種不帶加/ 減速的位置控制,除非速度特別低,否則會(huì)在起停時(shí)造成機(jī)械沖擊和失步。顯然,電機(jī)走的總步數(shù)S ∑由三部份構(gòu)成:加速階段電機(jī)走的步數(shù)、勻速階段電機(jī)走的步數(shù)和減速階段電機(jī)走的步數(shù)。當(dāng)給定初速f 1( 中f 1 = 0) 和終速f 2 ,以及加/ 減速時(shí)間確定后,Sa 就是確定值。2) 給定的電機(jī)步數(shù)S ∑= 2Sa : 則剛好加速完畢立即進(jìn)入減速。如圖7 所示。算出Sa 后,判斷出三種情況:(1) S ∑ 2 Sa (圖6) :要找到電機(jī)走到b 點(diǎn)的步數(shù)S2 ,把S2 置入步計(jì)數(shù)器。(2) S ∑≤2 Sa (圖7) :把1/ 2 S ∑置入計(jì)數(shù)器,在加減速控制過(guò)程中( T0 定時(shí)中斷服務(wù)程序中) ,同時(shí)檢測(cè)該計(jì)數(shù)器的狀態(tài),一旦發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)到0 ,不等加速臺(tái)階走完立即結(jié)束加速進(jìn)入減速,并將1/ 2 S ∑再次置入計(jì)數(shù)器。首先要找出軌跡再現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型,其次才能考慮如何實(shí)現(xiàn)。設(shè)△t 為示教過(guò)程中任一采樣周期,其空間位移增量為△S。Δt根據(jù)HJ 采用的硬件, △t 本身也是基準(zhǔn)頻率用Kt 分頻得到的,即 Δt =ki/fc由此可知, 此時(shí)間段內(nèi)要寫(xiě)入電機(jī)控制通道的分頻系數(shù)為:ki =kt/Δs這就是HJ中軌跡再現(xiàn)的步進(jìn)電機(jī)控制數(shù)學(xué)模型,式中△S 是第i + 1 點(diǎn)跟第i 點(diǎn)的位移差分。若△S = 0 ,則意味著該段時(shí)間內(nèi)電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng),控制停發(fā)步進(jìn)脈沖。即使在8 位機(jī)條件下也完全可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)算、實(shí)時(shí)控制。遠(yuǎn)比采樣周期短!、腕部、大臂旋轉(zhuǎn)處滑動(dòng)軸承的選擇軸承在工作中所受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承的主要依據(jù)。軸向載荷很大時(shí)，選組合軸承C. 根據(jù)載荷性質(zhì)沖擊振動(dòng)載荷，宜選用滾子軸承強(qiáng)烈徑向沖擊載荷，選螺旋滾子軸承D. 根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速①高速時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用球軸承直徑系列：宜選超輕、特輕、輕系列②速度較低時(shí)，應(yīng)選用滾子軸承低速重載，宜選重、特重系列③推力軸承只適用于低速高速時(shí)，采用向心推力軸承④每種型號(hào)的軸承都規(guī)定了極限轉(zhuǎn)速它受溫升限制適當(dāng)加大軸承徑向間隙采取冷卻措施E. 安裝拆卸要求軸承座非剖分；或在長(zhǎng)大軸上，采用1:12的圓錐孔內(nèi)圈軸承G. 經(jīng)濟(jì)性要求球軸承比滾子軸承價(jià)格低取決精度等級(jí)H. 外型尺寸滾動(dòng)軸承的徑向游隙系指一個(gè)套圈固定不動(dòng)，而另一個(gè)套圈在垂直于軸承軸線方向，由一個(gè)極端位置移動(dòng)到另一個(gè)極端位置的移動(dòng)量。如對(duì)向心軸承游隙的選擇過(guò)小時(shí)，則會(huì)使承受負(fù)荷的滾動(dòng)體個(gè)數(shù)增多，接觸應(yīng)力減小，運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，但是，摩擦阻力會(huì)增大，溫升也會(huì)提高。因此，根據(jù)軸承使用條件，選擇最合適的游隙值，具有十分重要的意義。一般軸承安裝后會(huì)使游隙值縮?。?（2）軸承在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于軸與外殼的散熱條件的不同，使內(nèi)圈和外圈之間產(chǎn)生溫度差，從而會(huì)導(dǎo)致游隙值的縮?。?（3）由于軸與外殼材料因膨脹系數(shù)不同，會(huì)導(dǎo)致游隙值的縮小或增大。用作滑動(dòng)軸承軸瓦的材料品種繁多，有金屬材料、粉末冶金材料和非金屬材料。用作軸瓦的金屬材料有鑄鐵和錫基、鉛基及鋁基軸承合金。影響摩擦副相容性的材料因素是：178。et 匹配材料在冶金上構(gòu)成合金的難易程度 178。 無(wú)潤(rùn)滑時(shí)的摩擦因數(shù)178。 熱導(dǎo)率178。材料彈性模量低，則順應(yīng)性好。對(duì)金屬材料而言，硬度和彈性模量低者嵌入性就好。4）耐磨性軸瓦材料抵抗磨損的能力。5）抗疲勞性軸瓦材料在動(dòng)載荷作用下抗疲勞破壞的性能。磨合性、嵌入性好的材料，通常抗疲勞性低。潤(rùn)滑油氧化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)、擠壓添加劑等，都會(huì)腐蝕軸承材料，所以即使不在腐蝕環(huán)境中工作，也需要重視軸承材料的耐蝕性。8）耐氣蝕性材料抵抗氣蝕的能力。數(shù)據(jù)要求：腰部轉(zhuǎn)速—19n/min，腕部轉(zhuǎn)速—39n/min。C硬度HBS摩擦相容性順應(yīng)性抗疲勞度耐磨性一般用途10110200150中劣優(yōu)優(yōu)用于潤(rùn)滑條件不良的軸承抗拉強(qiáng)度MPa彈性模量E/GPa密度Kg*m3熱導(dǎo)率W*(m*。（1）、減少摩擦及摩損。（2）、延長(zhǎng)疲勞壽命。相反地，油粘度低，潤(rùn)滑油膜厚度不好，則縮短。循環(huán)給油法等可以用油排出由摩擦發(fā)生的熱，或由外部傳來(lái)的熱，冷卻。（4）、其他。最好選用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，如確實(shí)受各種條件的限制，則選用潤(rùn)滑油。所選的潤(rùn)滑劑應(yīng)滿足設(shè)備的工作要求和滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑要求。滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑油的選擇:有很多滾動(dòng)軸承是用潤(rùn)滑油來(lái)潤(rùn)滑的，用油潤(rùn)滑時(shí)潤(rùn)滑油的選擇是至關(guān)重要的。但是可能會(huì)有些時(shí)候不能選用最適合滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑油，這時(shí)候就要根據(jù)軸承的工作條件，盡量選擇能夠滿足軸承要求的潤(rùn)滑油。作為清洗劑，普通使用汽油、煤油。粗清洗時(shí)，如果使軸承帶著臟物旋轉(zhuǎn)，會(huì)損傷軸承的滾動(dòng)面，應(yīng)該加以注意。精洗，是將軸承在清洗油中一邊旋轉(zhuǎn)，一邊仔細(xì)的清洗。軸承的檢修和判斷：為了判斷拆卸下來(lái)的軸承是否可以使用，要在軸承洗干凈后檢查。非分離型小型球軸承，則用一只手將內(nèi)圈支持水平，旋轉(zhuǎn)外圈確認(rèn)是否流暢。使用上的注意事項(xiàng)：滾動(dòng)軸承是精密部件，其使用也須相應(yīng)地慎重進(jìn)行。有關(guān)軸承的使用注意事項(xiàng)如下。即使是眼睛看不到的小塵埃，也會(huì)給軸承帶來(lái)壞影響。（2）、小心謹(jǐn)慎地使用。嚴(yán)重的情況下，會(huì)裂縫、斷裂，所以必須注意。避免以現(xiàn)有的工具代替，必須使用恰當(dāng)?shù)墓ぞ?。操作軸承時(shí)，手上的汗會(huì)成為生銹的原因。5 焊接機(jī)械手其他部分研究. 焊接機(jī)械手的發(fā)展目前應(yīng)用廣泛的焊接機(jī)器人大多屬于示教再現(xiàn)型機(jī)器人，操作者通過(guò)示教盒在直角坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系中移動(dòng)機(jī)器人各關(guān)節(jié)，使焊矩沿焊接軌跡運(yùn)動(dòng)，在焊矩路徑上記錄示教的位置、焊矩姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和工藝參數(shù)，并生成一個(gè)連續(xù)執(zhí)行全部操作的示教程序。新一代的具有視覺(jué)傳感功能的，能夠自動(dòng)制訂運(yùn)動(dòng)軌跡、焊矩姿態(tài)和焊矩參數(shù)的智能機(jī)器人成為未來(lái)的發(fā)展方向。在研制開(kāi)發(fā)成功的焊矩位置和焊矩姿態(tài)自動(dòng)識(shí)別調(diào)整系統(tǒng)中，利用分形理論有效地排除了飛濺、銹斑等因素的干擾，結(jié)合數(shù)學(xué)物理模型，較經(jīng)典的邊緣檢測(cè)算法在速度和精度上都有了很大的提高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意焊縫的三維空間描述。傳統(tǒng)的在線示教編程和機(jī)器人語(yǔ)言編程技術(shù)以無(wú)法很好的滿足實(shí)際需要，因而離線編程技術(shù)的研究對(duì)弧焊機(jī)器人的推廣應(yīng)用具有更重要的意義。針對(duì)弧焊機(jī)器人，在CAD和MARCWORLD的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，對(duì)工件特征提取及幾何建模、空間焊縫姿態(tài)規(guī)劃、焊接參數(shù)規(guī)劃、機(jī)器人程序自動(dòng)生產(chǎn)、機(jī)器人圖形仿真和通訊進(jìn)行了初步研究。 建立了一種由建模器、任務(wù)編輯器、任務(wù)規(guī)劃器和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真等基本模塊組成的弧焊機(jī)器人任務(wù)級(jí)離線編程系統(tǒng)，提高了離線編程的工作效率。當(dāng)前焊接機(jī)器人的應(yīng)用多局限于結(jié)構(gòu)化環(huán)境中，而在一些非結(jié)構(gòu)化環(huán)境如大型球罐制造、長(zhǎng)輸油管道焊接及水電站水輪機(jī)葉片修復(fù)等野外作業(yè)中，傳統(tǒng)的固定式機(jī)器人已無(wú)法滿足要求，開(kāi)發(fā)適合于特殊非結(jié)構(gòu)化工作環(huán)境的特種機(jī)器人成為機(jī)器人工業(yè)應(yīng)用研究的重要發(fā)展方向。該機(jī)器人主要由磁吸式全位置行走機(jī)構(gòu)、CCD光電軌跡跟蹤系統(tǒng)與接觸式高度跟蹤系統(tǒng)、焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、微機(jī)智能控制系統(tǒng)等組成。；機(jī)器人焊縫跟蹤精度可達(dá)177。與普通的搬運(yùn)、點(diǎn)焊、裝配等定點(diǎn)操作的機(jī)器人相比，弧焊機(jī)器人對(duì)末端執(zhí)行器（焊槍）的運(yùn)動(dòng)軌跡要求有嚴(yán)格的精度，空間位置焊接時(shí)的焊槍姿態(tài)及焊接規(guī)范在整個(gè)軌跡上都需要連續(xù)調(diào)整。在焊接自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程中，還應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到：實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)器人化的前提條件是下料、工裝等配套工序的作業(yè)精度必須嚴(yán)格控制在允許的范圍內(nèi)，至少目前機(jī)器人作業(yè)還難以達(dá)到或超過(guò)高級(jí)焊工的水平，各種研究和開(kāi)發(fā)工作的開(kāi)展正是為了努力實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。要開(kāi)發(fā)一條健全的、高合格品率的焊接生產(chǎn)線，需要進(jìn)行仔細(xì)地計(jì)劃，并要為計(jì)劃的實(shí)施作出努力以及嚴(yán)格的工藝監(jiān)視以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和使工藝處于受控狀態(tài)。 采用焊接材料，對(duì)焊接工藝會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。Georze Westby的關(guān)于開(kāi)發(fā)焊接工藝的五步法有助于焊接工藝的開(kāi)發(fā)和工藝優(yōu)化。因?yàn)閷?duì)于焊接工藝來(lái)說(shuō)，焊料、焊膏、助焊劑等材料的選擇是最關(guān)鍵的，也是最困難的。選擇的這些材料應(yīng)該是在自己的研究中證明了的，或是權(quán)威機(jī)構(gòu)或文獻(xiàn)推薦的，或是已有使用的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于焊接方法，要根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，如元件類型：表面安裝元件、通孔插裝元件；線路板的情況；板上元件的多少及分布情況等。波峰焊更適合于整塊板(大型)上通孔插裝元件的焊接；浸焊更適合于整塊板(小型)上或板上局部區(qū)域通孔插裝元件的焊接；局噴焊劑更適合于板上個(gè)別元件或少量通孔插裝元件的焊接。在焊接方法選擇好后，其焊接工藝的類型就確定了。焊接設(shè)備及相關(guān)儀器的選擇跟焊接材料的選擇一樣，也是相當(dāng)關(guān)鍵的。通過(guò)試驗(yàn)確定工藝路線和工藝條件。這一步的目的是開(kāi)發(fā)出無(wú)鉛焊接的樣品。它是對(duì)第二步在工藝試驗(yàn)中收集到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而改進(jìn)材料、設(shè)備或改變工藝，以便獲得在實(shí)驗(yàn)室條件下的健全工藝。通過(guò)這些研究，就可開(kāi)發(fā)出焊接工藝的檢查和測(cè)試程序，同時(shí)也可找出一些工藝失控的處理方法。還需要對(duì)焊接樣品進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，以鑒定產(chǎn)品的質(zhì)量是否達(dá)到要求。一旦焊接產(chǎn)品的可靠性達(dá)到要求，無(wú)鉛焊接工藝的開(kāi)發(fā)就獲得成功，這個(gè)工藝就為規(guī)模生產(chǎn)做好了準(zhǔn)準(zhǔn)備就緒后的操作一切準(zhǔn)備就緒，現(xiàn)在就可以從樣品生產(chǎn)轉(zhuǎn)變到工業(yè)化生產(chǎn)。 控制和改進(jìn)工藝 無(wú)鉛焊接工藝是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的舞臺(tái)。對(duì)于任何無(wú)鉛焊接工藝來(lái)說(shuō)，改進(jìn)焊接材料，以及更新設(shè)備都可改進(jìn)產(chǎn)品的焊接性能。仿真中包含如下功能:u 隱含線的移動(dòng)u 防碰撞系統(tǒng)u 容易附加任何別的被仿真設(shè)備到該環(huán)境中u 接收來(lái)自機(jī)器人的出錯(cuò)信息u下面簡(jiǎn)單介紹一下我在運(yùn)用《CAXA實(shí)體》軟件制作模擬機(jī)械手三維動(dòng)畫(huà)時(shí)的一些經(jīng)驗(yàn)與技巧。 流程圖，如大臂、小臂2 裝配使用Blue．ics模板創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)環(huán)境。這樣就在裝配圖中調(diào)入了一個(gè)零件。圖1 流程圖首先，將組成機(jī)械手的各個(gè)部件分別生成零 按我們的經(jīng)驗(yàn)，裝配時(shí)一定要采用“約束裝按我們的經(jīng)驗(yàn)，裝配時(shí)一定要采用“約束裝配”，這樣制作動(dòng)畫(huà)時(shí)能簡(jiǎn)化動(dòng)畫(huà)的設(shè)置，并保證各個(gè)元件按規(guī)定的軌跡運(yùn)行。首先選中一個(gè)零件，待其顏色變蘭后，在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)元素庫(kù)里的“表面光澤”庫(kù)中選取一個(gè)顏色，點(diǎn)住鼠標(biāo)左鍵將其拖拽到零件上，則該零件就變成了這個(gè)顏色。4 動(dòng)畫(huà)制作模擬機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫(huà)，首先要了解機(jī)械手是如何張開(kāi)和夾緊的：腰部旋轉(zhuǎn)，大臂、小臂擺動(dòng)，手腕的旋轉(zhuǎn)與擺動(dòng)等。一般應(yīng)用《CAXA實(shí)體》軟件多是使用它的三維零件設(shè)計(jì)、零件裝配功能，很少注意到它的智能動(dòng)畫(huà)功能。通過(guò)動(dòng)畫(huà)模擬可以發(fā)現(xiàn)工件在裝配及運(yùn)動(dòng)中是否干涉，避免了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)工作中很難發(fā)現(xiàn)的失誤，是工程設(shè)計(jì)中不可多得的好幫手。尤其是在最初的設(shè)計(jì)階段，由于自己理論知識(shí)不夠系統(tǒng)和豐富，加之缺乏設(shè)計(jì)思路，使得進(jìn)展比較緩慢。這一過(guò)程中得到的鍛煉是自己在本次設(shè)計(jì)中得到的最大收獲之一。如此反復(fù)思考，校對(duì)才完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。在控制電氣和程序的編寫(xiě)方面，我遇到了一些困難。自己也下了很大的工夫去鉆研，終于，使我由不懂PLC編程到一步步獨(dú)立的設(shè)計(jì)電路編寫(xiě)程序。為此也要感謝老師和同學(xué)們對(duì)我的幫助?？梢哉f(shuō)本次設(shè)計(jì)的完成與老師的悉心指導(dǎo)是分不開(kāi)的。在此，特向老師致以誠(chéng)懇的謝意。參考文獻(xiàn)1 :華中理工大學(xué)出版社,1999:13 ,2001(6):9114 :華中科技大學(xué)出版社,2001:3493516