【正文】 的回轉(zhuǎn)軸之間通過同步齒形帶相連接，保證了小臂回轉(zhuǎn)的精度。第三個(gè)自由度采用滾珠絲杠并配以電機(jī)加減速器驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)方案，這是利用了滾珠絲杠的傳動(dòng)精度高，并且是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，而不需要中間環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。滾珠絲杠的造價(jià)高，重量也較重，因此在滾珠絲杠的材料選擇方面而要求加工材料要較輕，并且滾珠絲杠需要電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也較大，自身減速比較小。 伺服驅(qū)動(dòng)與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的比較（1）低頻特性不同 步進(jìn)電機(jī)在低速是容易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象，振動(dòng)頻率與負(fù)載情況以及與驅(qū)動(dòng)器的性能有關(guān)。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出即使在額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)都能輸出額定的轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。(4)運(yùn)行性能不同 步進(jìn)電機(jī)的控制一般為開環(huán)控制，速度過快或負(fù)載過大都會(huì)出現(xiàn)失轉(zhuǎn)或堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)，所以在一些對(duì)位置和速度要求較高的場(chǎng)合，采用交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)更為明顯。通過對(duì)上面的方案的比較，綜合分析后我認(rèn)為方案二有更多的優(yōu)勢(shì)，而且結(jié)構(gòu)合理，能夠比較好的完成本次的輸送線出貨臺(tái)的物料搬運(yùn)工作。3 搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 底座 如圖所示：電機(jī)和諧波減速器通過連軸套筒相連，諧波減速器的輸出軸和大臂的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸直接相連。電機(jī)和減速器通過外殼內(nèi)部的凸臺(tái)進(jìn)行安裝，這樣使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和安裝方便。（2）傳動(dòng)裝置 傳動(dòng)的主要方式是采用交流伺服電機(jī)加減速器的傳動(dòng)模式，大臂的軸承選擇的是角接觸軸承，用此來承受較大的負(fù)載產(chǎn)生的彎矩，避免了減速器的輸出軸，以及電機(jī)軸承受的附加載荷，從而保護(hù)了減速器和電機(jī)。小臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用了電機(jī)減速器后直接驅(qū)動(dòng)小臂關(guān)節(jié)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)小臂的旋轉(zhuǎn)。（3）升降機(jī)構(gòu) 此處機(jī)械手的升降機(jī)構(gòu)是采用電機(jī)加一級(jí)齒輪減速，傳遞動(dòng)力給滑動(dòng)絲杠，利用滑動(dòng)絲杠的大的降速比來完成夾持工件的機(jī)械手上下移動(dòng)，這樣可把電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成絲杠螺母的上下移動(dòng)，并且整體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。在滑動(dòng)絲杠的外螺母上連接導(dǎo)向桿，這樣可以對(duì)螺母起到導(dǎo)向作用，同時(shí)可以減少負(fù)載產(chǎn)生的附加彎矩對(duì)滑動(dòng)絲杠的影響，進(jìn)一步提高了機(jī)械手抓取時(shí)的抓取精度。 進(jìn)給絲杠的設(shè)計(jì) 當(dāng)機(jī)械手爪抓起工件時(shí)，絲杠的負(fù)載就由以下幾個(gè)部分組成：工件、手爪、驅(qū)動(dòng)氣缸、手爪與氣缸的連接套筒、俯仰電機(jī)、減速器、絲杠套杯與L型支架等組成?？紤]到實(shí)際的影響因素，可以估計(jì)出絲杠的真實(shí)負(fù)載約為F=230N。大徑d1=39mm,中徑d2=27mm,小徑d3=23mm,螺距Ｐ＝６ｍｍ．螺桿材料為４５鋼，螺母材料為ＺＣｕＳｎ５Ｐｂ５Ｚｎ５，高度Ｈ＝６００ｍｍ．對(duì)所選的絲杠進(jìn)行驗(yàn)算：　?。病⒆赃m應(yīng)控制系統(tǒng)：當(dāng)外界條件變化時(shí)，為保證所要求的品質(zhì)或?yàn)榱穗S著經(jīng)驗(yàn)的積累而自行改善控制品質(zhì)，其過程是基于操作機(jī)的狀態(tài)和伺服誤差的觀察，再在調(diào)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(yùn)動(dòng)程序，而是要求在運(yùn)動(dòng)過程中根據(jù)所獲得周圍狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)確定控制作用。其構(gòu)成框圖如圖３所示。４．２ 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)４．２．１ 控制系統(tǒng)方案分析控制系統(tǒng)通常是指在復(fù)雜的條件下，將預(yù)定的控制目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)槠谕臋C(jī)械運(yùn)動(dòng)。 搬運(yùn)機(jī)器人的手部、小臂、大臂的動(dòng)作都是通過控制系統(tǒng)來控制的，所以控制系統(tǒng)是搬運(yùn)機(jī)器人的重要組成部分，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)而言至關(guān)重要。４．２．２ 控制系統(tǒng)特點(diǎn)１、編程方法簡(jiǎn)單 可編程控制器的梯形圖語言程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖語言程序和調(diào)試程序比設(shè)計(jì)和調(diào)試?yán)^電器控制系統(tǒng)所花的時(shí)間要少得多。配以各種組件就可以靈活的組成各種規(guī)模和不同要求的控制系統(tǒng)。一般無故障的時(shí)間數(shù)已經(jīng)達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，可以應(yīng)用于有強(qiáng)干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。４、可靠性高 繼電接觸器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸電，連線復(fù)雜，各觸點(diǎn)在吸合和斷開時(shí)容易受到電弧的損傷，所以壽命多，工作可靠性差，而可編程控制器以軟件代替硬件，許多繼電器的觸點(diǎn)和繁雜的連線可以用程序來實(shí)現(xiàn)，大量開關(guān)動(dòng)作可以用無觸電的電子電路來完成，因此壽命長(zhǎng)，可靠性大大的提高。通?？删幊炭刂破鞫加凶栽\斷、故障報(bào)警、故障顯示的功能，便于操作和維修人員檢查，可以較容易的通過更換模塊插件來迅速排除故障。４．３ 機(jī)器人的控制系統(tǒng)方案確定 本次控制系統(tǒng)采用的方案是PLC+交流伺服系統(tǒng)。近年來交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了飛速發(fā)展，它不僅能克服了直流伺服電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上存在的電刷維護(hù)困難、造價(jià)高、壽命短、應(yīng)用環(huán)境受限制等缺點(diǎn)，同時(shí)又發(fā)揮了交流伺服電動(dòng)機(jī)堅(jiān)固耐用、經(jīng)濟(jì)可靠及動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)。完整的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：伺服控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電動(dòng)機(jī)以及至少一個(gè)檢測(cè)元件，所有這些部件都在一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)中運(yùn)行：驅(qū)動(dòng)器接收控制控制器的指令信息，然后將電流送給電動(dòng)機(jī)，通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成扭矩，然后帶動(dòng)負(fù)載；檢測(cè)元件測(cè)量負(fù)載位置（角度、直線位移）、速度、加速度等參數(shù)，輸入控制器實(shí)現(xiàn)指令信息值與實(shí)際位置的值比較，然后通過閉環(huán)控制是實(shí)際位置值和指令信息值保持一致。 PLC是要對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，控制機(jī)器人對(duì)工件的抓取。PLC接受機(jī)器人的各種工作狀態(tài)信息等內(nèi)容。 在機(jī)器人控制系統(tǒng)中，提供了搬運(yùn)工作模式（運(yùn)行、示教等）設(shè)置。通過這些控制端口PLC可以對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行上述的控制，同時(shí)也提供了搬運(yùn)機(jī)器人所處的運(yùn)行模式。PLC就能獲知機(jī)器人的搬運(yùn)基本狀態(tài)。系統(tǒng)的配置圖如圖44所示：MC的控制面板主要有LED指示器、單元號(hào)設(shè)置開關(guān)，X/Y軸和Z/U軸連接器、I/O連接器、示教盒連接器、MPG連接器等組成。CS1ＭＣ４２１占用５０個(gè)字。２）示教盒連接器　　用于連接示教盒。5 結(jié)論與展望 搬運(yùn)機(jī)器人在工業(yè)機(jī)器人的領(lǐng)域中扮演著非常重要的角色，本次設(shè)計(jì)的主要目的是圍繞實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，設(shè)計(jì)與實(shí)地環(huán)境相符的搬運(yùn)機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)輸送線出貨臺(tái)上的工件到AGV小車上的搬運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)工件的傳送和運(yùn)輸這一環(huán)節(jié)的自動(dòng)化操作。 在手抓的設(shè)計(jì)中可以把手爪設(shè)計(jì)稱可以替換的具有通用性的手爪，這樣可以在搬運(yùn)不同類型的工件時(shí)只需要更換機(jī)械手的手指，從而拓展了機(jī)器人的應(yīng)用范