1315-機器人五自由度機器人結構設計

1315-機器人五自由度機器人結構設計,機器人,自由度,結構設計 2005 年 3 月 14 日 星期一為順利完成畢業(yè)設計，對社設計的題目的狀況有了個大概的了解，我所設計的題目是：五自由度教學演示機器人結構設計“首先應設計一個機器人結構部分，其可以實現(xiàn) 5 個自由度的運動，同時實現(xiàn)這些運動達到教學演示的目的。今天我參閱了相關的資料，對機器人的結構組成有了個大概的了解，在次做簡單的概述，通俗點講所謂的機器人就是為了滿足人類的需要，用一種機械裝置，按照人的意愿，實現(xiàn)一些運動代替人的勞動，類似人的手，當然我們著眼與機能方面，沒有限定在要與人的手相同。機器人作為一個系統(tǒng)，其組成有機械手，末端執(zhí)行器，驅動器、傳感器、 處理器及相關軟件組成。 ，通過參閱這些資料，對機器人歷史發(fā)展過程目前的狀況有了外大致的了解，對自己的設計有個很好的基礎。2005 年 3 月 15 日 星期二作為機器人的餓重要組成部分，機械手的作用可以說是十分重要的，今天通過參閱資料，了解了機械手的發(fā)展，它的作用日益被人民所認識其一：它能部分代替人的操作其二：它能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序和時間位置來完成工件的傳送和裝卸，從而大大的改善了勞動條件。顯著提高勞動生產率，加快實現(xiàn)工業(yè)機械化和自動化。通過對機械手的執(zhí)行機構的概括了解對設計過程中各個組成部分的布置及驅動件的布置有很大的益處，也為實習過程中有效快速學習總結提高了基礎。2005 年 3 月 16 日 星期三在對機械手執(zhí)行機構進行驅動時，常見的驅動方式有液壓、氣動、電動其中液壓驅動方式具有輸出力矩大運動平穩(wěn)，且速度較快易控制，定位精度高等一系列的優(yōu)點，但對油液的過濾和密封要求過高，而氣動驅動方式多用于具備壓縮空氣源的工廠，于液壓驅動相比，氣動的優(yōu)點有 1、壓縮空氣黏度小，容易達到高速2、利于工廠中集中供氣站，不必添家動力設備3、氣動元件工作壓力低，故制造要求低。結合自己所設計的題目，兩種驅動方式都不太適合，不適合教學演示的環(huán)境，待下次比較電動方式后在做選擇2005 年 3 月 17 星期四上次對液壓驅動、氣動做了比較，今天參閱相關的資料，對電動做個概述和比較電氣驅動是目前驅動應用最多的方式，其動力源簡單，無需配套使用，維修方便，便于計算機連接電驅動主要有兩種電機，步進電機伺服電機，步進電機易實現(xiàn)開環(huán)控制，但穩(wěn)定性差，且啟動頻率高時會產生丟步，多應用于精度不高的場合伺服電機是一種轉子的運動受輸入信號控制，做快速反映控制電機分為直流和交流。2005 年 3 月 18 日 星期五今天實習對直流伺服電機和交流伺服做了比較，總結如下：1、優(yōu)點（直流）1）相同座機時效率高2）機械特性好3）在直流系統(tǒng)中使用方便4）系統(tǒng)穩(wěn)定性技術比較簡單2、缺點1）接觸式直流電機的換向是對無線電的干擾2）有放大器漂移現(xiàn)象3）在交流系統(tǒng)中使用不方便4）電機的壽命受電刷的限制對兩種電機進行了比較，對在設計過程中的電機選擇有很大的幫助。2005 年 3 月 21 日 星期一比較上次直流伺服和交流伺服電機，結合本次設計內容，綜合考慮選用步進電機驅動。今天通過去工廠，電機生產的中了解到步進電機又稱脈沖電動機，是脈沖電信號轉換成角位移的轉化元件，沒輸入一個脈沖電信號，步進電機就轉動一個角度，它的角位移量與脈沖數(shù)成正比，速度與頻率成正比，在負載能力下，這些關系不因電源電壓環(huán)境的改變和變化，可以通過改變脈沖頻率來調速，反轉正轉等，鑒于這些特點，步進電動機在即人控制系統(tǒng)中應用廣泛。結合自己的題目，想想自己的各個自由度的運動采用步進電機驅動， （試想） 。2005 年 3 月 22 日 星期二今天在工廠里通過師傅門的介紹，得知步進電機應用十分的廣泛，對步進電機的原理有了個很好的了解，從原理可以知道，為使步進電機連續(xù)旋轉，必須有一個切換電路，按照不同的要求來控制繞組的輸入，也就是步進電機驅動器，它由邏輯序列發(fā)生器及規(guī)律驅動電路組成，即輸入脈沖通過環(huán)行分配器，在通過方大電路來驅動步進電機的運動。2005.3.23 星期三在設計思考中，為使各執(zhí)行部件運動，如使臂伸縮旋轉等基本操作時，傳動部分必不可少，今天參照各種資料對傳動方式進行了使用。機器人手部夾持器的重復定位精度是機器人設計中一個十分重要的指標。它的實現(xiàn)依靠兩方面因素：一是傳動鏈精度，二是伺服精度而對傳動系統(tǒng)而言，傳動鏈越短，運動的驅動越直接，則精度越高。但目前工業(yè)機器人都不是直接驅動的，必須有中間環(huán)節(jié)，工業(yè)機器人主要應用減速方法，是齒輪傳動，螺輪蝸桿傳動。以及絲桿螺母和滾珠絲桿減速等。齒輪傳動和螺輪蝸桿傳動減速有它的優(yōu)越性，且價格低廉，齒合間隙也可以調到很小，可以滿足重復定位的要求。滾珠絲杠具有減速比大，效率高等優(yōu)點，適用于把圓周運動轉換為直線運動，且不需要自鎖時沒，尤其適用于機器人大小臂的傳動。另外，還應考慮大小臂，重心位置變化后的平衡計算問題，用相應方法解決。2005.2.24 星期四實習期間，根據(jù)王老師的設計三點要求，結構簡單，自由度應具有代表性。易于教學演示，思考采用。常用臂部回轉，臂部伸縮，腕部升降，腕部回轉，手爪回轉五個自由度方向運動。2005.2.25 星期五結合上次的機構布局圖，對各部件的運動形式和傳動方式作出進一步說明。臂部回轉采用蝸輪蝸桿傳動。主要因為其所帶動的部件多，慣量大，所以轉數(shù)不 能帶高，選用 VT 筒減速機構，綜合考慮其能實現(xiàn)較大的傳動比，體積小，便于安裝臂部伸縮采用絲杠螺母傳動機構產生直線運動。腕部升降部分采用絲杠螺母傳動機構，用步進電機驅動，同時為減小腕及手部機構的重量所產生的傾覆力矩的作用。腕部回轉，因為要求重量輕，結構緊湊，可以采用電機直接驅動。2005.3.28 星期一結合資料今天我交接了工業(yè)機器人計算機控制一般分為兩級控制，即主——從控制方式。第一級，主控制計算機主要完成協(xié)調，管理，顯示，軌跡規(guī)劃，坐標變換，插補，編程控制再現(xiàn)其任務。第二級，計算機接收第一級傳來的位置指令，完成機器人各自由度運動控制。從控機主要有兩種形式，一種是 CPU 分時控制，由一個 CPU 按時間順序分別控制機器人各自由度運動，另一種是 CPU 并行控制形式。2005.3.29 星期二集合自己題目參閱書本機器人演示系統(tǒng)是為教學服務的，應能開設盡可能多的演示實驗還允許學習者以某種方式，輸入機器人的運動位置，控制機器人完成設想的動作，因此決定采用微軟伺服的點位控制方式，使學生對機器人控制有一個較全面的認識。而在控制策略上，采用開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結合的方式，這樣做能滿足實驗對系統(tǒng)的要求。2005.3.30 星期三在設計過程中，考慮的因素很多，其中經濟性十分重要，為降低成本，在控制策略上本實驗不必作太多的要求，因此電機選取和驅動電路的設計力求經濟簡單?？刂坪诵挠脝纹瑱C控制并努力使多的軟件功能代替硬件功能，基于同樣的因素，步進電機驅動器采用簡單實用的單電壓串電阻驅動。2005.3.31 星期四在機器人中，傳感器應用廣泛，而用于內部反饋控制，也用于感知與外部環(huán)境的相互作用。在機器人中，當連桿個關節(jié)運動時，傳感器例如電位器，編碼器，旋轉變壓器等將信號傳給控制器，由其[判斷各關節(jié)位置。在特殊情況下，傳感器還會具備人類所不具備的功能如放射性探測傳感器。本設計中用到位置傳感器，判斷運動位置以便于單片控制。2005.4.1 星期五通過這次實習，我覺得自己受益非淺，為畢業(yè)設計打下了基礎，在實習的同時考慮到整個設計應該考慮的問題，整體方案的確定，驅動類型的選擇，以至傳動部分各部分方式，如蝸輪蝸桿傳動，齒輪傳動等，對整個設計的完成打下了基礎，也是設計完成的保障。我會在原有的基礎上，繼續(xù)努力，高質量，按進度完成設計內容，在此感謝王老師在此期間的指導。