畢業設計-三自由度圓柱坐標工業機器人設計-資料下載頁

【導讀】在控制器的作用下，它執行將工件從一條流水線拿到另一條流水線這一。根據機器人的工作要求和結構特點，進行了機器人的總體設計，確。行了齒輪、軸和軸承的設計計算和校核。該機器人具有剛性好，位置精度高、運行。本文是對整個設計工作較全面的介紹和總結。下的一個具有人的外表，特征和功能的機器，是一種人造的勞力。工業機器人設想。50年代以后，美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱

　　

【正文】 如下的基本要求和特點。 實現對位姿、速度、加速度等的控制功能 在機器人的各類作業中，運動和控制方式主要有兩種。 1）點位控制方式（ PTP 控制） 這種控制方式考慮到末端執行器在運動過程中只在某些規定的點上進行操作，因此只要求末端執行器在目標點處保證準確的位姿以滿足作業質量要求。而對達到目標點的運動軌跡（包括移動的路徑和運動的姿態）則不作任何規定，這種控制方式易于實現，但不易達到較高的定位精度，適用于 上下料、搬運、點焊和在電路板上安插元件等只要求在目標點保持末端執行器準確的位姿的作業中。 2）連續軌跡控制方式（ CP 控制） 這種控制方式要求末端執行器嚴格按規定的軌跡和速度在一定精度要求內運動，以完成作業要求，這種必須保證機器人各關節連續、同步地實現相應的運動。這種連續軌跡運動，可看成是若干密集軌跡曲線。若設定的點足夠密，就能用點位控制的方法實現所需精度的連續軌跡運動。 存儲和示教功能 要使機器人具有完成預定作業的功能，須先將要完成的作業示教給機器人，這個操作過程稱為示教，將示教內容記錄下來，稱為 存儲。使工業機器人按照存儲的示教內容進行動作，稱為再現。所以工業機器人的動作是通過示教 — 存儲 — 再現的過程實現的。 對外部環境的檢測和感覺功能。 計算機控制系統的設計方案 控制系統采用二級計算機控制方式，選用 IBMPC， 80C51 系列 CPU。 第一級機擔負管理，示教編程，控制再現，軌跡正逆運算，機器人語言的編輯和編譯，通過串行通訊方式傳送給二級機做位置給定。第二級機負責位置伺服控制軟件的計算，位置檢測等工作，根據插補算出的各關節位置增量做位置給定。 遼寧科技大學本科生 畢業設計 第 26頁 一級機與示教盒通訊采用串行 RS232 接口，既接收示教盒信息，完成示教動作，又向示教盒發送信息，顯示示教情況。還可以連接軟驅， CRT 終端。 二級機接口電路將計算機輸出數字量轉換成相應的模擬量，驅動伺服控制系統，選用速度單元，伺服電機及光電編碼盤等伺服調速系統。 41 機器人控制系統框圖 硬件電路的組成 圖 41 是采用 MCS51 系列單片機組成的控制系統硬件電路原理圖。電路的組成如下： 主從 CPU 都采用 8031 芯片； 主從 CPU 各擴展程序存儲器 27256 一片，擴展數據存儲器 62256 一片； 主 CPU 擴展可編程串 行通信接口芯片 8251A 一片；可編程多功能接口芯片8155 一片；電平轉換芯片 MAX232 一片； 從 CPU 擴展可編程多功能接口芯片 8155 六片； D/A 轉換器 DAC0832 六片；運算放大器 μ A741 六片； PWM 功率放大器六片；光電編碼器六片； 地址鎖存器、譯碼器各兩片； 鍵盤電路，顯示電路； 光電編碼電路，功率放大電路； 報警電路，暫停、急停電路，復位電路； 遼寧科技大學本科生 畢業設計 第 27頁 5 工業機器人運行時應采取的安全措施 有些國家 已經頒布了關于機器人的安全法規和相應的規程，國際標準化奇跡人安全規 范（ ISO/TC184/SC2/WG3DP10218） 。在工業機器人的生產廠家，有嚴格的管理規定和技術保障體系。 在機器人應用工程中，要參照相關規程，規范以及工業機器人的說明資料，注意落實安全措施，杜絕機器人傷人以及其他事故。 安全要求 工業機器人能代替人在危險有害的環境中工作。但給人另一種危險，即機器人傷人事故、這是工業機器人安全管理的一個重要原則。此外，除了通用的安全規程外，還要注意工業機器人的特殊性，采取對應的對策 對工業機器人應用工程的安全要求如下幾點： 1. 必須為工業機器人和 周邊設備安裝安全護欄，以防止人靠近而造成傷害。工業機器人的動作范圍不應超越護欄。 2. 在護欄出入口的門上必須設置插拔式電接點開關，其插座有導線與控制系統的電路連接。只有拔下開關的插頭，才能進入相應的門。這是工業機器人及周邊設備停止運轉，并且將工業機器人鎖定示教模式 3. 在距操作者的地方設置緊急停止開關，按下此開關，工業機器人的相關設備立即停止運轉 4. 在人機結合部設置傳感器。當操作者在此處上，下料或裝卡找工作時，控制系統要有相應的安全對策 5. 在生產設備旁邊的顯著位置用大型指示燈表示生產系統的當前狀態，如運轉，調試，停止等 6. 設置工業機器人的作業原點，并在生產系統的操作盤上設置相應的指示燈，使操作者容易判斷工業機器人本體的位置狀況 7. 示教作業時降低工業機器人的運轉速度，并且要有另一個人專門監護，一旦發現異常應立即停機 實施方法 在工業機器人應用工程中，不僅要注意對人員的危險性，而且還要考慮包括工業機器人在內的設備的安全性。為此生產廠家在工業機器人及控制系統的軟硬件方面應盡量增加有關功能，以確保安全。例如，用軟極限的功能可設定工業機器人操作機的實際動作小于標稱最大的動作范圍。當控制點運動到極限位置時，工業機器人自動停止運轉 并報警，不會超越設定的區間。因此，可以將工業機器人 本體的動 遼寧科技大學本科生 畢業設計 第 28頁 作極限限制在實際作業的領域里。又如對于弧焊的應用，生產廠家可提供一種帶有碰撞傳感器的焊槍把持器，示教作業及再現運動時，一旦焊槍裝上共建或者其他物體時，工業機器人立即停機，為了確保工業機器人應用工程中的安全，逆序實施確保安全要求的具體措施。 遼寧科技大學本科生 畢業設計 第 29頁 結 論 我國機器人的研究和應用起步較晚，但是隨著國內外機器人的快速發展、社會需求的增大和技術的進步，我國的機器人技術會得到很快的提高。圓柱坐標機器人也會憑 借著結構簡單、完成任務多樣、操作方便、運動靈活等諸多優點從其他類型的機器人當中脫穎而出的 。 本次課題也是在這種背景下提出來的， 本次設計主要完成以下任務： 本次設計對機器人的工作任務進行分析、研究，從而找到解決問題的方法，進而來解決問題。 本次設計詳細的對機器人的末端執行器、手臂、腰部及機座進行了設計。對這些機構的設計 采用了計算機輔助設計，所有的二維圖都是在 Autocad 中繪制的，熟練的掌握了制圖軟件的基本功能。 本畢業設計由于時間有限，只是從基礎上入手，許多結構和程序停留在初步的設計階段 ， 未能 進行實驗檢驗。限于本人水平有限，許多方面都存在疏漏和不足之處，因此本設計僅僅是初步的設計，有待完善、優化。 遼寧科技大學本科生 畢業設計 第 30頁 致謝 本 次畢業設計 是在我的指導老師的親切關懷與細心指導下完成的。從課題的選擇到 設計 的最終 完成，老師始終都給予了細心的指導和不懈的支持，并且在耐心指導 設計 之余， 老師仍不忘拓展我們的 學術 視野，讓我們感受到了 知識 的美妙與樂趣。值得一提的是， 李世國 老師宅心仁厚，閑靜少言，不慕榮利， 有學者風范！ 對學生認真負責，在他的身上，我們可以感受到一個學者的嚴謹和務實，這些都讓我們獲益 菲淺，并且將終生受用無窮。畢竟 “經師易得，人師難求 ”，希望借此機會向老師表示最衷心的感謝！ 此外，本 次設計 最終得以順利完成，也是與 機電工程學 院其他老師的幫助分不開的，雖然他們沒有直接參與我的論文指導，但在開題時也給我提供了不少的意見，提出了一系列可行性的建議，在此向他們表示深深的感謝！ 最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養了我對中國傳統文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作 ，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！ 大學四 年的讀書生活在這個季節即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。 四 年 的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在 設計 即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染， 潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導 ,經由您悉心的點撥 ,再經思考后的領悟 ,常常讓我有 “山重水復疑無路 ,柳暗花明又一村 ”。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！ 同時也感謝學院為我提供良好的做畢業設計的環境。 感謝所有在畢業設計中曾經幫 助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。 在此衷心感謝 學校、學院各位老師 4 年來給我的教育和培養，特別要感謝李 世 遼寧科技大學本科生 畢業設計 第 31頁 國 老師在我的畢業設計期間給予的諸多指導。 遼寧科技大學本科生 畢業設計 第 32頁 參考文獻 [1] 吳宗澤 ,羅圣國 .機械設計課程設計手冊第二版 [M].北京 :高等教育出版社 ,1999. [2]廖念釗 ,莫雨松 ,李碩根 ,楊興駿 .互換性與技術測量第四版 [M].北京 :中國計量出版社 ,2021. [3]陳錦昌 ,劉就女 ,劉林 .計算機工程制圖 [M].廣州 :華南理工大學出 版社 ,1999. [4]馮辛安 ,黃玉美 ,杜君文 .機械制造裝備設計 [M].北京 :機械工業出版社 ,2021. [5]周伯英 .工業機器人設計 [M].北京 :機械工業出版社 ,1995. [6]濮良貴，紀名剛 .機械設計 [M].北京 :高等教育出版社 ,1995. [7]周開勤 .機器零件手冊 [M].北京 :高等教育出版社 ,1995 [8]龔振幫 .機器人機械設計 [M].北京 :電子工業出版社 ,1995. [9]吳宗澤 ,羅圣國 .機械設計課程設計手冊 [M].北京 :高等教育出版社 ,2021. [10]鄭堤 ,唐可洪 .機電一體化設計基礎 [M].北京 :機械工業出版社 ,1997. [11]楊曙東，何存興 .液壓傳動和氣壓傳動 [M].武漢：華中科技大學出版社，2021. [12]楊培元，朱福元 .液壓系統設計 [M].北京 :機械工業出版社 ,1995. [13]張鐵 ,謝存禧 .機器人學 [M].廣州 :華南理工大學出版社 ,2021. [14]吳振彪 .機電綜合設計指導 [M].北京 :人民大學出版社， 2021 [15]蔡春源 .機電液設計手冊 [M].沈陽：東北大學出版社， 1997. [16]哈爾濱工業大學理論力學教研室 .理論力學 [M].北京 :高等教育出版社 ,1997. [17]余達太 ,馬香峰 .工業機器人應用工程 [M].北京 :冶金工業出版社 ,2021. [18] 何立民 .單片機高級教程 :應用與設計 [M].北京 :北京航天航空大學出版社 ,2021.