機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)

1、機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第1頁(yè)目錄1立項(xiàng)依據(jù)2創(chuàng)新點(diǎn)3研究?jī)?nèi)容4研究路線 4.1機(jī)械個(gè)別 4.1.1機(jī)械手分類 4.1.2機(jī)械手接口 4.2控制個(gè)別 4.2.1步進(jìn)電機(jī)選取 4.2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 4.2.3主控系統(tǒng)選擇 4.2.4傳感器融合 4.2.5傳感器信息處理5項(xiàng)目可行性分析6經(jīng)費(fèi)預(yù)算7項(xiàng)目任務(wù)規(guī)劃8參考文件機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第2頁(yè)立項(xiàng)依據(jù) 機(jī)器人競(jìng)賽是多年來國(guó)際上快速開展起來機(jī)器人技術(shù)反抗活動(dòng)，縱觀近幾年機(jī)器人競(jìng)賽，機(jī)器人比賽任務(wù)最終完成好壞都取決于抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于抓取機(jī)構(gòu)這個(gè)別，因每年比賽主題不一樣，參賽機(jī)器人在這方面設(shè)計(jì)也是年年都在不停許多重復(fù)工作，而且因?yàn)閷W(xué)生

2、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足造成了每年都見面臨許多類似瓶頸問題。 本課題意在對(duì)機(jī)器人競(jìng)賽中可能用到抓取系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，研究各個(gè)抓取機(jī)構(gòu)性能及參數(shù)，為以后競(jìng)賽機(jī)器人抓取系統(tǒng)設(shè)計(jì)做技術(shù)參考同時(shí)設(shè)計(jì)出抓取系統(tǒng)與機(jī)器人其它模塊接口。機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第3頁(yè)創(chuàng)新點(diǎn)1.對(duì)于競(jìng)賽機(jī)器人可用抓取機(jī)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，可縮短整個(gè)機(jī)器人設(shè)計(jì)和制作周期，同時(shí)也節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力。2.夾持機(jī)構(gòu)優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)。3.機(jī)械手與機(jī)器人本體之間接口模塊化設(shè)計(jì)。機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第4頁(yè)研究?jī)?nèi)容1.研究各種夾持機(jī)構(gòu)，最終完成智能機(jī)械手機(jī)械本體制作。2.研究各個(gè)抓取機(jī)構(gòu)性能及參數(shù)，為以后競(jìng)賽機(jī)器人抓取系統(tǒng)設(shè)計(jì)做技術(shù)參考。3.設(shè)計(jì)出抓取系統(tǒng)與機(jī)

3、器人其它模塊接口4.整合優(yōu)化不一樣特點(diǎn)機(jī)械手，進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第5頁(yè)研究路線（機(jī)械個(gè)別） 機(jī)械手種類有很各種類型，不過怎樣對(duì)比賽中可能用到抓取系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，還需在種類上進(jìn)行細(xì)分并進(jìn)行匯總，最終進(jìn)行創(chuàng)新性研究設(shè)計(jì)。機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第6頁(yè)鉗爪式機(jī)械手1.回轉(zhuǎn)式這種手爪是當(dāng)前使用最廣泛一個(gè)，當(dāng)手爪抓緊和松開工件時(shí)，做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)被夾持物體大小改變時(shí)，要調(diào)整手爪位置才能保持物體位置不變 。 機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第7頁(yè)鉗爪式機(jī)械手2.移動(dòng)式當(dāng)手爪抓緊和松開工件時(shí)，只做平移運(yùn)動(dòng)，姿態(tài)不變，但夾持空間減小，因?yàn)閵A持過程摩擦力過大，產(chǎn)生一定彈性變形，積聚彈性變形能量將是爪松開時(shí)候產(chǎn)生不確

4、定偏移。機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第8頁(yè)吸盤式機(jī)械手吸盤式機(jī)械手適合用于有較高位姿精度要求曲面物件自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和精密裝配機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第9頁(yè)托持式機(jī)械手對(duì)于重量大工件，能夠降低推進(jìn)手爪動(dòng)力。同時(shí)能夠提升搬運(yùn)過程穩(wěn)定性。機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第10頁(yè)關(guān)節(jié)式機(jī)械手關(guān)節(jié)式機(jī)械手主要用途是抓一些不一樣尺寸工件，能夠做成三爪式或其它形狀，但結(jié)構(gòu)和控制較復(fù)雜機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第11頁(yè)機(jī)械手與其它模塊接口機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第12頁(yè)控制個(gè)別 1.步進(jìn)電機(jī)2.主控系統(tǒng)選擇3.傳感器融合4.傳感器信息處理機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第13頁(yè)1.步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。包含反應(yīng)式步

5、進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第14頁(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主要取決于電動(dòng)機(jī)功率和電機(jī)固有步距角（它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)角度）大小。詳細(xì)方案將依據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)械手抓取能力選擇適當(dāng)步進(jìn)電機(jī)。機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第15頁(yè)2.主控系統(tǒng)選擇傳統(tǒng)51單片機(jī)接口較少，主頻低，功耗大，編程操作復(fù)雜，且不適合構(gòu)建多CPU體系結(jié)構(gòu)ARM系列處理器是當(dāng)前應(yīng)用很廣32位CPU，在工控、通信、機(jī)電、儀表、機(jī)器人等很多領(lǐng)域使用，含有強(qiáng)大處理性能和速度，豐富接口集成在芯片中，加入嵌入式操作系統(tǒng)后性能更能夠充分有效發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)，是主

6、控CPU優(yōu)先選擇。機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第16頁(yè)3.傳感器融合角位移傳感器用于機(jī)器人與被抓取物之間角度定位。 壓力傳感器用于機(jī)械手臂抓取應(yīng)力大小檢測(cè)。還有可能用到傳感器包含空間定位陀螺儀、巡線紅外傳感器，限位光電對(duì)管及靠近開關(guān)等。機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第17頁(yè)4.傳感器信息處理怎樣將各路傳感信息匯總而且分步處理，設(shè)計(jì)所選取通信方式和通信協(xié)議綜合應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)高精度檢測(cè)與控制技術(shù)應(yīng)用機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第18頁(yè)項(xiàng)目可行性分析1.已經(jīng)學(xué)習(xí)過三維制圖軟件Solidworks和仿真軟件ADAMS，依據(jù)往屆機(jī)器人比賽，從技術(shù)理論方面分析方案能夠完成。2.已經(jīng)完成單片機(jī)課程學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，正在學(xué)習(xí)步進(jìn)電機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)總線等

7、課程，依據(jù)理論基礎(chǔ)能夠經(jīng)過方案。3.競(jìng)賽機(jī)器人發(fā)展需要一個(gè)模塊化抓取機(jī)構(gòu)，咱們應(yīng)該盡可能降低制作成本，從實(shí)際應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)支出方面分析方案可行機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第19頁(yè)經(jīng)費(fèi)預(yù)算文件檢索及辦公用具費(fèi) 1000元 試驗(yàn)材料購(gòu)置及電機(jī)購(gòu)置 6000元廠機(jī)械加工費(fèi) 元累計(jì) 9000元 機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第20頁(yè)時(shí)間任務(wù)計(jì)劃4月6月開題，文件檢索和理論學(xué)習(xí)7月9月 10月12月方案設(shè)計(jì)和論證三維設(shè)計(jì)和建模1月4月進(jìn)行實(shí)體制作和試驗(yàn)，結(jié)題答辯項(xiàng)目任務(wù)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì)第21頁(yè)參考文件【1】徐小云，顏國(guó)正，閆小雪.油氣管道檢測(cè)機(jī)器人.上海交通大學(xué)報(bào).11【2】費(fèi)仁元，張慧慧，機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析【3】何發(fā)昌，邵遠(yuǎn)，多功效機(jī)器