搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

..搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一局部：題目設(shè)計(jì)要求。一、搬運(yùn)機(jī)械手功能示意圖ABAB工件SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6夾緊松開(kāi)二、根本要求與參數(shù)本作業(yè)要求完成一種二指機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該機(jī)械手采用二指夾持構(gòu)造，如圖1所示，機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾持、搬運(yùn)、放置等操作。以?shī)A持圓柱體為例，要求設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及控制流程。機(jī)械手通過(guò)升降、左右回轉(zhuǎn)、前后伸縮、夾緊及松開(kāi)等動(dòng)作完成工件從位置A到B的搬運(yùn)工作，具體操作順序：逆時(shí)針回轉(zhuǎn)(機(jī)械手的初始位置在A與B之間)—>下降—>夾緊—>上升—>順時(shí)針回轉(zhuǎn)—>下降—>松開(kāi)—>上升，機(jī)械手的工作臂都設(shè)有限位開(kāi)關(guān)SQi。設(shè)計(jì)參數(shù)：〔1〕抓重:10Kg〔2〕最大工作半徑：1500mm〔3〕運(yùn)動(dòng)參數(shù)：伸縮行程：0-1200mm；伸縮速度：80mm/s；升降行程：0-500mm；升降速度：50mm/s回轉(zhuǎn)圍：0-1800控制器要求：〔1〕在PLC、單片機(jī)、PC微機(jī)或者DSP中任選其一；〔2〕具備回原點(diǎn)、手動(dòng)單步操作及自動(dòng)連續(xù)操作等根本功能。三、工作量〔1〕驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)及部件的選擇；〔2〕二指夾持機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算；〔3〕總體控制方案及控制流程的設(shè)計(jì)；〔4〕設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。四、設(shè)計(jì)容及說(shuō)明〔1〕機(jī)械手工作臂及機(jī)身驅(qū)動(dòng)部件的選擇及設(shè)計(jì)，需設(shè)計(jì)出具體的驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)方案，畫(huà)出方案原理框圖。〔2〕末端夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，該構(gòu)造需保證抓取精度高，重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能力。設(shè)計(jì)應(yīng)包括確定夾持方案、計(jì)算夾持圍、計(jì)算夾緊力及驅(qū)動(dòng)力，完成夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖?！?〕控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括確定控制方案、核心功能部件的選擇、主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)原理、繪制控制流程框圖。第二局部：設(shè)計(jì)過(guò)程搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一機(jī)械手工作臂及機(jī)身驅(qū)動(dòng)部件的選擇及設(shè)計(jì)，需設(shè)計(jì)出具體的驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)方案，畫(huà)出方案原理框圖。1工作臺(tái)升降，機(jī)械手臂合及伸縮驅(qū)動(dòng)部件選用步進(jìn)電機(jī)，速度容易控制，位置精度高。蝸輪蝸桿局部，選擇普通異步電機(jī)。2傳動(dòng)方案：搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的傳動(dòng)分為四個(gè)局部：1〕旋轉(zhuǎn)臺(tái)的升降局部傳動(dòng)：電機(jī)M1提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)螺桿，變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為升降臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。圖1工作臺(tái)升降傳動(dòng)2〕旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)局部傳動(dòng)：此為上圖的A局部，正視A如下列圖所示。電機(jī)M2提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖2工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)局部傳動(dòng)方案3〕機(jī)械手臂的伸縮局部傳動(dòng)：此為上圖的B局部，從S向看B如下列圖所示。電機(jī)M3提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)螺桿，變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為機(jī)械手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)。圖3機(jī)械手臂伸縮局部的傳動(dòng)方案4〕機(jī)械手的加持局部傳動(dòng)：此為上圖的C局部，正視C如下列圖所示。電機(jī)M4提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)螺桿，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的夾持動(dòng)作，詳見(jiàn)圖夾持機(jī)構(gòu)圖圖4機(jī)械手合局部的傳動(dòng)方案二末端夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，該構(gòu)造需保證抓取精度高，重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能力。設(shè)計(jì)應(yīng)包括確定夾持方案、計(jì)算夾持圍、計(jì)算夾緊力及驅(qū)動(dòng)力，完成夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。圖5夾持構(gòu)造1夾持方案：采用二指夾持機(jī)構(gòu)，機(jī)械手的開(kāi)與合依靠螺桿的旋進(jìn)與旋出〔見(jiàn)下列圖〕。計(jì)算夾持圍：當(dāng)機(jī)械手完全閉合式，中間夾持局部能夠夾持的圓柱直徑為48mm圖6搬運(yùn)機(jī)械手夾持構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程：L=48mm，角度QUOTE，故故R=24mm，直徑D=48mm。由下列圖可知，最大夾持圍式中s為螺桿與機(jī)械手臂之間連桿的長(zhǎng)度。圖7搬運(yùn)機(jī)械手受力圖計(jì)算夾緊力：夾緊力的大小與所夾持的工件重量有關(guān)。這里給出夾持工件的摩擦系數(shù)QUOTE。圖8搬運(yùn)機(jī)械手受力示意圖設(shè)QUOTE與連桿間的夾角為QUOTE，QUOTE與螺桿間的夾角為QUOTE，那么QUOTE=，那么選擇螺桿的摩擦角QUOTE，螺旋升角λ，那么驅(qū)動(dòng)力三控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括確定控制方案、核心功能部件的選擇、主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)原理、繪制控制流程框圖?？刂品桨福阂詥纹瑱C(jī)為核心，讀取限位開(kāi)關(guān)信息，根據(jù)限位開(kāi)關(guān)信息，來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)真?zhèn)€過(guò)程的運(yùn)動(dòng)。關(guān)于最終回到初始位置的方案設(shè)計(jì)：在初始位置處設(shè)定一個(gè)限位開(kāi)關(guān)SQ01，SQ02，當(dāng)按下完畢鍵后，才起作用。當(dāng)操作者按下完畢鍵后，單片機(jī)控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至接觸SQ01；升降電機(jī)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直至接觸SQ02；機(jī)械手閉合，最終系統(tǒng)斷電，復(fù)