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2008-10-26 | 多自由度机械手及其控制系统设计

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目  录
设计总说明 I
introduction II
1  前言 1
1.1 工业机械手概述 1
1.2 机械手的组成和分类 1
1.2.1机械手的组成 1
1.2.2 机械手的分类 3
1.3 国内外发展状况 5
2 工业机器人的总体设计 6
2.1机械手的设计分析 6
2.2.1 设计要求 6
2.2.2 总体方案拟定 6
2.2.3 机械手主要技术性能参数 7
3 机械手的机械系统设计 8
3.1 机械手的运动系统分析 8
3.1.1 机械手的运动概述 8
3.2机械手的执行机构设计 10
3.2.1  末端执行机构设计 10
3.2.3  腰部和基座设计 15
3.3 机械手的机械传动装置的选择 21
3.3.1  滚珠丝杠的选择 21
3.3.2  谐波齿轮的选择 23
4 机械人的计算机控制系统概述 24
4.1 机械人控制系统的特点及对控制功能的基本要求 24
4.2 计算机控制系统的设计方案 24
4.3 硬件电路的组成 25
4.4 电路接口说明 25
5 工业机器人运行时应采取的安全措施 27
5.1 安全要求 28
5.2实施方法 28
鸣  谢 29
参考文献 30


 设计总说明
 本文简要地介绍了工业机器人的概念,机械械手的自由度和座标型式, 国外的发展状况,机械手的组成和分类,控制系统的特点及工作过程。
 本文对机械手进行了总体方案设计,确定了机械手的座标型式和自由度,确定了机械手的技术参数。同时,按照搬运工件的要求设计了机械手的内撑连杆杠杆式夹持器,设计了机械手的整体结构。并根据实际的工作要求确定三自由度圆柱坐标型机械手,其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。利用步进电机驱动和谐波齿轮传动来实现机器人的旋转运动,利用另一台步进电机驱动滚珠丝杠旋转,从而使与滚珠丝杠螺母副固连在一起的手臂实现上下运动,其手臂的伸缩运动由液压缸驱动,整个机械手通过两个直线方向和一个旋转方向,实现工件的搬运工作,本文对机械手的机械结构进行了详细的设计。并对整个设计工作较全面的介绍和总结。
 本文还对机械手的计算机控制系统进行设计,所设计的可编程控制器控制系统主要是针对工业机器人的控制。可编程控制器是通过软件来实现控制的,只需改变软件就可以实现不同的控制要求。
 关键词:三自由度;圆柱坐标;工业机器人; 机械手;控制系统。
 
 introduction
 This article briefly introduced the industry robot concept, freedom of the cylindrical and the grid reference pattern, overseas development condition, manipulator's composition and classification, control system characteristic and work process.
 This article has carried on the overall plan design to the manipulator, had determined manipulator's grid reference pattern and the degree of freedom, have determined manipulator's technical parameter. At the same time, designed manipulator's in according to the transporting work piece request to support the connecting rod release lever type screw clamp, has designed manipulator's overall construction. And the basis actual work requirement determined three degrees of freedom circular cylindrical coordinate molding he cylindrical, its work direction is two straight lines directions and a hand of rotation. Realizes the robot rotary motion using Step Motor machine actuation and the overtone gear drive, uses another tablecloth Step Motor actuation ball bearing guide screw to revolve, thus causes with the ball bearing guide screw nut vice- solid company at the together arm realization the vertical motion, his/her the arm expansion and contraction movement actuates by the hydraulic cylinder, the entire manipulator through two straight lines directions and a hand of rotation, the realization work piece transporting work, this article has carried on the detailed design to manipulator's mechanism. And works a more comprehensive introduction to the entire design and the summary.
 This article also carries on the design to manipulator's computer control system, designs the programmable controller control system mainly is aims at the industry robot the control. The programmable controller is realizes the control through software, only must change software to be allowed to realize the different control request.
 Keywords: degrees of freedom ;cylindrical ;Industrial robot ;manipulator;control system。

 

 参考文献
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[8]吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京:高等教育出版社,2002.
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[10]张铁,谢存禧.机器人学[M].广州:华南理工大学出版社,2001.
[11]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京:高等教育出版社,1997.
[12]何立民.单片机高级教程:应用与设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000.

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