自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人部分功能設(shè)計

42頁 18000字?jǐn)?shù)+論文說明書+任務(wù)書+11張CAD圖紙【詳情如下】

任務(wù)書.doc

升降機(jī)構(gòu).dwg

大臂.dwg

小臂.dwg

履帶裝配.dwg

底座.dwg

總裝配圖 A0.dwg

機(jī)械手支座.dwg

機(jī)械手裝配.dwg

機(jī)械手部.dwg

法蘭盤.dwg

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行走裝配圖.dwg

自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人部分功能設(shè)計

目 錄

第1章 緒論……………………………………………………………………  1

1.1 自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)器人概述……………………………………  3

1.2 自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)器人的歷史、現(xiàn)狀…………………………  4

1.3 自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)器人的發(fā)展趨勢……………………………  5

第2章 自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)器人機(jī)械手的設(shè)計……………………………5

2.1自由度及關(guān)節(jié)……………………………………………………………6

2.2 基座及連桿……………………………………………………………  7

2.2.1 基座……………………………………………………………… 8

2.2.2 大臂………………………………………………………………9

2.2.3 小臂……………………………………………………………… 10

2.3 機(jī)械手的設(shè)計……………………………………………………………12

2.4 驅(qū)動方式…………………………………………………………………13

2.5 傳動方式…………………………………………………………………14

2.6 制動器……………………………………………………………………15

第3章 控制系統(tǒng)硬件……………………………………………………………16

 3.1 控制系統(tǒng)模式的選擇……………………………………………………17

3.2 控制系統(tǒng)的搭建………………………………………………………18

3.2.1 工控機(jī)……………………………………………………………19

3.2.2 數(shù)據(jù)采集卡………………………………………………………20

3.2.3 伺服放大器……………………………………………………21

3.2.4 端子板……………………………………………………………22

3.2.5電位器及其標(biāo)定…………………………………………………22

3.2.6電源………………………………………………………………23

第4章 控制系統(tǒng)軟件…………………………………………………………24

4.1預(yù)期的功能……………………………………………………………25

4.2 實(shí)現(xiàn)方法……………………………………………………………26

4.2.1實(shí)時顯示各個關(guān)節(jié)角及運(yùn)動范圍控制 ……………………26

4.2.2直流電機(jī)的伺服控制……………………………………………27

4.2.3電機(jī)的自鎖………………………………………………………28

4.2.4示教編程及在線修改程序………………………………………29

4.2.5設(shè)置參考點(diǎn)及回參考點(diǎn)…………………………………………30

第5章 總結(jié)………………………………………………………………………32

5.1 所完成的工作…………………………………………………………33

5.2 設(shè)計經(jīng)驗(yàn)………………………………………………………………35

5.3 誤差分析………………………………………………………………36

5.4 可以繼續(xù)探索的方向………………………………………………… 40

致 謝………………………………………………………………………………41

參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………  42

摘 要

從第一臺機(jī)器人誕生至今，機(jī)器人的制造和發(fā)展已走過了半個多世紀(jì)的歷程，全球工業(yè)機(jī)器人的裝機(jī)量已超過百萬臺，形成了一個巨大的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。同時，非制造業(yè)用機(jī)器人近幾年也發(fā)展迅速，并逐步向?qū)嵱没l(fā)展。機(jī)器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不斷提高，而機(jī)器人的制造成本和價格卻不斷下降。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的潛力非常巨大，值得強(qiáng)調(diào)的是，“機(jī)器人產(chǎn)業(yè)”應(yīng)該是“機(jī)器人技術(shù)”產(chǎn)業(yè)，或者叫機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。正如IT產(chǎn)業(yè)不僅限于PC一樣，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也包括所有與機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)化大背景的驅(qū)動下，不久以后，未來機(jī)器人的發(fā)展水平將會得到飛躍性的提升。

機(jī)器人工程技術(shù)與人性化技術(shù)的共同發(fā)展，使得更多的機(jī)器人“德才兼?zhèn)洹?，它們將會像人們想象中的機(jī)器人那樣更接近于人類。目前已經(jīng)比較成熟的機(jī)器人研究領(lǐng)域，使得科學(xué)家的研究方向不再像90年代初期那樣隨波逐流，更多創(chuàng)意化的設(shè)計理念被融入到了機(jī)器人的研究和制造中。

在未來高精度的產(chǎn)業(yè)機(jī)器人，高感知能力的家用機(jī)器人，以及虛擬仿真技術(shù)的研究型機(jī)器人將會逐步融入到人類社會的方方面面。 也許在未來的某一天，在大街上密布的機(jī)器人大軍將不再是科幻作品中的鏡頭。究竟機(jī)器人能有怎樣的發(fā)展呢，下面就和大家一起來展望機(jī)器人技術(shù)的未來。

在當(dāng)今社會中，機(jī)器人已被廣泛的運(yùn)用到每一個領(lǐng)域，如建筑、醫(yī)療、采礦、核能、農(nóng)牧漁業(yè)、航空航天、水下作業(yè)、救火、環(huán)境衛(wèi)生、教育、娛樂、辦公、家用等方面，有時它在極其惡劣的條件下工作，做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，它不僅給人們留下了良好的工作條件，而且給社會帶來了巨大的財富。

關(guān)鍵詞:  機(jī)器人  機(jī)構(gòu)  制動裝置    

Abstract

Birth date from the first robot, robot manufacturing and development has gone through the course of half a century, the global installed base of industrial robots have been more than a million units to form a giant robot industry. Meanwhile, the non-manufacturing industry has developed rapidly in recent years, robots, and gradually to practical development. Robot manufacturing level, control the speed and control accuracy, reliability continue to improve the robot's manufacturing costs and prices have been declining. Huge potential in the robotics industry, is worth emphasizing that, "the robotics industry" should be "robot technology" industries, or call the robotics industry. As the IT industry is not only limited to the PC like robots and robot industry also includes all technology-related industries in the industry, driven by the background of the near future, the future level of development of the robot will be a leap of improvement.

Robot Engineering Technology and the common development of human technology, making more robots "ability and political integrity," they would be like people think of robots as closer to human beings. Is now relatively mature field of robotics, making the research of scientists no longer the early 90s as drift, more creative design concepts are integrated into the research and manufacture of robots.

High-precision industrial robots in the future, high perception of domestic robots, and virtual simulation technology for robots will be gradually integrated into all aspects of human society. Perhaps someday in the future, in the street will no longer clouds the robot army of the lens of science fiction works. What kind of development of the robot can have it, and everyone will work together following outlook for robot technology in the future.

In today's society, robots have been widely applied to every area, such as construction, medical, mining, nuclear energy, agriculture and animal husbandry fishery, aerospace, underwater operations, fire, sanitation, education, entertainment, office, home, etc. side, sometimes it is working under extremely harsh conditions, do certain monotony, frequent and repetitive for a long time job, which not only left people with good working conditions, and has brought great wealth.

Key words：  robot   mechanism   Brake

第1章 緒論

1.1 自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)器人概述   

搬運(yùn)機(jī)器人不但能夠代替人的某些功能,有時還能超過人的體力能 力.可以24小時甚至更長時間連續(xù)重復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn);還可以承受各種惡劣環(huán)境. 因此,搬運(yùn)機(jī)器人是人體局部功能的延長和發(fā)展. 21世紀(jì)是敏捷制造的時代,搬運(yùn)機(jī)器人在敏捷制造系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛. 這種機(jī)器入作為柔性制造單元中最重要的柔性工具之一,它可 以安裝在中央刀庫中.實(shí)現(xiàn)刀具交換;也可以安裝在夾具站,實(shí)現(xiàn)夾具的 交插或移動機(jī)床主軸箱體.雖然使用搬運(yùn)機(jī)器人可以減少隨行工作臺和托 盤的動作,使得制造業(yè)自動化系統(tǒng)中的物料,運(yùn)儲子系統(tǒng)更加靈活,但是一般工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人只是固定在基座上的操作臂,只能在特定的工作空間內(nèi)執(zhí)行操作任務(wù),這明顯是對柔性制造單元柔性產(chǎn)生的限制. 分析制造業(yè)自動化系統(tǒng)的物料,運(yùn)儲子系統(tǒng)的構(gòu)成可知,這一子系統(tǒng) 一般由毛坯與刀具準(zhǔn)備工作站,傳送帶,有軌小車,自動導(dǎo)向小車,自動 化倉庫,搬運(yùn)機(jī)器人,托盤站等組成.傳輸帶主要是從傳統(tǒng)的機(jī)械式自動 線發(fā)展而來的,現(xiàn)在應(yīng)用仍較普遍,可靠性,高制造成本低是其主要優(yōu)點(diǎn). 運(yùn)輸小車的結(jié)構(gòu)變化發(fā)展很快,形式也多式多樣.大體上可以分為無軌和有軌兩大類.有軌小車有的采用地軌,像火車的軌道一樣.也有的采用無軌,或稱高架軌道,即是把運(yùn)輸小車吊在兩條高架軌道上移動.無軌小車, 又因?yàn)樗膶?dǎo)向方法的不同,而分為有線導(dǎo)向,磁性導(dǎo)向,激光導(dǎo)向和無線電遙控等多種形式.自動物流系統(tǒng)的發(fā)展初期,多采用傳送帶及有軌小車,隨著控制技術(shù)的成熟,采用自動導(dǎo)向的無軌小車越來越多. 自動導(dǎo)向小車主要是指將導(dǎo)向軌道理設(shè)在地面之下,由小車自動識別 軌道的位置并按照中央計算機(jī)的指令在相應(yīng)的軌道上運(yùn)行的無軌小車.這 種自動導(dǎo)向小車系統(tǒng)主要由運(yùn)輸小車,地板設(shè)備及系統(tǒng)控制器等三部分組 成,本身具有較高的柔性,只要改變一下導(dǎo)向程序就可以很容易地改變修 『E和擴(kuò)充移動路線. 無論搬運(yùn)機(jī)器人操作臂還是自動導(dǎo)向小車,功能太過單一.不利于自 動化系統(tǒng)的集成,且兩種設(shè)備的缺陷已經(jīng)很難通過自身的改進(jìn)來彌補(bǔ).而如果將搬運(yùn)機(jī)器人加載到自動導(dǎo)向小車上,或者說是將減少了機(jī)械自由度 數(shù)目同時縮短了連桿長度的串聯(lián)機(jī)構(gòu)操作臂加載在移動載體上,則會減少物料,運(yùn)儲子系統(tǒng)的工作環(huán)節(jié),增加這一子系統(tǒng)的流暢程度,提高制造業(yè) 自動化系統(tǒng)的靈活性.

起來，末端誤差可能會較大，并且重復(fù)精度不夠。

     下面簡要分析一下誤差的來源：

（1） 工作臺、基座的上下表面平行度誤差，腰關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的垂直度誤差，以及其它關(guān)節(jié)之間的平行度誤差

（2） 齒輪、軸承的間隙，齒形帶的變形不均勻

（3） 裝配誤差

（4） 各關(guān)節(jié)軸的回轉(zhuǎn)誤差，各連桿的受力變形誤差；

（5） 運(yùn)行時，機(jī)械部分的振動

（6） 電位器的滑動噪聲，以及電源的不穩(wěn)定都會導(dǎo)致反饋電壓的不準(zhǔn)確

（7） 用程序?qū)崿F(xiàn)制動不如機(jī)械制動裝置反應(yīng)快

5.4 可以繼續(xù)探索的方向

（1） 對于本文中的示教編程部分，將程序稍作修改，就能實(shí)現(xiàn)對示教程序的保存和離線修改，進(jìn)而也容易實(shí)現(xiàn)離線編程。

（2） 可以用Opengl或者ADAMS訂作一個虛擬場景，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛擬示教編程，這樣會更加安全和方便。當(dāng)然手工編寫的程序代碼也可以在此虛擬場景中運(yùn)行，以驗(yàn)證其合理與否。

（3） 通過虛擬場景和網(wǎng)絡(luò)，也可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。

（4） 還可以嘗試在原有實(shí)驗(yàn)平臺上加上視覺反饋。

（5） 控制界面如果用LabView設(shè)計，可能會更方便些。

（6） 通過進(jìn)一步完善控制方式和控制結(jié)構(gòu)，可以將控制系統(tǒng)的軟件嵌入到嵌入式系統(tǒng)上去。

致 謝

    本次畢業(yè)設(shè)計，是老師考慮到學(xué)生日后的研究方向而特意為我安排的。通過這次訓(xùn)練，提高了自己的動手能力、設(shè)計能力和編程水平，為學(xué)生日后順利進(jìn)入自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)器人這一深邃的科研領(lǐng)域作下了鋪墊。本次畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生收獲頗多，這與于老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。于老師身體狀況欠佳，且公務(wù)繁忙，但是還是經(jīng)常抽時間來視察學(xué)生畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度，就畢業(yè)設(shè)計過程中遇到的問題給予耐心指導(dǎo)，敦敦教誨，身體力行，實(shí)在令學(xué)生欽佩感動不已！特此，學(xué)生鄭重向于老師表示感謝！

另外，學(xué)生還要感謝在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的過程中給出了許多有益的建議，特此表示感謝！

參考文獻(xiàn)

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畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 工作單位 機(jī)電工程系 設(shè)計 (論文 )題目 自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人部分功能設(shè)計 設(shè)計（論文）主要內(nèi)容： 自動尋跡搬運(yùn)機(jī)器人主要用于自動生產(chǎn)線上，轉(zhuǎn)移被加工件，特別是不同數(shù)控機(jī)床之間轉(zhuǎn)移工件。 1、完成資料的收集整理； 2、完成系統(tǒng)主要部分的設(shè)計計算； 3、完成機(jī)械裝配圖和部分零部件圖； 4、完成部分電路或電氣圖的繪制； 5、撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 要求完成的主要任務(wù)及其時間安排 : 1、 完成一份 10000字以上的設(shè)計計算說明書（論文），設(shè)計計算說明書中 涉及參考文獻(xiàn)不低于10篇，其中外文文獻(xiàn)不少于 2篇。 2、 2張 一張復(fù)雜零件或部件的三維造型設(shè)計圖，一張 3、 完成英文翻譯 8000字符 4、 全部設(shè)計必須提交電子文檔。 時間安排： 第 1畢業(yè)實(shí)習(xí) 第 3第 5第 10第 13第 15周準(zhǔn)備答辯 必讀參考資料： 1、朱獻(xiàn)清主編，電氣技術(shù)識圖，機(jī)械工業(yè)出版社 2、鄧星鐘主編，機(jī)電傳動控制，華中科技大學(xué)出版社 3、成大先主編，機(jī)械設(shè)計圖冊 1學(xué)工業(yè)出版社 4、畑村洋太朗，機(jī)械設(shè)計實(shí)踐 (日本機(jī)械設(shè)計的構(gòu)思和設(shè)計方法 )，機(jī)械工業(yè)出版社 5、王守城、容一鳴主編，液壓傳動 ,北京大學(xué)出版社 6、李允文主編，工業(yè)機(jī)械手設(shè)計，機(jī)械工業(yè)出版社 7、羅慶生主編，光機(jī)電一體化系統(tǒng)常用機(jī)構(gòu)，機(jī)械工業(yè)出版社