蘋果裝箱機械手設計-含開題報告【8張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】
【溫馨提示】====設計包含CAD圖紙 和 DOC文檔,均可以在線預覽,所見即所得,,dwg后綴的文件為CAD圖,超高清,可編輯,無任何水印,,充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======課題帶三維,則表示文件里包含三維源文件,由于三維組成零件數(shù)量較多,為保證預覽的簡潔性,店家將三維文件夾進行了打包。三維預覽圖,均為店主電腦打開軟件進行截圖的,保證能夠打開,下載后解壓即可。======詳情可咨詢QQ:1304139763
南京理工大學泰州科技學院
畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯
學院 (系): 機械學院
專 業(yè): 機械工程及自動化
姓 名: 張廣濟
學 號: 1201010160
外文出處: Mechatronics
24 (2014) 1223–1230
附 件: 1.外文資料翻譯譯文;2.外文原文。
指導教師評語:
簽名:
年 月 日
注:請將該封面與附件裝訂成冊。
分布式驅動機器人機械手的設計與控制機制
摘要:
本文提出了一種基于分布式驅動原理的設計方法,目的是實現(xiàn)一個具有高性能的機器人。驅動點的空間運動提供了幾個優(yōu)點如高負載能力,高效率和輕重量結構的機器人機械臂。在分析的基礎上,分布式驅動機制為提出的機械臂采用了單一滑塊。一個有兩個自由度的機械臂雛形作為一個例子可被開發(fā)和控制。實驗驗證了所提出的方法的有效性。
關鍵詞:分布式驅動機制 機械手 機械臂 高載荷 輕型臂
1. 引言
機器人一般采用高容量的執(zhí)行器增強各種性能特點,如有效載荷和運動速度。然而,在實踐中,執(zhí)行器和減速器經(jīng)常導致機械手很笨重。因此,為高性能和緊湊的設計,在這些想法中必然會想要有一個權衡。
為了解決這些沖突的設計目標,有各種各樣的方法。在提高傳統(tǒng)機械臂的性能時使用大容量的電機是有利的,這樣會使結構變化少。液壓作動器對產(chǎn)生大扭矩很有用。電機的電液冷卻系統(tǒng)有效地提高了短時工作的峰值扭矩。此外,并聯(lián)機械手往往被用在結構剛度要求高并有動態(tài)能力的應用中。此外,機械臂結構的優(yōu)化可能需要減少機器人的重量,降低了執(zhí)行器功率要求,并減少機器人系統(tǒng)所需的空間。最近提出的一個低體重的機器人手臂被稱為是最有效的設計之一。對機械臂的機械結構和電機進行了優(yōu)化設計,將導致一個負載的重量比為1,總系統(tǒng)重量不到15公斤,和1.5米的工作區(qū)。上述研究中的操縱,在旋轉執(zhí)行器被放置在相鄰連接的機械臂上利用了聯(lián)合驅動拓撲。這種關節(jié)驅動機構在簡單的結構和易于控制方面是有優(yōu)勢的。然而,它不好的地方在于需要沉重的機械組件,以承擔的集中載荷的關節(jié)。換句話說,齒輪或諧波傳動裝置應用于減速和扭矩的提高,這將導致在實踐中的重型機械手出現(xiàn)。此外,齒輪與高速的減速比,不可避免地降低了機械手的效率。
出于這些困難,我們采用分布式驅動機制,提出了一種輕量級但高效的機械手設計。分布式驅動原理為了迫使點與鏈接最大限度地提高指尖的力量在空間上優(yōu)化了位置。由于工作點的位置能被改變,可以在他們的最佳位置進一步提高機器人手指的輸出力。分布式驅動原理的可行性確認了小機器人手指是由超聲電機或無刷直流電機驅動的。
在本文中,我們提出了一個機器人操縱器在分布式驅動機制的應用下,具有輸出轉矩大,效率高,但重量輕的特點。從】提出的機械手的設計的不同視角,符合一個系統(tǒng)的設計過程。此外,機器人操縱器的控制是新提出來的。作為結果,本文提到的機械手,預計將是一種有效的替代,并能夠在其他領域中使用(例如,移動機器人平臺)。
論文組織如下。在第2節(jié),從機械臂設計的角度對分布式驅動原理進行了簡要的回顧和分析。在第3節(jié),機器人設計和實驗結果在列。最后,結論如下在4節(jié)。
2.分布式驅動機械臂
2.1. 分布式驅動機制研究綜述
一般情況下,機械手是由關節(jié)驅動機制驅動的。例如,在工業(yè)機器人中一個電機齒輪組件是被放置在兩個鏈接的關節(jié)處。此外,一個液壓執(zhí)行器通常是固定在挖掘機的關節(jié)。
與上述相反,分布式驅動機制通過把滑塊沿鏈接(由剛性桿連接)在關節(jié)處產(chǎn)生了力矩,如圖1所示。該滑塊由滾珠絲杠與電機驅動。分布式驅動的雙滑塊的一個典型特征是將工作點使關節(jié)力矩的變化取決于他們的位置的自由,這是一個額外的自由度,以最大限度地提高聯(lián)合扭矩。在中,這可能不是一個主要問題,因為小尺寸的執(zhí)行器只是偶爾使用。
1.1. 2.2. 建議致動機構
在這一小節(jié)中,我們將分布式驅動機制擴展到一個具有高負載能力的輕型機械臂的設計中(例如,超過10公斤)。為此,我們專注于幾個通用的分布式驅動機制,是以前沒有在文獻中研究過的。
為了減少執(zhí)行器的數(shù)量,只有一個滑塊可以通過從接頭固定在一定的距離移動(即X1;固定)如圖2所示。同時,鏈接有一個角度偏移(即hoffset)。有了這個配置,在2.1節(jié)中解決的滑塊位置的冗余不能持續(xù),但致動器的位置仍然保持有效的變量。換句話說,在關節(jié)處所產(chǎn)生的力矩取決于移動滑塊的位置(即X2)。此外,通過調整X1,fixed, h2;,Lrod和θoffset的尺寸,轉矩可以保持為比所需扭矩較大,用于操縱有效載荷過工作區(qū)。為了證明這一點,使用該機制的運動學,讓我們考慮產(chǎn)生的轉矩
是關節(jié)角度,并且F2是移動連接的滑塊推力。
所產(chǎn)生的轉矩變化通過驅動點X2的位置,并且其外形取決于設計參數(shù)例如在第3節(jié)中將被優(yōu)化的X1,fixed, h2;,Lrod和θoffset。特別是,它指出θoffset確實在一定程度上在工作區(qū)內的扭矩分布發(fā)揮重要作用。為了說明它,所產(chǎn)生的轉矩計算和不對于相同的其他設計參數(shù)對θoffset夾雜(X1,fixed, h2;,Lrod)如圖3所示。所述扭矩曲線移動到左側當θoffset =8°,這樣生成的扭矩總是比要求轉矩大,用于通過整個θ的工作空間操縱13公斤力的有效載荷。應當注意,所需的轉矩是通過考慮即將在第3小節(jié)開發(fā)的有效載荷和重量的機械臂的原型來計算的。建議的機制與一個單一的滑塊不提供冗余的滑塊位置,需要最大限度地提高輸出轉矩。然而,這個問題可以通過優(yōu)化的結構參數(shù),考慮在工作區(qū)內的性能規(guī)格來緩解。
圖1. 分布式驅動機制的概念 圖2. 機器人機械手的關節(jié)模型
圖3.關節(jié)1處角度θoffset的影響 圖4.關節(jié)驅動a或者分布式驅動b對單自由度機械手的虛擬設計
該機制和常規(guī)聯(lián)合驅動有幾點不同。首先,由于(三角形)連接桿的閉環(huán)結構封閉回路的結構剛度顯著增加。由于外部負載所產(chǎn)生的彎曲力矩可以被連接桿的排斥力所支撐,減少撓度和最大彎矩。此外,不同于JM,造成滾珠絲杠的變形幾乎可以忽略不計,因為滾珠絲杠的剛度是很高的。因此,盡管機器人的重量輕,該提出的機制具有顯著的結構剛度,允許質量重的對象來進行處理。
其次,通過采用滾珠絲杠系統(tǒng)驅動線性滑塊,我們可以在轉矩-力轉換過程中效果顯著的得到高速減速比。與那些傳統(tǒng)的由一個行星齒輪和一個諧波傳動,傳輸效率低于70%的減速器相比,滾珠絲杠系統(tǒng)具有大約95%的效率,并且,如此這樣,這將需要更小的致動器,同時保持機械手所需要的輸出功率。此功能也有利于建立一個輕量機械手系統(tǒng)。
為了證明擬議的機械手的有效性,我們幾乎設計了2個不同的機械手,如圖4所示。一個是使用標準的聯(lián)合常規(guī)單自由度機械手驅動機構(JM),另一種是單自由度機械手提出的分布式驅動機制(DM)。對于這兩種情況,設計的目標是實現(xiàn)在0.7米外展的13公斤有效載荷能力,輸出功率約為110W。此外,對于數(shù)據(jù)挖掘,假設X1,fixed, h2;,Lrod和θoffset分別是230毫米,145毫米,38毫米和8度(這也是在3節(jié)中使用的硬件設計的參數(shù))。詳細描述見表1。電機,減速器(由諧波傳動和行星齒輪組成)和一個滾珠絲桿都是在市售的組件中,在接頭處有類似的輸出(即關節(jié)力矩和速度)。設計可能不是最佳的,但這是最好的試驗和誤差的方法。首先,一個更大的電機采用JM因為諧波傳動效率低約70%。另一方面,在DM的情況下,滾珠絲桿的效率約為95%,所以可以使用較小的和更輕的電機。此外,滾珠絲杠比JM減速機輕得多。因此,DM是明顯輕于JM同時保持類似的輸出功率。值得注意的是,DM的工作范圍是小于JM的,這可能是一個缺點。然而,這可能不是一個關鍵問題,如果數(shù)據(jù)挖掘的任務是在有限的工作范圍內(例如,一個爆炸軍械處理(EOD)機械手,一個碼垛機械手等)。
此外,DM由于比JM較高的剛度具有結構優(yōu)勢。它指出,在表1,DM的關節(jié)僵值四119 kNm /弧度,幾乎是JM得2倍。
表一
比較結果:設計結果和主要規(guī)格
項目1
項目2
子項目
JM設計
DM設計
主要部件a
電機
模型
EC 45
EC60 flat
功率
164w
111w
速度
9290轉
3740轉
重量
850g
470g
諧波傳動
模型
CSG32(160:1)
-
重量
890 g
-
行星齒輪
模型
GP42C(6:1)
-
質量
260 g
-
滾珠絲桿
模型
-
MDK 1002
質量
-
200 g
框架b
質量
1526g
1450g
設計結果
聯(lián)合輸出c
扭矩
114 Nm
111 Nm
速度
1.01 rad/s
0.93 rad/s
節(jié)點剛度
41 kNm/rad
119 kNm/rad
固有頻率d
1.2 kHz
2.1 kHz
最大撓度
鏈接
497 lrad
415 lrad
減速器
776 lrad
29 lrad
效率
< 70%
< 95%
工作范圍
0–360°
30–120°
總重量
3526 g
2120 g
a 制造商:(1) 電機與行星齒輪–maxon電機公司(2) 諧波傳動滾珠絲杠-THK
b 鏈接提示的最大撓度在13千克最大有效載荷下要比500小
c 轉矩和速度的值是平均值
d 是以13公斤的有效載荷為標準計算的
收藏
編號:6510273
類型:共享資源
大?。?span id="ievbyqtbdd" class="font-tahoma">3.18MB
格式:ZIP
上傳時間:2020-02-27
50
積分
- 關 鍵 詞:
-
8張CAD圖紙及說明書全套
YC系列
蘋果
裝箱
機械手
設計
開題
報告
講演
呈文
cad
圖紙
說明書
仿單
全套
yc
系列
- 資源描述:
-
【溫馨提示】====設計包含CAD圖紙 和 DOC文檔,均可以在線預覽,所見即所得,,dwg后綴的文件為CAD圖,超高清,可編輯,無任何水印,,充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======課題帶三維,則表示文件里包含三維源文件,由于三維組成零件數(shù)量較多,為保證預覽的簡潔性,店家將三維文件夾進行了打包。三維預覽圖,均為店主電腦打開軟件進行截圖的,保證能夠打開,下載后解壓即可。======詳情可咨詢QQ:1304139763
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學習交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權,請勿作他用。