機(jī)器人機(jī)械臂設(shè)計(jì).ppt

競(jìng)賽機(jī)器人模塊化抓取系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 孔繁征鄂明成 組員 唐亞洲李洪剛張碩趙旭昌時(shí)靖石維特 學(xué)院 機(jī)械與電子控制工程學(xué)院 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)械部分4 1 1機(jī)械手的分類4 1 2機(jī)械手接口4 2控制部分4 2 1步進(jìn)電機(jī)的選取4 2 2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)4 2 3主控系統(tǒng)的選擇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8參考文獻(xiàn) 立項(xiàng)依據(jù) 機(jī)器人競(jìng)賽是近年來(lái)國(guó)際上迅速開(kāi)展起來(lái)的機(jī)器人技術(shù)對(duì)抗活動(dòng) 縱觀近幾年的機(jī)器人競(jìng)賽 機(jī)器人比賽任務(wù)的最終完成的好壞都取決于抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 對(duì)于抓取機(jī)構(gòu)這部分 因每年比賽的主題不同 參賽的機(jī)器人在這方面的設(shè)計(jì)也是年年都在不斷的許多重復(fù)工作 而且由于學(xué)生的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致了每年都會(huì)面臨許多類似的瓶頸問(wèn)題 本課題旨在對(duì)機(jī)器人競(jìng)賽中可能用到的抓取系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì) 研究各個(gè)抓取機(jī)構(gòu)的性能及參數(shù) 為以后競(jìng)賽機(jī)器人的抓取系統(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)器人其他模塊的接口 創(chuàng)新點(diǎn) 1 對(duì)于競(jìng)賽機(jī)器人可用的抓取機(jī)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì) 可縮短整個(gè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制作周期 同時(shí)也節(jié)約大量的人力 物力和財(cái)力 2 夾持機(jī)構(gòu)的優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計(jì) 3 機(jī)械手與機(jī)器人本體之間的接口模塊化設(shè)計(jì) 研究?jī)?nèi)容 1 研究多種夾持機(jī)構(gòu) 最終完成智能機(jī)械手的機(jī)械本體制作 2 研究各個(gè)抓取機(jī)構(gòu)的性能及參數(shù) 為以后競(jìng)賽機(jī)器人的抓取系統(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)器人其他模塊的接口4 整合優(yōu)化不同特點(diǎn)的機(jī)械手 進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì) 研究路線 機(jī)械部分 機(jī)械手的種類有很多種類型 但是怎樣對(duì)比賽中可能用到的抓取系統(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 最后進(jìn)行創(chuàng)新性研究設(shè)計(jì) 鉗爪式機(jī)械手 1 回轉(zhuǎn)式 這種手爪是目前使用最廣泛的一種 當(dāng)手爪抓緊和松開(kāi)工件時(shí) 做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 當(dāng)被夾持物體大小變化時(shí) 要調(diào)整手爪位置才能保持物體位置不變 鉗爪式機(jī)械手 2 移動(dòng)式 當(dāng)手爪抓緊和松開(kāi)工件時(shí) 只做平移運(yùn)動(dòng) 姿態(tài)不變 但夾持空間減小 由于夾持過(guò)程的摩擦力過(guò)大 產(chǎn)生一定的彈性變形 積聚的彈性變形的能量將是爪松開(kāi)的時(shí)候產(chǎn)生不確定的偏移 吸盤式機(jī)械手 吸盤式機(jī)械手適用于有較高位姿精度要求的曲面物件的自動(dòng)抓取 搬運(yùn)和精密裝配 托持式機(jī)械手 對(duì)于重量大的工件 可以減少推動(dòng)手爪的動(dòng)力 同時(shí)可以提高搬運(yùn)過(guò)程的穩(wěn)定性 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同尺寸的工件 可以做成三爪式或其他形狀 但結(jié)構(gòu)和控制較復(fù)雜 機(jī)械手與其他模塊的接口 控制部分 1 步進(jìn)電機(jī)2 主控系統(tǒng)的選擇3 傳感器融合4 傳感器信息處理 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€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件 包括反應(yīng)式步進(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 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的驅(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)的角度 的大小 具體方案將根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)械手的抓取能力選擇合適步進(jìn)電機(jī) 2 主控系統(tǒng)的選擇 傳統(tǒng)的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系列處理器是目前應(yīng)用很廣的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 具有強(qiáng)大的處理性能和速度 豐富的接口集成在芯片中 加入嵌入式操作系統(tǒng)后性能更可以充分有效的發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì) 是主控CPU的優(yōu)先選擇 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的定位 壓力傳感器 用于機(jī)械手臂抓取應(yīng)力大小的檢測(cè) 還有可能用到的傳感器包括空間定位陀螺儀 巡線紅外傳感器 限位光電對(duì)管及接近開(kāi)關(guān)等 4 傳感器信息處理 如何將各路傳感信息的匯總并且分步處理 設(shè)計(jì)所選用的通信方式和通信協(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 項(xiàng)目可行性分析 1 已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)三維制圖軟件Solidworks和仿真軟件ADAMS 根據(jù)往屆機(jī)器人比賽 從技術(shù)理論方面分析方案可以完成 2 已經(jīng)完成單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn) 正在學(xué)習(xí)步進(jìn)電機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)總線等課程 根據(jù)理論基礎(chǔ)可以通過(guò)方案 3 競(jìng)賽機(jī)器人的發(fā)展需要一種模塊化抓取機(jī)構(gòu) 我們應(yīng)該盡量減少制作成本 從實(shí)際應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)支出方面分析方案可行 經(jīng)費(fèi)預(yù)算 文獻(xiàn)檢索及辦公用品費(fèi)1000元實(shí)驗(yàn)材料購(gòu)買及電機(jī)購(gòu)置6000元廠機(jī)械加工費(fèi)2000元合計(jì)9000元 項(xiàng)目任務(wù)規(guī)劃 參考文獻(xiàn) 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) 2003 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