管理信息化智能制造垂直多關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人設(shè)計

管理信息化智能制造垂直多關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人設(shè)計題···········································································································································Ⅰ Ⅰ 1 1 3 3 4 5 5 5 6 6 ···7···································································· 8 致 ··24附···········································································································································25I專業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化少的自動化設(shè)備。如今，機器人工業(yè)已成為世界各國備受關(guān)注的產(chǎn)業(yè)。Verticalmulti-jointtypeindustrialrobotHighaccuracy,abilitytoresistbadenvironmental，Itistheindustrialandnon-industrialsector,animportantproductionandserv1生于1956年，是英格爾博格(J.Engelbrger)將控制技術(shù)與機械臂相結(jié)合的產(chǎn)物。2人產(chǎn)業(yè)。3索。革命。踐中發(fā)揮作。這些機器人也是以示教型第一代機器人為主，這與當(dāng)時世界25萬4人領(lǐng)域的研究隊伍較小，機器人技術(shù)教學(xué)工作薄弱不無關(guān)系。從90年代開始，國家科委和國家自然科學(xué)基金委員會也都相繼資助了一批有關(guān)機器人的研究項目。在高等學(xué)校中，也陸續(xù)開展了機器人的教學(xué)課程和機器人技術(shù)的研究工作。的情況下可潛到水下6000米，而且具究所研制的PJ型噴漆機器人可以說是國內(nèi)值得驕傲的一種機器人，其性能指標(biāo)值得一提的是，最近幾年，我國在汽車、電子行業(yè)相繼引進(jìn)了不少生產(chǎn)線，作提供了許多借鑒。5器人工業(yè)已成為世界各國備受關(guān)注的產(chǎn)業(yè)。—1.3.1工業(yè)機器人市場前景看好從20世紀(jì)下半葉起，世界機器人工業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭，進(jìn)萬臺機器人，使世界機器人總擁有量達(dá)到75萬臺以上，世界機器人市場呈現(xiàn)出61.3.2發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)的意義應(yīng)用機器人可對提高社會生產(chǎn)如下的積極影響：(1)可以極大地提高勞動生產(chǎn)率(2)可以實現(xiàn)勞動作業(yè)省力化(3)可以提高企業(yè)的市場競爭力(4)可以擴大就業(yè)機會，提高技術(shù)創(chuàng)新能力看，未來工業(yè)機器人具有如下的發(fā)展趨勢：(1)高級智能化7(2)結(jié)構(gòu)一體化減速器、編碼器等有機結(jié)合，全部電、管、線、不外露，形成十分完整的防塵、防漏、防爆、防水全封閉的一體化結(jié)構(gòu)。(3)應(yīng)用廣泛化在21世紀(jì)，機器人不再局限于工業(yè)生產(chǎn)，而是向服務(wù)領(lǐng)域擴展。社會的各用機器人也將在保衛(wèi)國家安全方面發(fā)揮重用的作用。(4)產(chǎn)品微型化入血管清理血液，清除病灶和癌變，尺寸極微小的納米機器人將不再是夢想。(5)組件、構(gòu)件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化境。8(6)高精度、高可靠性度大為提高，也可以提高插補運算和坐標(biāo)變換的速度。2.1.1論文內(nèi)容到最優(yōu)的控制。2.1.2設(shè)計要求(1)擬定（或評述）整體方案，特別是傳感，控制方式與機械本題的有機結(jié)合的設(shè)計方案。(2)根據(jù)給定的自由度和技術(shù)參數(shù)選擇合適的手部，腕部，臂部和機身的結(jié)構(gòu)。(3)部分的設(shè)計計算(4)工業(yè)機器人工作裝配圖的設(shè)計與繪制。9(5)編寫設(shè)計說明書。(6)設(shè)計要有現(xiàn)實意義，具有實用價值。2.2設(shè)計（論文）的主要技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)的技2.2.1技術(shù)指標(biāo)(1)抓重：額定抓取重量或稱額定負(fù)荷，單位為kg。(2)自由度數(shù)目和坐標(biāo)形式：整機、手臂和手腕等運動共有幾個自由度，并說明(3)定位方式：固定機械擋塊、可調(diào)機械擋塊、行程開關(guān)，電位器及其各種位置設(shè)定和檢測裝置；各個自由度所設(shè)定的位置數(shù)目或位置信息容量;點位控制或連續(xù)軌跡控制。(4)驅(qū)動方式：氣動、液動、電動和機械傳動。(5)手臂運動參數(shù)：當(dāng)手臂的運動速度很高時，手臂在起動和制動過程中會產(chǎn)生常在，回轉(zhuǎn)速度在左右。（）(8)電路控制方法及程序容量。2.2.2重要設(shè)計參數(shù)聯(lián)系和系統(tǒng)外部環(huán)境的相互關(guān)系的一種綜合性的設(shè)計方法。統(tǒng)的概念出發(fā)，這個系統(tǒng)應(yīng)具有如下特性：個整體的特定功能。性。品。在比較復(fù)雜的工業(yè)機器人系統(tǒng)中大致包括如下:操作機，它是完成機器人工作任務(wù)的主體，包括機座、手臂、手腕、末端執(zhí)行器和移動機構(gòu)等。驅(qū)動系統(tǒng)，感器的信息放大、傳輸和處理裝置，傳感器、離線編程、設(shè)備的輸入/輸出通訊能有效地應(yīng)用于柔性制造系統(tǒng)中來完成傳送零件或材料，進(jìn)行裝配或其他操作。在柔性制造系統(tǒng)中，基本工藝設(shè)備（如數(shù)控機床、鍛壓、焊接、裝配等生產(chǎn)設(shè)礦、交通運輸?shù)壬a(chǎn)領(lǐng)域引用機器人系統(tǒng)亦是如此。的比較扎實，故本次設(shè)計選用齒輪傳動。工業(yè)機器人的工作范圍是根據(jù)工業(yè)機器人作業(yè)過程中操作范圍和運動軌跡來確作的時間，就能進(jìn)一步確定各動作的運動速度，用m/s或(°)/s表示，各動作定位方式和精度等要求。4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(1)為了保證較高的傳動精度，其各對齒輪都設(shè)計有消除齒輪間隙的調(diào)整機最后擰緊鎖緊螺母。(2)在轉(zhuǎn)軸的連接上，采用了一種結(jié)構(gòu)新穎，工藝簡單的彈性萬向聯(lián)軸器，到緩和沖擊、衰減振動的作用。56-活動壓塊；7-定位快；8-電磁閥；9Figure4－3Operatingprincipleofelectromagneticbrake這種制動閥。(4)機體結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。力骨架，傳遞集中載荷。這樣不僅節(jié)省材料，減少加工量，又使整體重量減輕。手臂外臂與鑄件骨架采用鉸接，使連接件減少，工藝簡單，減輕了重量。2)軸承外形環(huán)定位簡單。一般在無軸向載荷3)采用薄臂軸承與滑動稱套，以減少結(jié)構(gòu)尺寸，減輕重量4)有些小尺寸齒輪與軸加工成一體，減少連接件，這增加了傳遞剛度。5)大、小臂，手腕部結(jié)構(gòu)密度大，很少有多減輕。(5)由于是垂直多關(guān)節(jié)型的結(jié)構(gòu)，機器人的工作范圍大適應(yīng)性廣，加之其手腕活動角度大，因此它工作時位置的適應(yīng)性很強。(6)重復(fù)定位精度高。這是由于在結(jié)構(gòu)上采用了剛性齒輪傳動，調(diào)整齒輪間隙結(jié)構(gòu)，彈性萬向聯(lián)軸器，并且加工精密，多用整體鑄件的結(jié)果。4.2機械結(jié)構(gòu)的部分計算4.2.1大臂的設(shè)計計算［9］須對其進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計計算。下面是大臂傳動部分的設(shè)計計算。為聯(lián)軸器的傳動效率,為一對圓柱齒輪的傳動效率,為一對滾動軸承的傳動效率,故初步選定電動機滿載轉(zhuǎn)速,滿載轉(zhuǎn)矩。為使錐齒輪外廓尺寸不致過大取傳動比,分配,I軸II軸III軸I軸II軸III軸I軸II軸III軸由于閉式齒輪傳動、傳遞功率不大，所以選用軟齒面齒輪，齒輪材料45鋼。計，校核齒根彎曲強度。確定式中各項數(shù)值：;，；Q取設(shè)計齒輪傳動參數(shù)。選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。;齒根彎曲疲勞強度足夠。（二）直齒圓柱齒輪強度設(shè)計（II軸）因是一般用途的齒輪傳動,齒輪材料可選用45鋼,傳遞功率不大,且結(jié)構(gòu)尺寸無閉式軟齒面齒輪傳動,可以多選些,初選取,傳動比計，校核齒根彎曲強度。確定式中各項數(shù)值:因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù);由表10-7,選取;由表10-6,查得;，；取設(shè)計齒輪參數(shù)。齒根彎曲疲勞強度足夠。（三）直齒圓柱齒輪強度設(shè)計（III軸）因是一般用途的齒輪傳動,齒輪材料可選用45鋼,傳遞功率不大,且結(jié)構(gòu)尺寸無取,傳動比設(shè)計，校核齒根彎曲強度。確定式中各項數(shù)值:因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù);由表10-7,選取;由表10-6,查得;，；取設(shè)計齒輪參數(shù)。選取。則齒根彎曲疲勞強度足夠。），得手指水平位置夾垂直放置的工件的握力公式：,其中為被抓取工件運動時的最大加速度，為重力加速度。經(jīng)過一段時間的努力，達(dá)到了本課題研究的預(yù)期題；7本課題是專門設(shè)計工業(yè)機器人大臂傳動及其齒輪校核，其傳動系統(tǒng)可滿足需求。敬意和衷心的感謝！Abstractplicationforexistingindustrialrobotswhosecapabilitiescanbeupgradedwith-outaltersoftheimplementationarediscussedincludingthecrucialeffectofdelays.etheworldcoordinatesoftheobject.Visualservoingisdifferentinthattherobottrajectorciallyavailablecamerasprovide30or60framespersecond,resultingineadtolimitcyclesandinstability.Consideradiscreteclosedloopsystemconsistingofafes.Givenastepinput,thefirstsystemexhibitsafirstorderexponentialdecayresponsewhilperformancespecializedequipment[4][10]inordertovalidaradigmispresentedforretrofittingcurrentindustrialrobotsusingseparate,PC{basedvirvisualservoing.ntofourareas,absolutecoordinateframes,performancecharacteristics,stability,andspecializedhardware.einarelativeframeisthatthecameradirectlyproducesanerrorsignal.2.2Performancecharacteristicsgetpositionwithoutregardtotime[3].Byusingverylowcontrollergains,theseriouseffec2.3Stabilityeffort[7][10][12][13].Thereisnodiscussionofthepossibilitythattheestimatedparameuelimits.sstrictlyinthediscretetimedomain.Whendesigninginthediscretetimedomain,itisstraisstabilityforallgains.etheinternalcontrollerandimplementtheirownetomostindustrialrobots.3AdaptationofcurrentindustrialrobotsOurstrategyistoutilizethereal{timetrajectorymodificationcapabilitiesavailabtorfromthecenterofgravityoft3.2.1Industrialrobottheinversekinematics,usingavelocityinputfromthecontrolsputer.AlterisafairlystaneserialmunicationslineusingthesingleprecisionIEEEfloating{pointformatandplacest3.2.2Controlsputerr.uterreadsintheprocessedvisiondata,usingtheIEEEfloatingpointformat,andcalculatesavelocitymand.Itcanalsodisplayvariousdiagnosticinformationtothescreen.Theabilityexiststoeasilytestseveraldifferentalgorithmsonthesameexperimentalsetup.AtfirstasimplePIDcontrolsystemwithintegratoranti-wind-upwasused.Later,acrf-tuningcontrollers.Detailsofthiscontrol3.2.3Visionputersensitivetochanginglightconditions,notrequiringadditionallightingsources.Whennethesizeoftheobject[11].shedprocessingdatawhenthecycleisover,thelastsetofdataisretransmitted.llerswhichrunatafasterratethanthefeedback.Sinceintegralcontrolisasumofallprevioo,eliminatinginfluenceofderivativecontrol.lingrates,itisimperativethatthesimulationprovideaccurateresults,leavingdatacolltionatvariousgainsareparedtoactualresultstofinetunethesimulation.Ascanbevm)steadystateerror.Thelimitingfactorinconveyorbelttrackingisinitialimageacquisiitesintoview.Ifthevisionupdaterateistooslow,theend-effectorwillpassbeyondandovershoottheobjectbeforethectremainswithinthefieldofviewastheend-effectordeceleratesandreversesdirection.er.Owingtolimitedworkspace,itisnotpossiblebegreatlyincreased.Thisisalleviatedbyusingatwostageverticalaxisprofile.Theverticalaxistrajectory,handledbyaseparatealgorithm,allowsfaeobjectiswithinagivenradialdistancefromthecenteroftheend-effector.ThevisualservTheADEPTprovidesreal{timetrajectorycontrolonlyintheend-effectorCartesianfraradesexisttoalleviatetheseproblems,therelativecostforanADEPTupgradeiseerobotcontroller,slowingthecontrollercycletime.lgorithmtodeterminetheinput/outputdisgreatlyaffectedbytheinternalmultiplesampling{rates,theestimatorneverconvergestoasinglesetofcoefficientsregardlessofhowpersistentlyexcitingtheinputsignalmaybe.Thevarianceintheindividualcoefficientsissmallenough,lessthan10%,thatanattempttoiieceofdataprovestobedifficmthecontrolsputertotheindustrialrobotisonedirectional.Furthermodificationsarenecessarytocollectthedatacentrallyinsidethecontrolsmodule,wherecurrentrobotpositiification.ibilityofadaptingcurrentlyinstalledindustrialrobotstothevisualservoingparadigm.plicabletorobotcontrol.ndustrialrequirements.73.itives."Proc.33rdConf.DecisionandContr.,LanipulatorsBasedonArificialNeuralNetwastersThefisis,SchoolofIndustrialandSystemsEng.,GeorgiaInst.ofTech.,Atlanta,Georgia,1996.機器人視覺伺服跟蹤一個移動的工件已在文學(xué)表現(xiàn)出特別定制的設(shè)備使用。施的拖延關(guān)鍵的作用。在視覺伺服的目的是追蹤一個不明物體之前只使用相對位置的視覺反饋信服機器人在軌跡上的一個相對框架不斷更新錯誤信號取決于不同。處理速度造成的。個離散閉環(huán)系統(tǒng)集成商組成的一個前饋和反饋，在零階舉行，模擬傳感器延遲。的過沖和振蕩。專用硬件。2.1絕對坐標(biāo)系一些研究者[5][6]使用的外觀和移動方式轉(zhuǎn)變的特點，涉及到一個絕對的坐標(biāo)點是相機直接產(chǎn)生一個錯誤的信號。2.2性能特點另一種方法是只進(jìn)行靜態(tài)的視覺伺服其目的是要達(dá)到不考慮時間[3]的目標(biāo)影響可能被忽略。2.3穩(wěn)定性狀態(tài)變量和控制工作的穩(wěn)定性[7][10][12][13]。不存在的可能性，估計參數(shù)可能會傾向于不飽和或由放大器產(chǎn)生的電機轉(zhuǎn)矩限制（變現(xiàn)價值的討論。大多數(shù)算法推導(dǎo)連續(xù)時間域，而數(shù)字是嚴(yán)格執(zhí)行的作系統(tǒng)的開銷。細(xì)田和淺田[8]發(fā)現(xiàn)自己的利益需要有界，即使連續(xù)時間的證據(jù)顯示