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

管理信息化智能制造垂直多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)題···········································································································································Ⅰ Ⅰ 1 1 3 3 4 5 5 5 6 6 ···7···································································· 8 致 ··24附···········································································································································25I專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化少的自動(dòng)化設(shè)備。如今，機(jī)器人工業(yè)已成為世界各國(guó)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(jī)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(jī)器人也是以示教型第一代機(jī)器人為主，這與當(dāng)時(shí)世界25萬(wàn)4人領(lǐng)域的研究隊(duì)伍較小，機(jī)器人技術(shù)教學(xué)工作薄弱不無(wú)關(guān)系。從90年代開始，國(guó)家科委和國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)也都相繼資助了一批有關(guān)機(jī)器人的研究項(xiàng)目。在高等學(xué)校中，也陸續(xù)開展了機(jī)器人的教學(xué)課程和機(jī)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(jī)器人可以說(shuō)是國(guó)內(nèi)值得驕傲的一種機(jī)器人，其性能指標(biāo)值得一提的是，最近幾年，我國(guó)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(guó)備受關(guān)注的產(chǎn)業(yè)?！?.3.1工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)前景看好從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人工業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭，進(jìn)萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人，使世界機(jī)器人總擁有量達(dá)到75萬(wàn)臺(tái)以上，世界機(jī)器人市場(chǎng)呈現(xiàn)出61.3.2發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的意義應(yīng)用機(jī)器人可對(duì)提高社會(huì)生產(chǎn)如下的積極影響：(1)可以極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率(2)可以實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)作業(yè)省力化(3)可以提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力(4)可以擴(kuò)大就業(yè)機(jī)會(huì)，提高技術(shù)創(chuàng)新能力看，未來(lái)工業(yè)機(jī)器人具有如下的發(fā)展趨勢(shì)：(1)高級(jí)智能化7(2)結(jié)構(gòu)一體化減速器、編碼器等有機(jī)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(jī)器人不再局限于工業(yè)生產(chǎn)，而是向服務(wù)領(lǐng)域擴(kuò)展。社會(huì)的各用機(jī)器人也將在保衛(wèi)國(guó)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(jī)器人將不再是夢(mèng)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(bǔ)運(yùn)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(jì)要求(1)擬定（或評(píng)述）整體方案，特別是傳感，控制方式與機(jī)械本題的有機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)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(jī)身的結(jié)構(gòu)。(3)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算(4)工業(yè)機(jī)器人工作裝配圖的設(shè)計(jì)與繪制。9(5)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。(6)設(shè)計(jì)要有現(xiàn)實(shí)意義，具有實(shí)用價(jià)值。2.2設(shè)計(jì)（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(jī)、手臂和手腕等運(yùn)動(dòng)共有幾個(gè)自由度，并說(shuō)明(3)定位方式：固定機(jī)械擋塊、可調(diào)機(jī)械擋塊、行程開關(guān)，電位器及其各種位置設(shè)定和檢測(cè)裝置；各個(gè)自由度所設(shè)定的位置數(shù)目或位置信息容量;點(diǎn)位控制或連續(xù)軌跡控制。(4)驅(qū)動(dòng)方式：氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)。(5)手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)：當(dāng)手臂的運(yùn)動(dòng)速度很高時(shí)，手臂在起動(dòng)和制動(dòng)過程中會(huì)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(jì)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(jì)方法。統(tǒng)的概念出發(fā)，這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)具有如下特性：個(gè)整體的特定功能。性。品。在比較復(fù)雜的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中大致包括如下:操作機(jī)，它是完成機(jī)器人工作任務(wù)的主體，包括機(jī)座、手臂、手腕、末端執(zhí)行器和移動(dòng)機(jī)構(gòu)等。驅(qū)動(dòng)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(lái)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(jī)床、鍛壓、焊接、裝配等生產(chǎn)設(shè)礦、交通運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)領(lǐng)域引用機(jī)器人系統(tǒng)亦是如此。的比較扎實(shí)，故本次設(shè)計(jì)選用齒輪傳動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人的工作范圍是根據(jù)工業(yè)機(jī)器人作業(yè)過程中操作范圍和運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)確作的時(shí)間，就能進(jìn)一步確定各動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)速度，用m/s或(°)/s表示，各動(dòng)作定位方式和精度等要求。4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(1)為了保證較高的傳動(dòng)精度，其各對(duì)齒輪都設(shè)計(jì)有消除齒輪間隙的調(diào)整機(jī)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(jiǎn)單的彈性萬(wàn)向聯(lián)軸器，到緩和沖擊、衰減振動(dòng)的作用。56-活動(dòng)壓塊；7-定位快；8-電磁閥；9Figure4－3Operatingprincipleofelectromagneticbrake這種制動(dòng)閥。(4)機(jī)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)單，減輕了重量。2)軸承外形環(huán)定位簡(jiǎn)單。一般在無(wú)軸向載荷3)采用薄臂軸承與滑動(dòng)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(jī)器人的工作范圍大適應(yīng)性廣，加之其手腕活動(dòng)角度大，因此它工作時(shí)位置的適應(yīng)性很強(qiáng)。(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(dòng)，調(diào)整齒輪間隙結(jié)構(gòu)，彈性萬(wàn)向聯(lián)軸器，并且加工精密，多用整體鑄件的結(jié)果。4.2機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分計(jì)算4.2.1大臂的設(shè)計(jì)計(jì)算［9］須對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。下面是大臂傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算。為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率,為一對(duì)圓柱齒輪的傳動(dòng)效率,為一對(duì)滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率,故初步選定電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(dòng)、傳遞功率不大，所以選用軟齒面齒輪，齒輪材料45鋼。計(jì)，校核齒根彎曲強(qiáng)度。確定式中各項(xiàng)數(shù)值：;，；Q取設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)參數(shù)。選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。;齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。（二）直齒圓柱齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)（II軸）因是一般用途的齒輪傳動(dòng),齒輪材料可選用45鋼,傳遞功率不大,且結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)閉式軟齒面齒輪傳動(dòng),可以多選些,初選取,傳動(dòng)比計(jì)，校核齒根彎曲強(qiáng)度。確定式中各項(xiàng)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(jì)齒輪參數(shù)。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。（三）直齒圓柱齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)（III軸）因是一般用途的齒輪傳動(dòng),齒輪材料可選用45鋼,傳遞功率不大,且結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)取,傳動(dòng)比設(shè)計(jì)，校核齒根彎曲強(qiáng)度。確定式中各項(xiàng)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(jì)齒輪參數(shù)。選取。則齒根彎曲疲勞強(qiáng)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(yùn)動(dòng)時(shí)的最大加速度，為重力加速度。經(jīng)過一段時(shí)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(jì)工業(yè)機(jī)器人大臂傳動(dòng)及其齒輪校核，其傳動(dòng)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(jī)器人視覺伺服跟蹤一個(gè)移動(dòng)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(gè)不明物體之前只使用相對(duì)位置的視覺反饋信服機(jī)器人在軌跡上的一個(gè)相對(duì)框架不斷更新錯(cuò)誤信號(hào)取決于不同。處理速度造成的。個(gè)離散閉環(huán)系統(tǒng)集成商組成的一個(gè)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(duì)坐標(biāo)系一些研究者[5][6]使用的外觀和移動(dòng)方式轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)，涉及到一個(gè)絕對(duì)的坐標(biāo)點(diǎn)是相機(jī)直接產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的信號(hào)。2.2性能特點(diǎn)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(shí)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(jì)參數(shù)可能會(huì)傾向于不飽和或由放大器產(chǎn)生的電機(jī)轉(zhuǎn)矩限制（變現(xiàn)價(jià)值的討論。大多數(shù)算法推導(dǎo)連續(xù)時(shí)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(shí)間的證據(jù)顯示