六自由度串聯(lián)機械手,自由度,串聯(lián),串連,機械手 xxx畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘 要 在今天的大規(guī)模制造業(yè)中，大型制造企業(yè)在工業(yè)機器人的一個重要成員，并逐漸被確認(rèn)今天的自動化生產(chǎn)線，該公司已通過。技術(shù)和應(yīng)用的工業(yè)機器人，在一定程度上，目前，它是一種工業(yè)機器人焊接，涂裝，搬運和堆放，以及其主要負(fù)責(zé)復(fù)制和偉大的工作等勞動密集型工作，以反映自動化水平的行業(yè)一般狀態(tài)，這將是教育和播放模式。 在本文中，工業(yè)機器人設(shè)計的沖壓設(shè)備及材料運輸?shù)淖杂?，六度。首先，機器人臂，所述機器人臂結(jié)構(gòu)，一個合適的傳輸模式中，驅(qū)動模式的基本設(shè)計，選擇內(nèi)置機器人平臺結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，本文中，包括數(shù)據(jù)采集卡和伺服放大器的選擇，控制軟件可靠性和控制系統(tǒng)的機器人端子板電路，反饋和反饋組件選擇，設(shè)計和控制軟件的設(shè)計的安全性設(shè)計中，我們集中關(guān)于提高機器人的過程中，以及操作的最終目標(biāo)包括：關(guān)節(jié)伺服控制和制動問題，監(jiān)測所述機器人，所述機器人移動實時每個關(guān)節(jié)的教學(xué)計劃，和上游節(jié)目固定，設(shè)置參考點和參考點。 關(guān)鍵詞：機器人，示教編程，伺服，制動 ABSTRACT In modern large-scale manufacturing, enterprises, production efficiency improves, in order to ensure product quality, pay much attention to the degree of automation of the production process. An important component of automated production lines, industrial robots, increasingly recognizes the company, it has been adopted. Application of the technical level and industrial robots, industrial automation, and reflects a certain national level, at present, such as, JOPS, is a major cause of spray transport and welding industrial robot handling, usually repeated and high are taking the work ability, we have most of the robot is working on playback. In this article, industrial robots, it has a four-degree-of-freedom by a punch that is used to carry the material and design. First, arm, based on my design of the end effector of the arm and the robot structure, then to build the mechanical structure of the robot, and then select the appropriate drive system and transmission system. Based on this, I is a data acquisition card, a servo control, including the design and selection of the control software of the feedback method and terminal circuit cards, to design the control system of the robot. During the operation of the control software, we will pay attention to the safety and reliability of the robot. Each joint movement monitoring real-time broadcast programs included in order to achieve the ultimate goal is to change the servo control and brake joints and online programs, to set the reference point and the reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake 目 錄 第1章 緒論…………………………………………………………………… 3 1.1 機器人概述…………………………………………………………… 4 1.2 機器人的歷史、現(xiàn)狀………………………………………………… 4 1.3 機器人的發(fā)展趨勢…………………………………………………… 4 第2章 六自由度串聯(lián)機械手設(shè)計…………………………………………………3 2.1自由度及關(guān)節(jié)…………………………………………………………… 4 2.2 基座及連桿設(shè)計與校核……………………………………………… 4 2.2.1 基座……………………………………………………………… 7 2.2.2 大臂……………………………………………………………… 7 2.2.3 小臂……………………………………………………………… 7 2.2.3 軸承座受力分析………………………………………………… 7 2.3 機械手的設(shè)計……………………………………………………………4 2.4 驅(qū)動方式…………………………………………………………………4 2.5 傳動方式…………………………………………………………………4 第3章 控制系統(tǒng)硬件……………………………………………………………4 3.1 控制系統(tǒng)模式的選擇……………………………………………………4 3.2 控制系統(tǒng)的搭建……………………………………………………… 4 3.2.1 工控機……………………………………………………………4 3.2.2 數(shù)據(jù)采集卡………………………………………………………4 3.2.3 伺服放大器………………………………………………………4 3.2.4 端子板…………………………………………………………… 4 3.2.5電位器及其標(biāo)定………………………………………………… 4 3.2.6電源……………………………………………………………… 4 第4章 控制系統(tǒng)軟件………………………………………………………… 4 4.1預(yù)期的功能…………………………………………………………… 4 第5章 總結(jié)……………………………………………………………………… 4 5.1 所完成的工作………………………………………………………… 4 5.2 設(shè)計經(jīng)驗……………………………………………………………… 4 5.3 誤差分析……………………………………………………………… 4 5.4 可以繼續(xù)探索的方向………………………………………………… 4 致 謝……………………………………………………………………………… 4 參考文獻………………………………………………………………………… 4 第1章 緒論 1.1 機器人概述 在現(xiàn)代工業(yè)中，機械化的生產(chǎn)工藝和自動化已經(jīng)成為一個突出的主題?；瘜W(xué)生產(chǎn)過程的自動化的連續(xù)性，已原則上解決。然而，在機械行業(yè)，加工，裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床，是大量生產(chǎn)的自動化的一種有效方式。這是為了解決多品種小批量，使自動化生產(chǎn)，是程控機，數(shù)控機床，加工中心或其他自動機器的重要途徑。但是，本身切割，機加工，運輸，組裝，以及在除了許多其他操作，和本機的存在，以促進。該機器人應(yīng)用，這些機械化似乎奠定了良好的基礎(chǔ)。 “工業(yè)機器人”（工業(yè)機器人）：自動采集的獨立性，以及設(shè)備處理元件，操作工具（家用或工業(yè)機器人，機器人被稱為通用型）也被稱為最具程序變量（ED）的。 機器人，身體機能是上部固定自動化的順序。簡單的機器人，結(jié)構(gòu)，成本低，維護方便等優(yōu)點，也有很多的功能，具有適應(yīng)性差了。目前，中國已經(jīng)統(tǒng)稱特種機器人機器人等，與這些產(chǎn)業(yè)機器被稱為萬能機器人功能相關(guān)。 即，在工件的機械機器人某處，或它是操縱工件，這取決于指定的要求代替工作位置的所用的作業(yè)。 機器人一般分為三類。最初，這個研究的目的是，它不要求一個普遍機器人手動干預(yù)。它可以被編程以執(zhí)行被獨立地指定要被處理的必要的任務(wù)，它不屬于該主機設(shè)備。傳統(tǒng)的機械和物理性能，以及超出了通常的機器，除了三元智能存儲設(shè)備。第二類是需要人工操作稱為操作系統(tǒng)（機器人）。因此，數(shù)月到通過操作機搜索，原子軍事，第一原點執(zhí)行某些操作，以操作機器人使用無線電信號被開發(fā)。鍛造產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營也是專家，就屬于這一類。第三類，專業(yè)機器人，自動機和全自動生產(chǎn)線，其主要附屬公司，相當(dāng)于轉(zhuǎn)崗裝載機。該機器人中，通常，以驅(qū)動是由被稱為“機器人”的外國主機托管服務(wù)。除了少數(shù)例外，工作方案，他們一般都是固定，是一個私有的。 該機器人還包括一個主體，一個機器人，緊湊的節(jié)省空間，也能夠劃分鉸接最大相對工作區(qū)的結(jié)構(gòu)，并且在許多不同的類型，一些這些機器人的最常用幾左右是基于旁路的數(shù)目，這是部分疾病的身體世界著名的機器人的功能結(jié)構(gòu)，都采用了這種組織形式的機器人的。 最簡單的，拿起東西像人的機器人，具有相同的基本條件是，被劫的金融機構(gòu)，它移動的手腕，手臂，關(guān)節(jié)等部位這是 - 致動器。如肌肉驅(qū)動臂 - 發(fā)送。它可以包括一個控制系統(tǒng)，例如用于腦和手的運動的命令。確定機器人的性能，這些系統(tǒng)的性能。三個部分，驅(qū)動器和控制系統(tǒng)，其中，被構(gòu)造 - 在一般情況下，正常執(zhí)行的機器人，它是由驅(qū)動，如圖 1-1 所示。 圖1-1 機器人的一般組成 不僅為現(xiàn)代智能機器人，智能系統(tǒng)，主要是傳感設(shè)備，視頻設(shè)備，是語音識別設(shè)備。它識別出對象，以避免障礙物，在如在本研究中可以在機器人的觸覺設(shè)備，致力于提供機器人的“眼睛”。另一個組件不或為機器人，以形成一個機器人，它不是它們的簡單疊加在一起。不僅為了實現(xiàn)對所期望的機器人的功能實現(xiàn)的，是本之間的機器人的不同部分，彼此影響的相互制約。它們之間的關(guān)系如圖1-2 所示。 圖1-2 機器人各組成部分之間的關(guān)系 機械機器人系統(tǒng)由執(zhí)行器和驅(qū)動器 - 驅(qū)動系統(tǒng)部件。系統(tǒng)中，必要的任務(wù)的力來驅(qū)動控制系統(tǒng) - 機器人來執(zhí)行對這些實體的任務(wù)將通過正常的鏈路和關(guān)節(jié)驅(qū)動組合物。驅(qū)動器 - 傳輸，包括傳輸和傳動機構(gòu)。每個機器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動機構(gòu)，以便提供必要的動力，傳動系被轉(zhuǎn)換成驅(qū)動力或扭矩的驅(qū)動力，以滿足關(guān)節(jié)扭矩和每個機器人的運動的需要。機械系統(tǒng)，一些在機器人的驅(qū)動系統(tǒng)和由三部分組成的控制系統(tǒng)的文獻。機械系統(tǒng)中，對應(yīng)于執(zhí)行機構(gòu)的紙張的一部分，被稱為作業(yè)機械（機器人）。 1.2 機器人的歷史、現(xiàn)狀 首先，我們開始發(fā)展從美國的機器人。美國公司1958年的控制，開發(fā)了第一個機器人。連接，工作時將其結(jié)構(gòu)的特征在于，一個長臂旋轉(zhuǎn)體，有必要采取螺線管機構(gòu)的另一種結(jié)束，控制系統(tǒng)是課的類型。 日本是一個工業(yè)機器人增長最為迅速，將適用該國大部分地區(qū)。自1969年以來，美國已經(jīng)推出了兩款典型的機器人正在積極從事機器人研究。 大部分工業(yè)機器人的可主要取決于手動控制，是第一代。開環(huán)控制方式，相比于沒有識別，改進的方向是降低成本，是最有可能提高精度。 第二代機器人具有加強其發(fā)展。同時，這也是賦予的能力，你聽，微電腦控制系統(tǒng)，視覺，觸覺能力。該研究安裝各種傳感器用于檢測反饋，機器人有感覺功能。 第三代機器人（機器人），它可以在任務(wù)獨立操作。這是，以保持與計算機和電視設(shè)備的接觸，是發(fā)展成逐漸柔性制造系統(tǒng)FMS的重要組成部分（柔性制造系統(tǒng)）和柔性制造單元FMC（柔性制造單元）。 - 中國開始發(fā)展工業(yè)機器人等5或更高版本的日本 - 因為工業(yè)機器人的發(fā)展緩慢不是六年，為各種原因，和。目前，中國是引進，模仿，改編，以及通過技術(shù)創(chuàng)新，從國外引進計劃，開始了工業(yè)機器人技術(shù)，工業(yè)機器人，它將會得到快速發(fā)展。 1.3機器人發(fā)展趨勢 在現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的改進，機器人的設(shè)計和生產(chǎn)能力，進一步，為了提高手工生產(chǎn)效率的生產(chǎn)和柔性制造系統(tǒng)和靈活的生產(chǎn)設(shè)備，結(jié)合了機器人，改變機器的當(dāng)前狀態(tài)特別是如果你想，它已得到增強。那么，整個現(xiàn)代工業(yè)機器人，具有以下趨勢。運動精度和A的移動速度），則增加重量，空間，機器人，各種機器人，控制模塊的機械模塊，以促進結(jié)構(gòu)上不同的機器人檢測模塊的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。 二），以確保新的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用程序，如微致動器，不同類型的建立的發(fā)展的準(zhǔn)確性。更自由地發(fā)展的多關(guān)節(jié)臂和手指。適應(yīng)不同的情況下，走所有類型的顯影機器人， 這樣的外部觸覺，視覺，聽覺，味覺，和測距傳感器，對周圍環(huán)境獲得的位置信息，傳感器和感測元件，如狀態(tài)信息，各種類型的模式識別的傳感器信息的一個目的，完成國III）開發(fā)測試。使用專家系統(tǒng)來解決這些問題，行動計劃，比較該系統(tǒng)由計算機控制。 第2章 實驗平臺介紹及機械手的設(shè)計 2.1自由度及關(guān)節(jié) 圖1 該機器人有6個自由度，即腰部關(guān)節(jié)，肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)接頭的;和機器人用于保持的材料。 2.2基座及連桿設(shè)計與校核 2.2.1 基座 底座是支撐整個機器人本體。以保證機器人動作的穩(wěn)定性，它使用了兩個“Z”形的固體鑄鐵的支持。 以上是基本接線盒，驅(qū)動器和從所有電動機的反饋信號是出來。外箱布線，有一個引線與引線出口插座。 2.2.2 大臂 大臂長度230mm，具體尺寸如圖2.1所示： 圖2.1 大臂外形 2.2.3 小臂 小臂長度240mm，具體尺寸如圖2.2所示： 圖2.2 小臂外形 2.2.4 軸承座受力分析 2.3機械手的設(shè)計 此外，工業(yè)用機器人手叫端，機器人把持，專用工具（例如槍，扳手，焊接工具，噴嘴等）直接（吸附）的各組件的夾緊動作的。它具有這樣的功能，模仿的手的運動，被附接至機器人臂的末端。工件，尺寸，重量，材料的形狀，雖然由于表面狀態(tài)，因此在不同的保留，由于操作，最后，它是一個廣泛的工業(yè)機器人，可分為以下類別。夾鉗式取料手 （1） 吸附式取料手 （2） 專用操作器及轉(zhuǎn)換器 （3） 仿生多指靈巧手 這樣的設(shè)計目的是一種材料搬運機器人，不需要復(fù)雜的多指人工手段，只要抓住工件設(shè)計，從不同角度鉗形手指。 手指與工件構(gòu)件直接接觸。手指釋放并夾緊工件被打開和關(guān)閉的手指來實現(xiàn)來實現(xiàn)。該設(shè)計采用兩個手指，其外形如圖2.3所示 圖2.3 機械手手指形狀 傳遞機構(gòu)被傳遞到手指的運動和功率以實現(xiàn)抓握和釋放操作機構(gòu)。根據(jù)手指的開口的特征和關(guān)閉轉(zhuǎn)子和盤的動作。在本文中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)。圖2.4是一種機制，初步設(shè)計草圖機器人（只畫出了一半，另外一半關(guān)于中心線對稱）。 圖2.4 機械手機構(gòu)簡圖 在圖2.4，O是電機輸出軸，曲柄OA，AB鏈接，滑塊和曲柄滑塊機構(gòu)B代表組成;塊B，鏈接BC，CE和支架構(gòu)成滑塊搖桿搖桿機構(gòu)。系列由兩個機構(gòu)，馬達終傳動DE來回擺動，以實現(xiàn)手指的開閉運動。圖2.4黑色和藍(lán)色線代表運行的兩個極端位置機制。 為了便于手指的光滑封閉，可以設(shè)置在兩個手指，這還可以提供一個適當(dāng)?shù)膴A緊力之間的彈簧。 此外，在電機的選擇時的電機功率進行足以克服開放彈簧收縮和，并提供足夠的力，以加強該對象。 圖2.5是利用虛擬樣機軟件ADAMS來分析的工作條件而設(shè)計的機器人機構(gòu)。 圖2.5 虛擬樣機場景 下面更進一步計算出所需要的電機力矩。 圖2.6 力矩變化情況 從圖2.6所示，以克服最大馬達轉(zhuǎn)矩所需要的彈簧力的初始階段必須大于550N·毫米，這提供了用于電機的選擇的基礎(chǔ)。 2.4驅(qū)動方式 該機器人具有總共六個獨立的旋轉(zhuǎn)接頭，以及機器人的運動的終點，一共有五個電源必需的。 機器人共同驅(qū)動一個液壓傳動，氣動驅(qū)動和電機驅(qū)動三種類型。這三種方法都有自己的長處，各種驅(qū)動方式的特點見表2.1： 表2.1三種驅(qū)動方式的特點對照 內(nèi)容 驅(qū)動方式 液壓驅(qū)動 氣動驅(qū)動 電機驅(qū)動 輸出功率 ? 很大，壓力范圍為50～140Pa 大，壓力范圍為48～60Pa，最大可達Pa ? 較大 控制性能 使用不可壓縮流體，精度高，輸出功率高，變速，靈敏的控制，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 氣體可壓縮性，精度低，減振效果差，低和難于控制，這是難以實現(xiàn)高速，高精度的連續(xù)路徑控制 控制精度高，功率大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實現(xiàn)高速，高精度連續(xù)軌跡控制，良好的伺服特性，復(fù)雜的控制系統(tǒng) 響應(yīng)速度 ? 很高 較高 ? 很高 結(jié)構(gòu)性能及體積 結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)膱?zhí)行機構(gòu)可以標(biāo)準(zhǔn)化，模擬化，容易實現(xiàn)直接驅(qū)動。功率/重量比，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封的大問題 結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)膱?zhí)行機構(gòu)可以標(biāo)準(zhǔn)化，模擬化，容易實現(xiàn)直接驅(qū)動。功率/重量比，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小的密封問題 伺服電機容易標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)和良好的性能，低噪音，電機必須配置一般的減速裝置，除了DD電機，但很難直接驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊，密封沒問題 安全性 更好防爆性能，液壓油作為傳輸介質(zhì)，在一定條件下，有發(fā)生火災(zāi)的危險 抗應(yīng)力防爆性能，比1 000千帕斯卡高（10個大氣壓）應(yīng)注意設(shè)備 設(shè)備本身沒有爆炸和火災(zāi)危險，直流有刷電機換向火花，表現(xiàn)不佳的環(huán)境證明 對環(huán)境的影響 液壓系統(tǒng)易漏油，對環(huán)境有污染 排氣時有噪聲 無 在工業(yè)機器人中應(yīng)用范圍 適用于重載、低速驅(qū)動態(tài)，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機器人，點焊機器人和機器人發(fā)貨 適用于中小負(fù)載驅(qū)動、精度較低有限點程序來控制機器人，如機器人本體的氣動平衡沖壓和組裝機器人氣動夾具 適用于中小負(fù)載、要求具有高精度位置控制和軌道控制精度高，速度快的機器人，如交流伺服噴涂機器人，點焊機器人，焊接機器人，裝配機器人 成本 液壓元件成本較高 成本低 成本高 維修及使用 方便，但油液對環(huán)境溫度有一定要求 方便 較復(fù)雜 機器人驅(qū)動系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點，通常對機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的要求有： 1）。質(zhì)量驅(qū)動系統(tǒng)來點亮盡可能，該單元必須為高品質(zhì)的輸出功率，效率要高一些; 2）。更快的響應(yīng)，這就要求慣性比大扭矩，質(zhì)量比和扭矩，可頻繁起動，制動，正，反轉(zhuǎn)開關(guān); 3）。驅(qū)動盡可能地靈活，位移偏差和速度偏差越小; 4）。安全可靠; 5）。操作和維護方便; 6）。環(huán)境污染，噪音要小; 7）。經(jīng)濟上合理，特別是要盡量減少占用空間。 它是基于使用的功能和驅(qū)動系統(tǒng)的機械手驅(qū)動系統(tǒng)，直流伺服電機，驅(qū)動機器人，用于驅(qū)動的紙張設(shè)計要求的中間。表選擇和各個關(guān)節(jié)電機類型的相關(guān)參數(shù)2.2。 表2.2機器人驅(qū)動電機參數(shù) 電機參數(shù) 腰關(guān)節(jié) 肩關(guān)節(jié) 肘關(guān)節(jié) 腕關(guān)節(jié) 手爪 型號 MAXON2332 MAXON2332 MAXON2332 MULTIPLEX STELL-SERVO MULTIPLEX STELL-SERVO 額定電壓 18v 18v 18v 6v 6v 額定轉(zhuǎn)矩 18.2 N·m 18.2 N·m 18.2 N·m 10.3 N·m 10.3 N·m 最大轉(zhuǎn)矩 67.4N·m 67.4N·m 67.4N·m 額定轉(zhuǎn)速 7980rpm 7980rpm 7980rpm 5460rpm 5460rpm 最高轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子慣量 9200rpm 18.4gcm·cm 9200rpm 18.4gcm·cm 9200rpm 18.4gcm·cm 2.5傳動方式 由于電動機驅(qū)動器系統(tǒng)的平均扭矩輸出被減少，以提高負(fù)載能力，有必要通過一個傳動機構(gòu)，以增加扭矩。對于機器人的驅(qū)動機構(gòu)的一般性要求如下。 （1）具有相同的發(fā)送功率，最小最輕的傳輸速率的結(jié)構(gòu)。 （2）發(fā)送一個剛性的，也就是說，從驅(qū)動軸到一定角度相對于變形小，這能夠增加一個非常低頻率的機械振動的固有頻率相同的連接桿的關(guān)節(jié)扭矩的輸出軸它會降低機器。 （3）挑著它，就可以得到一個較高的位置控制精度，從正向使其更少的時間旅行，相反，有一個小。 （4）壽命長，價格低。 在這篇文章中，馬達和齒輪馬達一體化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，采用了強大的承受能力來選擇，而不是通過直接電機的運動的??方方面面驅(qū)動。因此，在使用了帶齒帶傳動，以減少沖擊和震動的工藝設(shè)備的執(zhí)行，而不會降低控制精度。 齒形帶驅(qū)動器是一個帶為主要髖關(guān)節(jié)，肩關(guān)節(jié)和平行于軸線或旋轉(zhuǎn)運動之間傳遞運動轉(zhuǎn)變成用于驅(qū)動肘關(guān)節(jié)紙張的線性運動。 齒形帶傳動原理如圖2.7所示。 齒輪帶的傳動比計算公式為 齒輪帶的平均速度為 圖2.7 齒形帶傳動 第3章 控制系統(tǒng)硬件 3.1 控制系統(tǒng)模式的選擇 基于機器人控制系統(tǒng)中，核心構(gòu)建機器人平臺上。首先，硬件平臺的選擇，這是為了運行上的發(fā)展和開放系統(tǒng)一個顯著的影響，它需要控制系統(tǒng)的硬件平臺。硬件平臺是一種常見的控制系統(tǒng)應(yīng)滿足：基于標(biāo)準(zhǔn)的硬件系統(tǒng)總線的車身，它的可擴展性。硬件架構(gòu)提供了一個實時的所需的計算能力。這是很容易的添加或更改模塊化硬件系統(tǒng)，各種接口，傳感器和專用計算機。低廉的價格。 VME總線系統(tǒng)和基于PC的系統(tǒng)總線（1981 Versamodel歐洲卡摩托羅拉推出的第一代32開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線）：目前，機器人控制硬件平臺，一般的方法，它可分為兩大類。最近廣泛機器人控制器作為控制系統(tǒng)的核心，隨著PC性能的快速發(fā)展，但可靠性大大接受個人電腦，價格大大降低，這將得到改善。 基于PC的控制系統(tǒng)，因為它是，在一般情況下，以控制所述采集卡，靈活性，成本，PC控制模式，PC + PC控制模式，PC +控制模式分布式控制器，PC + DSP的控制模式運動控制卡包括一個PC +的控制數(shù)據(jù)收集和設(shè)計卡方案，是可以自定義的算法來使用，因為它需要一個應(yīng)用程序算法的編寫，它支持已經(jīng)很低恢復(fù)它在做什么。因此，控制PC +數(shù)據(jù)采集卡選擇這篇文章。 3.2控制系統(tǒng)的搭建 圖3.1 控制系統(tǒng)框圖 3.2.1工控機 這里研工業(yè)控制裝置，超過128兆為233MHz存儲器，32位數(shù)據(jù)總線時鐘。 VGA顯示器和背板上的9 ISA插槽中，有四個PCI插槽。其優(yōu)異的性能價格比，一直有利于兼容性，以及硬件和軟件維護和升級。在PC與普通個人計算機工業(yè)對具有以下優(yōu)點相比對照。 1.微陣列是嚴(yán)重比一般的個人電腦。 2.能力將驅(qū)動芯片。 3.整個內(nèi)部結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)防震，增強，具有很強的抗干擾性能。 4.和環(huán)境中（等于溫度，濕度，灰塵等）的要求比一般的計算機要低得多。 3.2.2數(shù)據(jù)采集卡 在本設(shè)計中我們主要用到研華公司的PCL812PG和PCL726，其參數(shù)如下。 PCL-812PG 主要特點： · 16路單端12位模擬量輸入 · 2路12位模擬量輸出 · 采樣速率可編程，最快達30KHz · 帶DMA或中斷的A/D · 16路數(shù)字量輸出 PCL-726 主要特點： · 6路獨立D/A輸出 · 12位分辨率雙緩沖D/A轉(zhuǎn)換器 · 16路數(shù)字量輸入及16路數(shù)字量輸出 · 多種電壓范圍：+/-10V，+/-5V，0—+5V，0—+10V和4—20mA電流環(huán)。 3.2.3伺服放大器 在設(shè)計過程中驅(qū)動的系統(tǒng)，主要的伺服電機驅(qū)動，因為它使用廢紙在機器人關(guān)節(jié)的MAXON電機驅(qū)動，同樣的選擇的MAXON伺服馬達驅(qū)動器（用于-Q-直流伺服控制電動機的MAXON Control4的LSC30 / 2）設(shè)計用于伺服電機的MAXON馬達變焦控制設(shè)計是一個驅(qū)動器，如圖3.2，強大的功能及12?30V，功率，兩個端子連接于伺服電機的控制的穩(wěn)定性，直接驅(qū)動如電動機，3，4，7，8，由用于控制所述電動機的尺寸和轉(zhuǎn)速控制電壓數(shù)據(jù)采集卡的模擬電壓信號，則兩個終端連接在電源之間的終端反向輸出，（如果在這個規(guī)范中未使用）作為連接得到了很好的13日和14槍柜，3,4,10的“準(zhǔn)備”信號光耦輸入之間。在伺服控制器的前，有五個旋鈕用于調(diào)節(jié)撥的10今后五年電機參數(shù)切換以下用于選擇控制器的工作狀態(tài)。 圖3.2伺服放大器接線及其調(diào)節(jié)示意 3.2.4端子板 通過不同的方法，用于收集卡和采集卡不同測試信號工控機箱釋放，同一系統(tǒng)直接連接到各種工業(yè)傳感器或致動器。 端子板的主要作用有一個2。 ①。終端塊連接部件之間，并且通過收集每個信號調(diào)節(jié)電路的卡片，駕駛，使每個通道可以是開放或封閉的道路單獨系統(tǒng)，以提供一個單一的信號線和接地和裝置，用于相應(yīng)的輸入和輸出信號，所有維護和故障時間，而不停止執(zhí)行。 ②。 ，端子條傳輸線的簡單和該組的終端塊信號調(diào)理亮信號的傳輸路徑特性來達到，或電阻衰減器來捕獲器由RC低通濾波器，例如分流，每個信道的根據(jù)后后的信號通過。圖3.3示出了端板的電路 圖3.3端子板電路 電路圖中，為了防止使用4N25光耦器產(chǎn)生的直流電動機的電路噪聲的正常運行，如圖3.3。在機電一體化，光電耦合電路是一個重要的接口電路。 通過經(jīng)由路，PCL-812PG的模擬輸出作為數(shù)字輸出控制Ofumota電路，PCL-726也是一個PCL-812PG，責(zé)任是相反的，收集5電位電壓和電動機的旋轉(zhuǎn)并且其特征在于通過控制速度，該角度是反饋運行電機計算機。 3.2.5電位器及其標(biāo)定 電阻電位器，該電子電路是可調(diào)的那些部件使用最廣泛的。這三個外部端子，在兩個固定端，和另一個具有中心抽頭。旋轉(zhuǎn)軸或電位器的電阻中心抽頭的固定終端之間調(diào)整，這將被改變。 在本文中，一個單圈的電位，它是360度或更大足以每個關(guān)節(jié)的角度，以使該運動是小的機器人。電位器的輸出電壓和附連到機器人關(guān)節(jié)角度的運動的范圍內(nèi)的每個接頭的輸出軸電位的關(guān)節(jié)角具有一定的作用是一比一。 從理論上講，一個電位它是衡量非線性元件滑動電位器滑線因，它應(yīng)該是噪聲，在操作期間磨損，這一功能不是一個理想的線性關(guān)系，一個數(shù)還有就是卡諾抵消電位器的基于不同的角度校準(zhǔn)，從線性擬合測得的電壓值，關(guān)閉替代真正的功能。應(yīng)當(dāng)測量校準(zhǔn)下它的每個關(guān)節(jié)的潛力。 電位器1的標(biāo)定，如圖 3.4所示： 圖 3.4電位器 關(guān)節(jié)角1與電位計1的函數(shù)關(guān)系： a=33.3105v-16.895 電位器2的標(biāo)定 圖 3.5 如圖 3.5所示： 關(guān)節(jié)角2與電位計2的函數(shù)關(guān)系： a=33.2967v -124.2692 電位器3的標(biāo)定 圖 3.6 如圖 3.6所示： 關(guān)節(jié)角3與電位計3的函數(shù)關(guān)系： a= 32.9333v-16.2222 電位器4的標(biāo)定 圖 3.7 如圖 3.7所示： 關(guān)節(jié)角4與電位計4的函數(shù)關(guān)系： a= 32.6333v-75.1389 電位器5的標(biāo)定 圖 3.8 如圖 3.8所示： 電機5與電位計5的函數(shù)關(guān)系： a= 32.9000v -36.3611 注：以上標(biāo)定工作都是在10.00v的電壓下測量的 3.2.6電源 電位器和伺服放大器需要一定的電壓，特別是電位器是工作的10.0V電壓穩(wěn)定的條件下，以確保上的電位反饋信號的可靠性一個顯著影響;并為12V?30V的工作范圍內(nèi)的伺服放大器，只要你能在此電壓范圍內(nèi)。 在這篇文章中，DH1715A-3型雙穩(wěn)態(tài)，可以提供0?32V電壓輸出0?2A電流輸出功率。此設(shè)置了兩個電壓輸出：14.0v--供給伺服放大器，10.0v--確保電位器的正常操作。 第4章 控制系統(tǒng)軟件 這是通過發(fā)送一個指令信號到外部數(shù)據(jù)采集卡，定期低于控制軟件，使計算機完成對硬件設(shè)計的主要機器人控制系統(tǒng)的和建設(shè)的設(shè)計，以及最終的機器人驅(qū)動的關(guān)節(jié)的移動，到了withIt以適應(yīng)“的工作原理。 “ 4.1預(yù)期的功能 （1）. 實時顯示各個關(guān)節(jié)角，并且可以防止各個關(guān)節(jié)的運動角度超出預(yù)定的關(guān) 節(jié)角范圍內(nèi)； （2）. 實現(xiàn)直流電機的伺服控制； （3）. 實現(xiàn)電機的自鎖； （4）. 實現(xiàn)示教編程及在線修改程序； （5）. 可以設(shè)置參考點，使機器人在空間有一個固定的參考位置，可以回參考 點。 第5章 總結(jié) 5.1 所完成的工作 該實驗平臺（1）的轉(zhuǎn)化 在本文中，焊接機器人的廢料，變換成一個進給機器人，不僅結(jié)束致動器的重新設(shè)計，但也重新布線。 （2）關(guān)節(jié)軸電位器進行重新校準(zhǔn) 由于不同的校準(zhǔn)電壓，校準(zhǔn)曲線和產(chǎn)生的作用是不同的，這篇文章是可選的10V電壓。 （3）設(shè)計端子板電路和驅(qū)動電路 接線板電腦，主板控制的機器人“橋”的信號電路末端，負(fù)責(zé)信號調(diào)節(jié)，驅(qū)動放大器和其他任務(wù)。 （4）控制軟件 軟件是機器人的“大腦思維”，軟件設(shè)計是人會給一個機器人的“大腦”。 5.2 設(shè)計經(jīng)驗 （1）它被設(shè)計成不公平的矩形底座 在髖關(guān)節(jié)的另一個位置中，如果運動的肩部的下限是不同的，它不是一個簡單的編程。氣缸為基礎(chǔ)的設(shè)計，在凸緣，和最好的支持。 （2）優(yōu)選地，它已經(jīng)安裝了機械制動裝置 但只不能制動，如這種突然斷電，以實現(xiàn)一個不可靠的制動，我們依賴于程序。 （3）必須在機器的放電電路上安裝 因為它產(chǎn)生對應(yīng)于電動機啟動或停止電機線圈的時間，增加一個調(diào)節(jié)器或自由輪元件的高感應(yīng)電動勢，有一種可能性，即與電路部件的損害。 （4）的輸出電壓的電勢可以在一定范圍內(nèi)是不規(guī)則變化 勢由于不均勻所謂原因的電阻的不均勻性“的滑動噪聲?！毕碌姆植际交瑒与娝⒌慕佑|電阻這將導(dǎo)致一個反饋電壓潛在的不準(zhǔn)確性。 （5）的方向和潛在共同定位角 它最好是一個關(guān)節(jié)角坐標(biāo)關(guān)節(jié)角度，關(guān)節(jié)角度的電位，優(yōu)選地，這樣的方案更容易，增加輸出電壓線。 5.3 誤差分析 每個關(guān)節(jié)的角度誤差約±2°，因為開環(huán)機制，被集成，以便一起，可能的誤差增大的結(jié)束，再現(xiàn)性是不夠的。 簡要分析如下錯誤的原因： （1）在錯誤的關(guān)節(jié)之間的平行度誤差的其他間隙中，平行和垂直誤差髖關(guān)節(jié)軸的基礎(chǔ)上，頂面的桌子和一個下表面， （2）齒輪，軸承，帶齒皮帶的不均勻變形 （3）裝配誤差 旋轉(zhuǎn)接頭軸，每一個環(huán)節(jié)的變形誤差的誤差（4）; （5），我跑件的機械振動 滑動電位變化（6）噪聲和電源電壓可導(dǎo)致不準(zhǔn)確的反饋 （7）該程序使用相同的良好的機械制動裝置快速響應(yīng)剎車 5.4 可以繼續(xù)探索的方向 （1）對于此處的教導(dǎo)示出，稍作修改到程序上的編程部分，則就能夠?qū)崿F(xiàn)的保存和離線修改教學(xué)計劃，從而也容易實現(xiàn)離線編程。 （2）可以用于OpenGL或ADAMS虛擬場景設(shè)置，從而實現(xiàn)虛擬教學(xué)編程，它會更安全，方便。當(dāng)然，手寫代碼可以在該虛擬環(huán)境中運行，以驗證其合理性。 （3）通過一個虛擬場景和網(wǎng)絡(luò)還可以進一步實現(xiàn)機器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。 （4）您也可以嘗試添加現(xiàn)有的實驗平臺上的視覺反饋。 （5）如LabView的控制接口設(shè)計中，可能更方便。 （6），以進一步改進的控制方法和控制結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)軟件可以嵌入到嵌入式系統(tǒng)去。 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計，是于XX老師考慮到學(xué)生日后的研究方向而特意為我安排的。通過此次培訓(xùn)，提高自己的能力，設(shè)計能力和編程的學(xué)生順利進入機器人的研究領(lǐng)域深后，鋪平了道路一個新的水平。畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生們學(xué)到了很多東西，這是在老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。身體狀況不好，老師，和繁忙，但還是經(jīng)?；〞r間去檢查學(xué)生畢業(yè)的進展，給予耐心指導(dǎo)過程中遇到的畢業(yè)設(shè)計問題，頓頓的教導(dǎo)，就個人而言，這是使學(xué)生深深佩服感動！據(jù)此，學(xué)生鄭重感謝老師！ 參考文獻 [1] Craig, John J. 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