自动寻迹搬运机器人部分功能设计
42页 18000字数+论文说明书+任务书+11张CAD图纸【详情如下】
任务书.doc
升降机构.dwg
大臂.dwg
小臂.dwg
履带装配.dwg
底座.dwg
总装配图 A0.dwg
机械手支座.dwg
机械手装配.dwg
机械手部.dwg
法兰盘.dwg
自动寻迹搬运机器人部分功能设计论文.doc
行走装配图.dwg
自动寻迹搬运机器人部分功能设计
目 录
第1章 绪论…………………………………………………………………… 1
1.1 自动寻迹搬运机器人机器人概述…………………………………… 3
1.2 自动寻迹搬运机器人机器人的历史、现状………………………… 4
1.3 自动寻迹搬运机器人机器人的发展趋势…………………………… 5
第2章 自动寻迹搬运机器人机器人机械手的设计……………………………5
2.1自由度及关节……………………………………………………………6
2.2 基座及连杆…………………………………………………………… 7
2.2.1 基座……………………………………………………………… 8
2.2.2 大臂………………………………………………………………9
2.2.3 小臂……………………………………………………………… 10
2.3 机械手的设计……………………………………………………………12
2.4 驱动方式…………………………………………………………………13
2.5 传动方式…………………………………………………………………14
2.6 制动器……………………………………………………………………15
第3章 控制系统硬件……………………………………………………………16
3.1 控制系统模式的选择……………………………………………………17
3.2 控制系统的搭建………………………………………………………18
3.2.1 工控机……………………………………………………………19
3.2.2 数据采集卡………………………………………………………20
3.2.3 伺服放大器……………………………………………………21
3.2.4 端子板……………………………………………………………22
3.2.5电位器及其标定…………………………………………………22
3.2.6电源………………………………………………………………23
第4章 控制系统软件…………………………………………………………24
4.1预期的功能……………………………………………………………25
4.2 实现方法……………………………………………………………26
4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 ……………………26
4.2.2直流电机的伺服控制……………………………………………27
4.2.3电机的自锁………………………………………………………28
4.2.4示教编程及在线修改程序………………………………………29
4.2.5设置参考点及回参考点…………………………………………30
第5章 总结………………………………………………………………………32
5.1 所完成的工作…………………………………………………………33
5.2 设计经验………………………………………………………………35
5.3 误差分析………………………………………………………………36
5.4 可以继续探索的方向………………………………………………… 40
致 谢………………………………………………………………………………41
参考文献……………………………………………………………………… 42
摘 要
从第一台机器人诞生至今，机器人的制造和发展已走过了半个多世纪的历程，全球工业机器人的装机量已超过百万台，形成了一个巨大的机器人产业。同时，非制造业用机器人近几年也发展迅速，并逐步向实用化发展。机器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不断提高，而机器人的制造成本和价格却不断下降。机器人产业的潜力非常巨大，值得强调的是，“机器人产业”应该是“机器人技术”产业，或者叫机器人产业。正如IT产业不仅限于PC一样，机器人产业也包括所有与机器人技术相关的产业，在产业化大背景的驱动下，不久以后，未来机器人的发展水平将会得到飞跃性的提升。
机器人工程技术与人性化技术的共同发展，使得更多的机器人“德才兼备”，它们将会像人们想象中的机器人那样更接近于人类。目前已经比较成熟的机器人研究领域，使得科学家的研究方向不再像90年代初期那样随波逐流，更多创意化的设计理念被融入到了机器人的研究和制造中。
在未来高精度的产业机器人，高感知能力的家用机器人，以及虚拟仿真技术的研究型机器人将会逐步融入到人类社会的方方面面。 也许在未来的某一天，在大街上密布的机器人大军将不再是科幻作品中的镜头。究竟机器人能有怎样的发展呢，下面就和大家一起来展望机器人技术的未来。
在当今社会中，机器人已被广泛的运用到每一个领域，如建筑、医疗、采矿、核能、农牧渔业、航空航天、水下作业、救火、环境卫生、教育、娱乐、办公、家用等方面，有时它在极其恶劣的条件下工作，做某些单调、频繁和重复的长时间作业，它不仅给人们留下了良好的工作条件，而且给社会带来了巨大的财富。
关键词: 机器人 机构 制动装置
Abstract
Birth date from the first robot, robot manufacturing and development has gone through the course of half a century, the global installed base of industrial robots have been more than a million units to form a giant robot industry. Meanwhile, the non-manufacturing industry has developed rapidly in recent years, robots, and gradually to practical development. Robot manufacturing level, control the speed and control accuracy, reliability continue to improve the robot's manufacturing costs and prices have been declining. Huge potential in the robotics industry, is worth emphasizing that, "the robotics industry" should be "robot technology" industries, or call the robotics industry. As the IT industry is not only limited to the PC like robots and robot industry also includes all technology-related industries in the industry, driven by the background of the near future, the future level of development of the robot will be a leap of improvement.
Robot Engineering Technology and the common development of human technology, making more robots "ability and political integrity," they would be like people think of robots as closer to human beings. Is now relatively mature field of robotics, making the research of scientists no longer the early 90s as drift, more creative design concepts are integrated into the research and manufacture of robots.
High-precision industrial robots in the future, high perception of domestic robots, and virtual simulation technology for robots will be gradually integrated into all aspects of human society. Perhaps someday in the future, in the street will no longer clouds the robot army of the lens of science fiction works. What kind of development of the robot can have it, and everyone will work together following outlook for robot technology in the future.
In today's society, robots have been widely applied to every area, such as construction, medical, mining, nuclear energy, agriculture and animal husbandry fishery, aerospace, underwater operations, fire, sanitation, education, entertainment, office, home, etc. side, sometimes it is working under extremely harsh conditions, do certain monotony, frequent and repetitive for a long time job, which not only left people with good working conditions, and has brought great wealth.
Key words： robot mechanism Brake
第1章 绪论
1.1 自动寻迹搬运机器人机器人概述
搬运机器人不但能够代替人的某些功能,有时还能超过人的体力能 力.可以24小时甚至更长时间连续重复运转;还可以承受各种恶劣环境. 因此,搬运机器人是人体局部功能的延长和发展. 21世纪是敏捷制造的时代,搬运机器人在敏捷制造系统中应用广泛. 这种机器入作为柔性制造单元中最重要的柔性工具之一,它可 以安装在中央刀库中.实现刀具交换;也可以安装在夹具站,实现夹具的 交插或移动机床主轴箱体.虽然使用搬运机器人可以减少随行工作台和托 盘的动作,使得制造业自动化系统中的物料,运储子系统更加灵活,但是一般工业搬运机器人只是固定在基座上的操作臂,只能在特定的工作空间内执行操作任务,这明显是对柔性制造单元柔性产生的限制. 分析制造业自动化系统的物料,运储子系统的构成可知,这一子系统 一般由毛坯与刀具准备工作站,传送带,有轨小车,自动导向小车,自动 化仓库,搬运机器人,托盘站等组成.传输带主要是从传统的机械式自动 线发展而来的,现在应用仍较普遍,可靠性,高制造成本低是其主要优点. 运输小车的结构变化发展很快,形式也多式多样.大体上可以分为无轨和有轨两大类.有轨小车有的采用地轨,像火车的轨道一样.也有的采用无轨,或称高架轨道,即是把运输小车吊在两条高架轨道上移动.无轨小车, 又因为它的导向方法的不同,而分为有线导向,磁性导向,激光导向和无线电遥控等多种形式.自动物流系统的发展初期,多采用传送带及有轨小车,随着控制技术的成熟,采用自动导向的无轨小车越来越多. 自动导向小车主要是指将导向轨道理设在地面之下,由小车自动识别 轨道的位置并按照中央计算机的指令在相应的轨道上运行的无轨小车.这 种自动导向小车系统主要由运输小车,地板设备及系统控制器等三部分组 成,本身具有较高的柔性,只要改变一下导向程序就可以很容易地改变修 『E和扩充移动路线. 无论搬运机器人操作臂还是自动导向小车,功能太过单一.不利于自 动化系统的集成,且两种设备的缺陷已经很难通过自身的改进来弥补.而如果将搬运机器人加载到自动导向小车上,或者说是将减少了机械自由度 数目同时缩短了连杆长度的串联机构操作臂加载在移动载体上,则会减少物料,运储子系统的工作环节,增加这一子系统的流畅程度,提高制造业 自动化系统的灵活性.
起来，末端误差可能会较大，并且重复精度不够。
下面简要分析一下误差的来源：
（1） 工作台、基座的上下表面平行度误差，腰关节转轴的垂直度误差，以及其它关节之间的平行度误差
（2） 齿轮、轴承的间隙，齿形带的变形不均匀
（3） 装配误差
（4） 各关节轴的回转误差，各连杆的受力变形误差；
（5） 运行时，机械部分的振动
（6） 电位器的滑动噪声，以及电源的不稳定都会导致反馈电压的不准确
（7） 用程序实现制动不如机械制动装置反应快
5.4 可以继续探索的方向
（1） 对于本文中的示教编程部分，将程序稍作修改，就能实现对示教程序的保存和离线修改，进而也容易实现离线编程。
（2） 可以用Opengl或者ADAMS订作一个虚拟场景，进而实现虚拟示教编程，这样会更加安全和方便。当然手工编写的程序代码也可以在此虚拟场景中运行，以验证其合理与否。
（3） 通过虚拟场景和网络，也可以进一步实现对自动寻迹搬运机器人机器人的远程监测和控制。
（4） 还可以尝试在原有实验平台上加上视觉反馈。
（5） 控制界面如果用LabView设计，可能会更方便些。
（6） 通过进一步完善控制方式和控制结构，可以将控制系统的软件嵌入到嵌入式系统上去。
致 谢
本次毕业设计，是老师考虑到学生日后的研究方向而特意为我安排的。通过这次训练，提高了自己的动手能力、设计能力和编程水平，为学生日后顺利进入自动寻迹搬运机器人机器人这一深邃的科研领域作下了铺垫。本次毕业设计，学生收获颇多，这与于老师的悉心指导是分不开的。于老师身体状况欠佳，且公务繁忙，但是还是经常抽时间来视察学生毕业设计进度，就毕业设计过程中遇到的问题给予耐心指导，敦敦教诲，身体力行，实在令学生钦佩感动不已！特此，学生郑重向于老师表示感谢！
另外，学生还要感谢在学生毕业设计的过程中给出了许多有益的建议，特此表示感谢！
参考文献
[1] Craig, John J. Introduction to robotics. 北京 机械工业出版社，2006
[2] Basilio Bona and Aldo Curatella. Identification of Industrial Robot Parameters for Advanced Model-Based Controllers Design Proceedings of the 2005 IEEE
International Conference on Robotics and Automation. Barcelona, Spain, April 2005
[3] 索罗门采夫. 工业自动寻迹搬运机器人机器人图册. 北京 机械工业出版社，1993
[4] 周伯英. 工业自动寻迹搬运机器人机器人设计. 北京 机械工业出版社，1995
[5] 郭洪红 贺继林 田宏宇 席巍. 工业自动寻迹搬运机器人机器人技术. 西安电子科技大学出版社，2006
[6] 三浦宏文. 机电一体化实用手册. 科学出版社 OHM社，2001
[7] 陈国联 王建华 夏建生. 电子技术. 西安交通大学出版社，2002
[8] 沈裕康 严武升 杨庚辰. 电机与电器. 北京理工大学出版社，2002
[9] 罗建军 朱丹军 顾刚 刘路放. 大学C++程序设计教程. 北京：高等教育出版社，2004
[10] 罗建军 崔舒宁 杨琦. 大学Visual C++程序设计案例教程. 北京：高等教育出版社，2004