五自由度机器人结构设计【5自由度】
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2005年3月14日 星期一
为顺利完成毕业设计,对社设计的题目的状况有了个大概的了解,我所设计的题目是:五自由度教学演示机器人结构设计“首先应设计一个机器人结构部分,其可以实现5个自由度的运动,同时实现这些运动达到教学演示的目的。
今天我参阅了相关的资料,对机器人的结构组成有了个大概的了解,在次做简单的概述,通俗点讲所谓的机器人就是为了满足人类的需要,用一种机械装置,按照人的意愿,实现一些运动代替人的劳动,类似人的手,当然我们着眼与机能方面,没有限定在要与人的手相同。
机器人作为一个系统,其组成有机械手,末端执行器,驱动器、传感器、 处理器及相关软件组成。,通过参阅这些资料,对机器人历史发展过程目前的状况有了外大致的了解,对自己的设计有个很好的基础。
2005年3月15日 星期二
作为机器人的饿重要组成部分,机械手的作用可以说是十分重要的,今天通过参阅资料,了解了机械手的发展,它的作用日益被人民所认识
其一:它能部分代替人的操作其二:它能按照生产工艺的要求,遵循一定的程序和时间位置来完成工件的传送和装卸,从而大大的改善了劳动条件。显著提高劳动生产率,加快实现工业机械化和自动化。
通过对机械手的执行机构的概括了解对设计过程中各个组成部分的布置及驱动件的布置有很大的益处,也为实习过程中有效快速学习总结提高了基础。
2005年3月16日 星期三
在对机械手执行机构进行驱动时,常见的驱动方式有液压、气动、电动其中液压驱动方式具有输出力矩大运动平稳,且速度较快易控制,定位精度高等一系列的优点,但对油液的过滤和密封要求过高,而气动驱动方式多用于具备压缩空气源的工厂,于液压驱动相比,气动的优点有1、压缩空气黏度小,容易达到高速
2、利于工厂中集中供气站,不必添家动力设备
3、气动元件工作压力低,故制造要求低。
结合自己所设计的题目,两种驱动方式都不太适合,不适合教学演示的环境,待下次比较电动方式后在做选择
2005年3月17 星期四
上次对液压驱动、气动做了比较,今天参阅相关的资料,对电动做个概述和比较
电气驱动是目前驱动应用最多的方式,其动力源简单,无需配套使用,维修方便,便于计算机连接
电驱动主要有两种电机,步进电机伺服电机,步进电机易实现开环控制,但稳定性差,且启动频率高时会产生丢步,多应用于精度不高的场合
伺服电机是一种转子的运动受输入信号控制,做快速反映控制电机分为直流和交流。
2005年3月18日 星期五
今天实习对直流伺服电机和交流伺服做了比较,总结如下:
1、 优点(直流)
1) 相同座机时效率高
2) 机械特性好
3) 在直流系统中使用方便
4) 系统稳定性技术比较简单
2、 缺点
1) 接触式直流电机的换向是对无线电的干扰
2) 有放大器漂移现象
3) 在交流系统中使用不方便
4) 电机的寿命受电刷的限制
对两种电机进行了比较,对在设计过程中的电机选择有很大的帮助。
2005年3月21日 星期一
比较上次直流伺服和交流伺服电机,结合本次设计内容,综合考虑选用步进电机驱动。今天通过去工厂,电机生产的中了解到步进电机又称脉冲电动机,是脉冲电信号转换成角位移的转化元件,没输入一个脉冲电信号,步进电机就转动一个角度,它的角位移量与脉冲数成正比,速度与频率成正比,在负载能力下,这些关系不因电源电压环境的改变和变化,可以通过改变脉冲频率来调速,反转正转等,鉴于这些特点,步进电动机在即人控制系统中应用广泛。结合自己的题目,想想自己的各个自由度的运动采用步进电机驱动,(试想)。
2005年3月22日 星期二
今天在工厂里通过师傅门的介绍,得知步进电机应用十分的广泛,对步进电机的原理有了个很好的了解,
从原理可以知道,为使步进电机连续旋转,必须有一个切换电路,按照不同的要求来控制绕组的输入,也就是步进电机驱动器,它由逻辑序列发生器及规律驱动电路组成,即输入脉冲通过环行分配器,在通过方大电路来驱动步进电机的运动。
2005.3.23 星期三
在设计思考中,为使各执行部件运动,如使臂伸缩旋转等基本操作时,传动部分必不可少,今天参照各种资料对传动方式进行了使用。
机器人手部夹持器的重复定位精度是机器人设计中一个十分重要的指标。它的实现依靠两方面因素:一是传动链精度,二是伺服精度而对传动系统而言,传动链越短,运动的驱动越直接,则精度越高。但目前工业机器人都不是直接驱动的,必须有中间环节,工业机器人主要应用减速方法,是齿轮传动,螺轮蜗杆传动。以及丝杆螺母和滚珠丝杆减速等。
齿轮传动和螺轮蜗杆传动减速有它的优越性,且价格低廉,齿合间隙也可以调到很小,可以满足重复定位的要求。
滚珠丝杠具有减速比大,效率高等优点,适用于把圆周运动转换为直线运动,且不需要自锁时没,尤其适用于机器人大小臂的传动。
另外,还应考虑大小臂,重心位置变化后的平衡计算问题,用相应方法解决。
2005.2.24 星期四
实习期间,根据王老师的设计三点要求,结构简单,自由度应具有代表性。易于教学演示,思考采用。常用臂部回转,臂部伸缩,腕部升降,腕部回转,手爪回转五个自由度方向运动。
2005.2.25 星期五
结合上次的机构布局图,对各部件的运动形式和传动方式作出进一步说明。
臂部回转采用蜗轮蜗杆传动。主要因为其所带动的部件多,惯量大,所以转数不 能带高,选用VT筒减速机构,综合考虑其能实现较大的传动比,体积小,便于安装
臂部伸缩采用丝杠螺母传动机构产生直线运动。
腕部升降部分采用丝杠螺母传动机构,用步进电机驱动,同时为减小腕及手部机构的重量所产生的倾覆力矩的作用。
腕部回转,因为要求重量轻,结构紧凑,可以采用电机直接驱动。
2005.3.28 星期一
结合资料今天我交接了工业机器人计算机控制一般分为两级控制,即主——从控制方式。
第一级,主控制计算机主要完成协调,管理,显示,轨迹规划,坐标变换,插补,编程控制再现其任务。
第二级,计算机接收第一级传来的位置指令,完成机器人各自由度运动控制。
从控机主要有两种形式,一种是CPU分时控制,由一个CPU按时间顺序分别控制机器人各自由度运动,另一种是CPU并行控制形式。
2005.3.29 星期二
集合自己题目参阅书本机器人演示系统是为教学服务的,应能开设尽可能多的演示实验还允许学习者以某种方式,输入机器人的运动位置,控制机器人完成设想的动作,因此决定采用微软伺服的点位控制方式,使学生对机器人控制有一个较全面的认识。
而在控制策略上,采用开环控制和闭环控制相结合的方式,这样做能满足实验对系统的要求。
2005.3.30 星期三
在设计过程中,考虑的因素很多,其中经济性十分重要,为降低成本,在控制策略上本实验不必作太多的要求,因此电机选取和驱动电路的设计力求经济简单。
控制核心用单片机控制并努力使多的软件功能代替硬件功能,基于同样的因素,步进电机驱动器采用简单实用的单电压串电阻驱动。
2005.3.31 星期四
在机器人中,传感器应用广泛,而用于内部反馈控制,也用于感知与外部环境的相互作用。
在机器人中,当连杆个关节运动时,传感器例如电位器,编码器,旋转变压器等将信号传给控制器,由其[判断各关节位置。
在特殊情况下,传感器还会具备人类所不具备的功能如放射性探测传感器。
本设计中用到位置传感器,判断运动位置以便于单片控制。
2005.4.1 星期五
通过这次实习,我觉得自己受益非浅,为毕业设计打下了基础,在实习的同时考虑到整个设计应该考虑的问题,整体方案的确定,驱动类型的选择,以至传动部分各部分方式,如蜗轮蜗杆传动,齿轮传动等,对整个设计的完成打下了基础,也是设计完成的保障。
我会在原有的基础上,继续努力,高质量,按进度完成设计内容,在此感谢王老师在此期间的指导。
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