機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-三自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(含CAD圖紙全套)
機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-三自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(含CAD圖紙全套),機(jī)械,畢業(yè)設(shè)計(jì),自由度,機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),cad,圖紙,全套
外文翻譯
Design and Development of a Competitive Low-Cost Robot Arm with Four Degrees of Freedom
一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的低成本的四自由度機(jī)械人手臂的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)
院 、 部: 機(jī)械工程學(xué)院
專業(yè)名稱:機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名:
學(xué) 號(hào):
指導(dǎo)老師:
摘 要
這項(xiàng)工作的主要重點(diǎn)是設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)和實(shí)施具有競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)器人手臂具有增強(qiáng)控制和粗短的成本。機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)采用四自由度和才華來(lái)完成精確簡(jiǎn)單的任務(wù),如光材料處理,這將被整合到了作為一個(gè)助理為工業(yè)勞動(dòng)力的移動(dòng)平臺(tái)。機(jī)器人手臂上配有數(shù)個(gè)伺服電機(jī)的臂之間做鏈接和執(zhí)行的手臂動(dòng)作。伺服電機(jī)編碼器包括使沒(méi)有控制器實(shí)施??刂莆覀兪褂肔abVIEW ,它執(zhí)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和串行通信的適當(dāng)?shù)慕嵌龋砸粋€(gè)微控制器,驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī),修改的位置,速度和加速度的能力的機(jī)器人。機(jī)器人手臂的測(cè)試和驗(yàn)證,進(jìn)行和結(jié)果表明,正常工作。關(guān)鍵詞:機(jī)器人手臂,低成本,設(shè)計(jì),驗(yàn)證,四自由度,伺服電機(jī), Arduino的的機(jī)器人控制, Labview的機(jī)器人控制
目 錄
1引言 1
2機(jī)械設(shè)計(jì) 1
3機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng) 6
4最終選擇效應(yīng) 6
5機(jī)械手的控制 7
5.1逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制 8
5.2 手動(dòng) 9
6測(cè)試和驗(yàn)證 10
7結(jié)果與討論 11
7.1伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍 11
7.2 電流消耗 12
7.3 最大負(fù)載 12
7.4 最終位置 12
8 結(jié)論 13
參考文獻(xiàn) 14
1引言
機(jī)器人實(shí)際上是定義為研究,設(shè)計(jì)和使用機(jī)器人系統(tǒng)的制造[1]。機(jī)器人通常用于執(zhí)行不安全的,危險(xiǎn)的,高度重復(fù)的,和單調(diào)的任務(wù)。它們具有許多不同的功能,如材料處理,組裝,電弧焊接,電阻焊接,機(jī)床的裝載和卸載功能,刷涂,噴涂等。主要有兩種不同類型的機(jī)器人:一個(gè)服務(wù)機(jī)器人以及工業(yè)機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人,工作半或完全自主地去履行服務(wù),有用的福祉人類和設(shè)備,但不包括生產(chǎn)操作[2] 。工業(yè)用機(jī)器人,在另一方面,被正式通過(guò)ISO定義的自動(dòng)控制和多用途可編程操縱器在三個(gè)或更多個(gè)軸[3]。工業(yè)機(jī)器人是移動(dòng)的材料,零件,工具,或通過(guò)可變的程式動(dòng)作的專門(mén)設(shè)備來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)不僅包括工業(yè)機(jī)器人,但也能夠執(zhí)行其任務(wù)以及測(cè)序或監(jiān)視通信接口需要對(duì)機(jī)器人的任何設(shè)備和/或傳感器。2007年全球市場(chǎng)增長(zhǎng)了3%,約114,000新安裝的工業(yè)機(jī)器人。截至2007年底,全國(guó)共有大約一萬(wàn)個(gè)工業(yè)機(jī)器人的使用,估計(jì)有50,000服務(wù)機(jī)器人用于工業(yè)用途比較[3] 。由于增加使用工業(yè)機(jī)器人手臂,演變到該主題開(kāi)始試圖模仿人類動(dòng)作的細(xì)節(jié)模式。例如一組學(xué)生在韓國(guó)做創(chuàng)新的設(shè)計(jì),為舞蹈的手,舉重,中國(guó)書(shū)法和顏色分類機(jī)械臂考慮[4] 。另一組工程師在美國(guó)開(kāi)發(fā)八個(gè)自由度機(jī)械臂。該機(jī)器人是能夠把握多個(gè)對(duì)象與很多從筆形狀的一球,也模擬人類的手[5]。在空間上,航天飛機(jī)遙控器系統(tǒng),被稱為SSRMS或Canadarm ,其繼任者是例子多度已經(jīng)用來(lái)執(zhí)行各種使用專門(mén)部署熱潮的任務(wù),例如航天飛機(jī)的檢查自由機(jī)械臂有攝像頭和連接在末端執(zhí)行器和衛(wèi)星的部署和檢索演習(xí)從貨艙航天飛機(jī)傳感器[6] 。
在墨西哥,科學(xué)家們已經(jīng)上了軌道設(shè)計(jì)和發(fā)展許多機(jī)器人的手臂,墨西哥政府估計(jì),在墨西哥有在不同的工業(yè)應(yīng)用中使用了大約11,000機(jī)械臂。不過(guò),專家認(rèn)為,機(jī)器人手臂的最高點(diǎn),不僅質(zhì)量更高,而且準(zhǔn)確,可重復(fù)性和粗短的成本。 大多數(shù)機(jī)器人都設(shè)置了一個(gè)操作的示教和重復(fù)技術(shù)。在這種模式下,一個(gè)訓(xùn)練有素的操作者(編程器)通常使用的便攜式控制裝置(示教)手動(dòng)教機(jī)器人的任務(wù)。在這些編程會(huì)話機(jī)器人的速度很慢。 目前的工作是一個(gè)兩階段的項(xiàng)目,這需要一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人能夠運(yùn)送工具從存儲(chǔ)室到工業(yè)單元的一部分。在這個(gè)階段中的項(xiàng)目,該項(xiàng)目開(kāi)展了在科技,墨西哥蒙特雷大學(xué),主要的重點(diǎn)是設(shè)計(jì), 制定和實(shí)施了工業(yè)機(jī)器人手臂粗短的成本,準(zhǔn)確和優(yōu)越的控制。這個(gè)機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)采用四自由度和才華來(lái)完成簡(jiǎn)單的任務(wù),如光隊(duì)友里亞爾處理,這將被整合到移動(dòng)平臺(tái)的形式,作為一個(gè)助理為工業(yè)勞動(dòng)力。
2機(jī)械設(shè)計(jì)
機(jī)器人手臂的機(jī)械設(shè)計(jì)是基于一個(gè)機(jī)器人操作器具有類似功能的一個(gè)人的手臂[6-8]。這樣的操縱器的鏈接是由關(guān)節(jié),允許旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和操縱器的鏈接被認(rèn)為形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈連接。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)鏈的業(yè)務(wù)最終被稱為末端效應(yīng)器或臂端的 - 工具,它是類似于人的手。圖1顯示了自由體圖的機(jī)器人手臂的機(jī)械設(shè)計(jì)。
圖1 機(jī)械手的自由體圖
如圖所示,端部執(zhí)行器不包括在設(shè)計(jì),因?yàn)槭惺鄣膴A持器被使用。這是因?yàn)槎瞬繄?zhí)行器是系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分之一,并且,反過(guò)來(lái),這是很容易和經(jīng)濟(jì)地使用商業(yè)化生產(chǎn)它。 圖2示出了機(jī)器人手臂的工作區(qū)域。
圖2 機(jī)械手工作區(qū)域圖
這是一個(gè)機(jī)器人臂具有四個(gè)自由度(DOF 4)的典型的工作空間。機(jī)械設(shè)計(jì)僅限于4自由度,主要是因?yàn)?,這樣的設(shè)計(jì)允許大部分必要的運(yùn)動(dòng),并保持 成本和機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜性。因此,關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被限制,其中旋轉(zhuǎn)的肩完成圍繞兩個(gè)軸和周圍只有一個(gè)在肘和手腕上,參見(jiàn)圖1。 機(jī)器人手臂的關(guān)節(jié)通常是由驅(qū)動(dòng)的電氣馬達(dá)。伺服電動(dòng)機(jī)被選擇,因?yàn)樗鼈儼ň幋a器,它可以自動(dòng)提供反饋給電動(dòng)機(jī)并相應(yīng)地調(diào)整位置。但是, 這些電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)范圍小于180?跨度,從而大大減小了臂和可能的位置到達(dá)該區(qū)域的[9]。的基礎(chǔ)上,選定了伺服電機(jī)的資格 由結(jié)構(gòu)和可能的負(fù)載所需的最大扭矩。在目前的研究中,用于構(gòu)造的材料是丙烯酸樹(shù)脂。 圖3示出用于負(fù)載計(jì)算的力的圖。的計(jì)算均只對(duì)具有最大負(fù)荷關(guān)節(jié),由于其他關(guān)節(jié)將具有相同的電機(jī),即電機(jī)可以移動(dòng)的鏈接沒(méi)有問(wèn)題。計(jì)算考慮了權(quán)重 的電動(dòng)機(jī),約50克,除電機(jī)在關(guān)節(jié)B的重量,因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)鏈接的BA。圖4示出了力示意圖上鏈路CB,它包含接頭(B和C)具有最高的負(fù)載(攜帶了該書(shū)的DC和ED)和計(jì)算如下進(jìn)行。
圖3 機(jī)械手負(fù)載分布圖
圖4 CB段負(fù)載分布圖
用于扭矩計(jì)算的值:
WD= 0.011千克(體重鏈接的DE)
WC= 0.030千克(體重鏈接的CD)
WB= 0.030千克(體重鏈路的CB)
L = 1千克(負(fù)載)
CM = Dm為0.050公斤(重電機(jī))
LBC為0.14米(公元前鏈路的長(zhǎng)度)
液晶顯示屏為0.14米(鏈接的CD長(zhǎng)度)
斯α= 0.05米(LINK DE的長(zhǎng)度)
執(zhí)行力之和在Y軸,用負(fù)載,如圖4中,并求解CY和CB,見(jiàn)方程(1) - (4)。同樣,執(zhí)行的時(shí)刻周圍的點(diǎn)C的總和,式(5),和點(diǎn)B,方程
化(6),以獲得在C和B,等式(7)和(8),分別在轉(zhuǎn)矩。
(6)
(7)
(8)
該被選擇的基礎(chǔ)上,計(jì)算在伺服馬達(dá),是Hextronik HX12K ,其具有280盎司/英寸的扭矩。該電動(dòng)機(jī)被推薦,因?yàn)樗热魏纹渌姍C(jī)與同樣規(guī)格便宜得多。由于我們需要更大的扭矩在關(guān)節(jié)B,見(jiàn)公式(8) ,我們使用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)在點(diǎn)B處,以符合扭矩要求;然而,一個(gè)馬達(dá)是不夠的其它關(guān)節(jié)。采用兩臺(tái)電機(jī)的合資B比使用一個(gè)大電機(jī)560盎司/英寸便宜得多。
圖 5 伺服電機(jī)
可以在圖5中示出,其他有關(guān)的特征是,它們可以轉(zhuǎn)動(dòng)60度,在130毫秒和它們有各自47.9克的重量。一旦被定義為機(jī)器人手臂和電機(jī)的初始尺寸,設(shè)計(jì)進(jìn)行了使用SolidWorks平臺(tái);設(shè)計(jì)應(yīng)仔細(xì)考慮丙烯酸類片材的厚度和該塊將被彼此連接的方式。用于使機(jī)器人的聚丙烯酸酯片材是1/8厚度和該薄片的選擇,因?yàn)樗菀准庸ず透p的重量以良好的抗性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們面臨著由于強(qiáng)烈的加盟薄亞克力部分的方式有些困難。它是需要工具來(lái)燒,并加入丙烯酸零件和未提供的和球隊(duì)認(rèn)為機(jī)械結(jié)基于螺釘和螺母會(huì)比其他的替代品,如膠如多強(qiáng)。為了做到這一點(diǎn),一個(gè)小的特征,設(shè)計(jì)這允許緊固用螺母,螺栓,而不必在薄的丙烯酸層的螺絲。這個(gè)過(guò)程的結(jié)果是在圖6所示立體設(shè)計(jì)。
圖 6 機(jī)械手3D模型
按照設(shè)計(jì)的結(jié)束,每個(gè)部分被印在滿刻度的硬紙板,然后我們核實(shí)了所有尺寸和組件的接口。反過(guò)來(lái),我們建立了機(jī)器人手臂的第一個(gè)原型。接著,上述機(jī)器人手臂的部件從使用圓鋸和皮膚的工具的聚丙烯酸酯片材進(jìn)行機(jī)械加工。的詳細(xì)說(shuō)明在各部分被做在一個(gè)專業(yè)工場(chǎng)因?yàn)闄C(jī)器人手臂的部分太小,這并不是一件容易的實(shí)現(xiàn)這種小而準(zhǔn)確的切割。在組裝機(jī)器人部件的電機(jī),幾個(gè)問(wèn)題彈出。有報(bào)道說(shuō),沒(méi)有抵抗所述緊固,并且,反過(guò)來(lái),可能會(huì)破裂的臨界點(diǎn);因此,在這些點(diǎn)援軍進(jìn)行了審議。機(jī)器人手臂的最終結(jié)果示于圖7。
圖 7 機(jī)械手總體裝配圖
3機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)
為了驗(yàn)證機(jī)械臂的定位準(zhǔn)確,逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算進(jìn)行。這樣的計(jì)算來(lái)獲得每個(gè)電機(jī)從通過(guò)使用直角坐標(biāo)系,
圖 8 坐標(biāo)系
如圖8所示的位置上的角度各電動(dòng)機(jī)將具有特定功能:位于A結(jié)合的位置的馬達(dá),在y的最終元件軸,馬達(dá)B和C的位置在x和z軸的最后一個(gè)元件。該問(wèn)題已經(jīng)通過(guò)使用xz平面簡(jiǎn)化,如圖9在其下面的已知值被定義在[9] :LAB :前臂長(zhǎng)度。LBC :臂長(zhǎng)。Z:在z軸上的位置。X:在x軸的位置。Y:在y軸的位置。利用三角關(guān)系,如圖9所示, θ2和θ1可以得到,如在方程(9)可見(jiàn),(10)的馬達(dá)角度。
圖9 XZ平面
馬達(dá)B將使用θ1和馬達(dá)C被打算用θ2。的角度為馬達(dá)A的計(jì)算公式為EEN在等式(11)。通過(guò)這些計(jì)算,伺服電機(jī)的角度得到,從而他們采取的行動(dòng),整個(gè)結(jié)構(gòu)移動(dòng)到特定位置。
4最終選擇效應(yīng)
端部執(zhí)行器可能是該系統(tǒng)的最重要和最復(fù)雜的部分之一。明顯的,它是非常容易和經(jīng)濟(jì)地使用商業(yè)人比構(gòu)建它。端部執(zhí)行器主要是根據(jù)應(yīng)用和機(jī)器人臂完成的任務(wù)而變化;它可以是氣動(dòng),電動(dòng)或液壓。由于我們的機(jī)器人手臂是基于在電力系統(tǒng)中,我們可以選擇末端效應(yīng)器的電基礎(chǔ)。此外,本系統(tǒng)的主要應(yīng)用是處理,因此,我們的末端執(zhí)行器的推薦類型是一個(gè)夾持器,如圖10。
圖 10 夾持器與伺服
5機(jī)械手的控制
該機(jī)器人手臂能自動(dòng)或手動(dòng)控制。在手動(dòng)模式下,訓(xùn)練有素的操作人員(程序員)通常使用的便攜式控制裝置(示教)教一個(gè)機(jī)器人做手工任務(wù)。在機(jī)器人的速度這些編程會(huì)話是緩慢的。在目前的工作中,我們所包圍的兩種模式。一個(gè)微控制器,一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)臺(tái)電腦化用戶界面:三個(gè)層次的呈現(xiàn)機(jī)器人手臂的控制基本上由。該系統(tǒng)具有獨(dú)特的特點(diǎn),允許靈活的編程和控制方法,它是利用逆實(shí)施運(yùn)動(dòng)學(xué);此外它也可以在全手動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)??刂频碾娮釉O(shè)計(jì)示于圖11。
圖11 控制器的電子方案
用微控制器是一個(gè)的Atmega 368 ,它有一個(gè)名為“ Arduino的”發(fā)展規(guī)劃板,如圖12 。
圖12 Arduino的微控制器板 圖13 伺服控制器驅(qū)動(dòng)器
編程語(yǔ)言非常類似于C ,但包括幾個(gè)庫(kù),幫助在I / O端口,定時(shí)器的控制和串行通信。該微控制器被選中因?yàn)樗哂械偷膬r(jià)格,這是很容易重新編程,該編程語(yǔ)言是簡(jiǎn)單的,并且中斷可用于這個(gè)特定的芯片。所使用的驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)六通道微大師伺服控制器板。它支持三種控制方式: USB直接連接到一臺(tái)計(jì)算機(jī), TTL串口與嵌入式系統(tǒng),如Arduino的微控制器和內(nèi)部腳本中使用自包含和主機(jī)無(wú)需控制器的應(yīng)用。這個(gè)控制器,如圖13所示,包括位置和內(nèi)置的速度和加速度控器0.25微秒分辨率
用戶界面取決于所使用的控制方法,即,逆運(yùn)動(dòng)學(xué)或全手動(dòng)模式。在下文中,每個(gè)接口描述:
5.1逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制
在這種控制方法中,用戶輸入的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置,其中夾爪應(yīng)。至于后果,接口與LabVIEW通過(guò)一個(gè)可視化的用戶生成的,如圖14
圖14 Labview的用戶界面
程序?qū)⒆詣?dòng)執(zhí)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算,以得到每個(gè)電機(jī)應(yīng)具有的角度,然后發(fā)送一個(gè)命令要么到微控制器,或直接將機(jī)器人移動(dòng)到指定的位置的驅(qū)動(dòng)器。通信是通過(guò)RS- 232協(xié)議進(jìn)行。在下文中,您可能會(huì)看到Labview的用戶界面的輸入和輸出。LabVIEW的用戶界面輸入:X軸位置。y軸的位置。Z軸位置。夾持器打開(kāi)。叼紙牙攻角。串行端口。LabVIEW的用戶界面輸出是:
電機(jī)A角。
電機(jī)B1角度。
電機(jī)B2角度。
電機(jī)?角。
攻角。
姿勢(shì)角度
這樣的輸出變量進(jìn)行處理,并通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞桨l(fā)送的,這樣的信息可以在一個(gè)正確的方式來(lái)解釋。該輸出是通過(guò)其連通于控制器串行端口發(fā)送。當(dāng)按鈕“移動(dòng)”被點(diǎn)擊時(shí),一個(gè)過(guò)程將發(fā)生,如圖15
圖15 程序流程
在圖15中,隨著這個(gè)動(dòng)作,所述機(jī)器人臂將根據(jù)所輸入的值改變其位置。此外,它有一個(gè)待機(jī)按鈕,停止該通信控制器。
這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是,它使用移動(dòng)的有效方法,并提供進(jìn)一步的功能,可以實(shí)現(xiàn),比如位置和順序?qū)W習(xí)。的缺點(diǎn),另一方面,是使
具有有效的角度逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算之后可能的位置是非常有限的,因?yàn)樗欧姍C(jī)有180?一個(gè)約束。
5.2 手動(dòng)
這種類型的控制是我們的系統(tǒng),在特定的位置有用多了一種選擇。在強(qiáng)制的情況下持倉(cāng)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模式不能計(jì)算其有效的角度,我們可以用手動(dòng)控制來(lái)代替。
基本上,手動(dòng)控制包括一系列模擬輸入,諸如電位器,一種是與這將解釋該值并發(fā)送一個(gè)命令到伺服驅(qū)動(dòng)器的微控制器相連。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),一個(gè)控制板,如圖16
圖16 電位器板
應(yīng)該被構(gòu)建為一個(gè)接口與用戶的工作。可能實(shí)現(xiàn)包括教學(xué)功能,使微控制器存儲(chǔ)在內(nèi)存中,并通過(guò)鍵盤(pán)或系列交換機(jī),我們可能還記得這些職位的職位。
6測(cè)試和驗(yàn)證
若干測(cè)試是驗(yàn)證該機(jī)器人臂和它的組件。測(cè)驗(yàn)涉及的特定元件和整個(gè)系統(tǒng)的,如圖17所示。
圖17 機(jī)械手測(cè)試
微控制器測(cè)試是由軟件發(fā)送不同的命令給單片機(jī),檢查這是連接到開(kāi)啟或關(guān)閉取決于命令伺服電機(jī)的輸出發(fā)生變化。伺服電動(dòng)機(jī)分別通過(guò)發(fā)送不同的直接脈沖到每個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)和驗(yàn)證移動(dòng)到合適的位置的響應(yīng)之后進(jìn)行測(cè)試。我們使用的標(biāo)記知道在哪里的初始位置是和最終電機(jī)的位置是通過(guò)與微控制器發(fā)送信號(hào),并且,反過(guò)來(lái),它是由伺服解釋和比較,由編碼器提供的信號(hào),從而在旋轉(zhuǎn)到所需的位置來(lái)確定。在測(cè)試過(guò)程中,伺服電動(dòng)機(jī)是因?yàn)椴徽_的極化的不一致性與機(jī)器人臂系統(tǒng)。 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中使用LabVIEW軟件發(fā)送命令到發(fā)送的特定命令其中有一臺(tái)電機(jī)連接根據(jù)稱道改變位置的驅(qū)動(dòng)微控制器也測(cè)試。要注意到,在這一點(diǎn)很重要開(kāi)始一個(gè)項(xiàng)目的不同的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器被選中,但與他們和微控制器之間的通信幾個(gè)問(wèn)題都存在。所以,我們選擇一個(gè)驅(qū)動(dòng)器,允許數(shù)據(jù)被直接從計(jì)算機(jī)發(fā)送到它與只有一個(gè)USB線,所以,微控制器將僅在箱子的使用實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。其他測(cè)試,以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的功能,
圖 18 機(jī)器人手臂的動(dòng)作
如顯示在圖18中通過(guò)引入在LabVIEW界面中的特定位置和測(cè)量,以驗(yàn)證一個(gè)參考點(diǎn)和最后點(diǎn)之間的距離發(fā)生了那些測(cè)試:該從逆正確變換到正運(yùn)動(dòng)學(xué),指定的角度和馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)之間的關(guān)系。機(jī)器人手臂的測(cè)試和驗(yàn)證是需要細(xì)長(zhǎng)時(shí)間,因?yàn)樾枰獛状蔚娜蝿?wù)之一。在我們的測(cè)試中,很多問(wèn)題出現(xiàn)的:錯(cuò)誤的角度計(jì)算,電機(jī)的錯(cuò)誤校正,問(wèn)題與物理角度和位置測(cè)量,因?yàn)檫@是沒(méi)有預(yù)料過(guò)載燒毀伺服電機(jī)之一。
7結(jié)果與討論
7.1伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍
伺服電機(jī)的極限得到規(guī)范,因?yàn)檫@種類型的電機(jī)都包含有小于180度的跨度。實(shí)際范圍為所有電機(jī)被發(fā)現(xiàn)是在范圍125 - 142度,如表1所示的這清楚地表明,機(jī)器人手臂的實(shí)際操作是從機(jī)架的情況下不同。
表1 電機(jī)角的范圍
電動(dòng)機(jī) 角度范圍
電機(jī)A 130?
電機(jī)B1 135?
電機(jī)B2 140?
電機(jī)? 142?
電機(jī)攻擊角度 125?
7.2 電流消耗
消耗電流取決于負(fù)載和機(jī)器人臂的運(yùn)動(dòng)的類型。在目前的研究中,有4個(gè)級(jí)別的電流消耗為:
? 低(從0到200 mA)。這種消費(fèi)發(fā)生時(shí),機(jī)器人處于靜止?fàn)顟B(tài)(不運(yùn)動(dòng)的情況下)。
正常(從200到500 mA)。這件事發(fā)生時(shí),機(jī)器人手臂移動(dòng)與能力去目標(biāo)沒(méi)有很大的扭矩需求。
高(500 mA到900毫安)。達(dá)到按賬面負(fù)載的開(kāi)頭這個(gè)范圍。通過(guò)克服的慣性載荷的初始瞬間,在正常范圍內(nèi)發(fā)生的地方。
過(guò)電流(超過(guò)900 MA)。負(fù)荷太重,電機(jī)不能動(dòng)彈。為在此條件下被用于多于一分鐘,將馬達(dá)燒毀,也就是說(shuō),它是不可能使用的任何多
7.3 最大負(fù)載
這些結(jié)果是用不同的權(quán)重得到的;一袋玉米被用于與規(guī)模來(lái)決定包的體重。結(jié)果進(jìn)行了使用機(jī)器人手臂拿起袋子,并將其移動(dòng)到特定位置。表2presents的電流消耗袋玉米的不同權(quán)重。從表2中可以看出,該機(jī)器人可在負(fù)載沒(méi)有問(wèn)題的移動(dòng)超過(guò)50克以下。在負(fù)載60克,機(jī)器人手臂開(kāi)始有困難,并通過(guò)80克后發(fā)生嚴(yán)重的情況,其中憤怒可逆的損害可發(fā)生在馬達(dá)。
7.4 最終位置
結(jié)果表明,該機(jī)器人臂的精度移動(dòng)至不同的重量(<50克),結(jié)果列于表3 ,如圖所示,在機(jī)器人手臂能夠執(zhí)行移動(dòng)到指定的位置。然而,這種移動(dòng)不平滑,有時(shí)馬達(dá)沒(méi)有足夠的力,尤其是當(dāng)負(fù)載很重。此外,一些問(wèn)題可能會(huì)由于同步兩個(gè)底部的電機(jī)。兩個(gè)電機(jī)的步驟是不重合而引起的丙烯酸部位張力,這在箱子被過(guò)多會(huì)破壞的部分。
表2 負(fù)載與電流消耗
空載 電流損耗
20克 低
40克 正常
50克 正常
60克 高
80克 過(guò)流
100克 過(guò)流
表3 精度上的所有軸
軸 精度( + / - )
× 1厘米
? 2厘米
? 1厘米
8 結(jié)論
本文介紹了機(jī)器人手臂,具有天賦太一,plish簡(jiǎn)單的任務(wù),如光材料處理的設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)和實(shí)施。機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)和建造從那里伺服電機(jī)被用來(lái)進(jìn)行武器之間的聯(lián)系和執(zhí)行的手臂動(dòng)作亞克力材質(zhì)。伺服電機(jī)編碼器包括使沒(méi)有控制器實(shí)施;然而,電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍小于180°范圍,從而大大減小了臂和可能的位置到達(dá)該區(qū)域。機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì),因?yàn)檫@是有限的四個(gè)自由度設(shè)計(jì)允許大多數(shù)必要的運(yùn)動(dòng)和保持成本和機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜性。末端執(zhí)行器是不包括在設(shè)計(jì),因?yàn)槭惺鄣膴A持器使用,因?yàn)樗歉菀缀徒?jīng)濟(jì)地使用商業(yè)1比生成它。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們面臨著由于強(qiáng)烈的加盟薄亞克力部分的方式有些困難。根據(jù)螺釘和螺母的機(jī)械連接點(diǎn)被使用,并且,為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),一個(gè)小的特征,設(shè)計(jì)這使與緊固螺母螺栓,而無(wú)需在薄亞克力層螺旋。到控制的機(jī)器人手臂,三種方法被執(zhí)行:一個(gè)微控制器,一個(gè)驅(qū)動(dòng)器,和一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的用戶界面。該系統(tǒng)具有獨(dú)特的特點(diǎn),允許在編程和控制方法的靈活性,它利用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)施;是 - 兩側(cè)也有可能是在全手動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)。這個(gè)機(jī)器人手臂是與他人的對(duì)比作為多比現(xiàn)有機(jī)器人手臂更便宜,還可以控制所有從一臺(tái)計(jì)算機(jī)的動(dòng)作,使用Labview的接口。數(shù)進(jìn)行測(cè)試,以驗(yàn)證上述機(jī)器人手臂其中睪丸不但涉及特定元素和整個(gè)系統(tǒng);在不同的操作條件下的結(jié)果顯示信任的機(jī)器人手臂呈現(xiàn)的。
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