【JX17-56】3自由度搬运机器人（二维+三维+论文）
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JX17-56
【JX17-56】3自由度搬运机器人二维+三维+论文
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三自由度搬运机器人设计摘要：工业机械手由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产机械手的结构形式比较简单，通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。本课题将设计一个四自由度机械手，其中，三个移动自由度，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，另外一个旋转自由度，完成机器人的旋转运动要求。它能实现平面运动，具有柔顺性，全臂在垂直方向的刚度大，在水平方向的柔性大，广泛用于装配作业中。关键字： 机械手；机电一体化；自由度27Abstract: Industrial manipulator is composed of machine body, controller, servo drive system and detection sensor device, a humanoid operation, automatic control, can repeat programming, to complete the electromechanical integration automatic production equipment of various operations in three-dimensional space. Especially suitable for the production of a variety of flexible, variable volume. Its stability, improve product quality, improve production efficiency, plays a very important role in improve working conditions and the rapid upgrading of products. Production of mechanical hand can improve the automation level of production, can reduce labor intensity, to ensure product quality, realize the structure safety of the manipulator is relatively simple, general machinery hand can quickly change the working procedure, strong adaptability, widely cited small batch production so it is in changing varieties in production.This paper will design a four DOF Manipulator, wherein, three degrees of freedom of movement, to complete the X, Y, mobile Z in the three-dimensional space, another rotational degree of freedom, rotational movement of the hand requirements. It can achieve planar motion, with the flexibility, the arm in the vertical stiffness, flexibility in the horizontal direction of the large, widely used in assembly operations.Keywords：Manipulator; mechatronics; degree of freedom目录目录1第一章绪论31.1引言31.2 国内外机器人领域研究现状及发展趋势31.3机器人发展趋势4第二章 机械手总体设计方案52.1机械手基本形式选择52.1.1直角坐标系机器人52.1.2圆柱坐标系机器人52.1.3极坐标系机器人62.1.4多关节机器人62.2驱动装置选择72.2.1液压驱动72.2.2气压驱动82.2.3电机驱动82.3 移动自由度设计92.4 滚珠丝杠选型设计与计算11第三章 升降关节总体结构分析153.1滚珠丝杠部分153.2线性滑轨部分18第四章 机械手控制系统简述194.1机器人控制系统的特点和要求194.2机器人控制的分类204.3运动控制系统的硬件部分214.3.1步进电机控制方案214.3.2电机驱动器的选型21总结23参考文献24致谢26第一章绪论1.1引言机器人技术是一种高新技术综合了计算机，控制理论，机制，技术，人工智能信息和传感器，多个学科和仿生学的学科。其实质是全面感知，决策，行动和互动四技术，是广泛应用于当代研究中。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要指标。工业机器人不仅具有机械本体，控制器，伺服驱动系统和检测传感装置，可在三维空间内实现仿人操作，可自动控制，重复编程，可完成自动生产设备的各种操作。机器人的应用领域主要集中在汽车行业，占现有机器人总数的2.89%。二是家电制造业，约占16.4%，而化学工业占11.7%。此外，工业机器人在食品，医药，家电更多的应用，航空航天、金属加工等。随着工业机器人的迅速发展，其应用领域开始扩大从制造业向非制造业发展，在原有的制造业的同时也在不断深入，加工领域深化，扩大。在一般情况下，机器人系统可以分为以下四个部分：l）机械本体、执行机构：包括机身，动力机制，运行机制，框架，机械连接的内部支撑结构。2）动力部分：包括电源，电机及其驱动电路。3）检测传感装置：包括传感器及相应的信号检测电路。4）控制及信息处理装置：由机器人控制系统的硬件，软件。1.2 国内外机器人领域研究现状及发展趋势（1）工业机器人性能不断提高（高速度，高精度，高可靠性，操作和维修方便），和制造的成本不断下降，从91年的103000美元到2005年的50000美元的平均制造价格。（2）机械结构向模块化，可重构的发展。例如，伺服电机，减速器，检测系统的关节模块中的三个关节模块，集成连接模块；利用工程机器人重组形式；国外有一个模块化的装配机器人产品问市。（3）工业机器人控制系统在基于CP机，开放式控制系统方向发展，易于标准化，网络设备的集成度提高，控制柜变得更加紧凑，采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性，可操作性和可维护性。（4）传感器在机器人成为越来越重要的作用，除了使用的位置，速度，加速度传感器的传统，装配，焊接机器人也用于视觉，触觉传感器，同时使用视觉，听觉的远程控制机器人，融合技术力量，环境建模和决策控制的触觉和其他多传感器；多传感器融合技术已在生产系统中的一个成熟的应用配置。（5）虚拟现实技术在机器人的角色也从仿真，开发预览的过程控制，如在远程工作环境的感觉产生的远程控制机器人操作机器人。（6）的远程控制机器人的现代系统发展的特点是不充分的自主控制系统人机交互的追求，而是致力于操作者和机器人，即远程监控远程操作系统和地方自治制度形成一个完整的，使机器人走出实验室进入实用阶段。最著名的例子是美国旅居者”机器人在火星”是成功应用的发射系统。（7）机器人化机械开始兴起。自1994以来，美国开发的“虚拟轴机床，“这一新装置已成为国际研究的热点，研究探讨其应用领域。1.3机器人发展趋势随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。 就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势： a)提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； b)开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合；c)研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。第二章 机械手总体设计方案2.1机械手基本形式选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态，按坐标形式大致可以分为以下4种，如图2所示：（1）直角坐标型机械手；（2）圆柱坐标型机械手；（3）极坐标型机械手；(4)多关节型机械手。2.1.1直角坐标系机器人直角坐标型机器人，它在x，y，z轴上的运动是独立的，3个关节都是移动关节，关节轴线相互垂直，它主要用于生产设备的上下料，也可用于高精度的装卸和检测和作业。这种形式的主要特点是： (1)在三个直线方向上移动，运动容易想象。 (2)计算比较方便。 (3)由于可以两端支撑，对于给定的结构长度，其刚性最大。 (4)要求保留较大的移动空间，占用空间较大。 (5)要求有较大的平面安装区域。(6)滑动部件表面的密封较困难，容易被污染。2.1.2圆柱坐标系机器人圆柱坐标型机器人，R、和x为坐标系的三个坐标，其中R是手臂的径向长度，是手臂的角位置，x是垂直方向上手臂的位置。这种形式的主要特点是：(1)容易想象和计算。(2)能够伸入形腔式机器内部。(3)空间定位比较直观。(4)直线驱动部分难以密封、防尘及防御腐蚀物质。(5)手臂端部可以达到的空间受限制，不能到达靠近立柱或地面的空间。2.1.3极坐标系机器人极坐标型机器人又称为球坐标机器人，R，和为坐标系的坐标。其中是绕手臂支撑底座垂直轴的转动角，是手臂在铅垂面内的的摆动角。这种机器人运动所形成的轨迹表面是半球面。其特点是： (1)在中心支架附近的工作范围较大。 (2)两个转动驱动装置容易密封。 (3)覆盖工作空间较大。 (4)坐标系较复杂，较难想象和控制。 (5)直线驱动装置仍存在密封问题。(6)存在工作死区。2.1.4多关节机器人多关节机器人，它是以其各相邻运动部件之间的相对角位移作为坐标系的。、和为坐标系的坐标，其中是绕底座铅垂轴的转角，是过底座的水平线与第一臂之间的夹角，是第二臂相对于第一臂的转角。这种机器人手臂可以达到球形体积内绝大部分位置，所能达到区域的形状取决于两个臂的长度比例。其特点是：(1)动作较灵活，工作空间大。(2关节驱动处容易密封防尘。(3)工作条件要求低，可在水下等环境中工作。(4) 适合于电动机驱动。(5)运动难以想象和控制，计算量较大。(6)不适于液压驱动。直角坐标型 圆柱坐标型 极坐标型 多关节型 图2 工业机械手基本结构形式本课题要求机械手为直角坐标型。2.2驱动装置选择机器人关节的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.2.1液压驱动机器人的驱动系统采用液压驱动，有几个优点：（1）容易实现高水压（水压一般为2.56.3MPa的），体积小，可能会更好推力或扭矩；（2）介质的液压系统的压缩性小，平滑和可靠，并能获得更高的位置精度；（3）液压传动，功率，速度和方向是比较容易实现自动控制；（4）液压系统采用油作为介质，具有防锈性和自润滑性能，能提高机械效率，使用寿命长。不足的液压系统有：（1）油品粘度随温度变化，影响工作性能，高温燃烧爆炸可能造成的危险；（2）液体难以克服的，液压元件的泄漏，需要更高的精度和质量，成本较高；（3）需要相应的供应体系，特别是电液伺服系统需要严格过滤的设备，否则故障。液压驱动模式下的输出功率和更大的权力，可以构成一个伺服机构，大型机器人关节驱动器常用。2.2.2气压驱动与液压传动相比，气压传动的特点是：（1）压缩空气粘度小，容易实现高速；（2）利用压缩空气工厂集中的加油站没有加电设备；（3）空气介质对环境的污染，使用安全，可直接应用到高温作业；（4）气动元件的工作压力低，它也比液压元件的制造要求低。它的缺点是：（1）空气压力用0.40.6MPa的，以获得一个较大的力，就必须相对地增加的结构；（2）压缩空气大，表面光滑，可怜的速度控制很难实现精确的位置控制难度大；（3）压缩空气是一个非常重要的问题，处理不当级钢铁机件会生锈，造成机是人类的失败。此外，排气也能引起噪声污染。用于位置控制，采集，开关控制和顺序控制机器人气动驱动器。2.2.3电机驱动电机驱动，可分为普通交流和直流马达驱动，交流和直流伺服电机驱动器和步进电机驱动器。 通用的交，直流马达驱动器需要减速装置，输出扭矩大，但控制性能较差，惯性，适合中型或重型机器人。伺服和步进电机的输出力矩比较小，良好的控制性能，可实现精确控制速度和位置，适合中小型机器人。交流伺服电机一般用于直接闭环控制系统中，步进电机是主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度并不重要。2.3 移动自由度设计机械手的升降和移动采用直线升降运动，从而在垂直和水平方向实现末端执行器的定位。常见的线性驱动方式主要有液压驱动，气压驱动，直线电机驱动，旋转电机和丝杠螺母副联合驱动等。滚动丝杠螺母具有小的摩擦力矩传动的特点，传动效率高，结构紧凑，刚性好，传动精度高，使用寿命长等特点，已广泛应用于机电一体化系统，与滚动导轨副精度高，摩擦系数小，润滑方便，使用寿命长。因此，我们使用滚动丝杆螺母机构和滚动导轨副设计机械手。图2.3是一个直线运动单元。该结构采用一种滚珠丝杠的安装，电动机通过联轴器与滚珠丝杠轴链接，滚珠丝杠轴承两端通过螺母固定在底座上，直线导轨起导向的作用。当电机转动时，通过联轴器带动滚珠丝杠轴转动，驱动滚珠丝杠副沿直线滑轨方向作直线运动，实现一个直线自由度。1.直线滑轨 2.滚珠丝杠副 3.工作台 4.联轴器 5.步进电机图2.3 直线运动单元结构图初选丝杠的基本技术参数，如表2-1所示。表2-1 丝杠轴的基本技术参数名称公称直径螺距接触角摩擦系数螺纹类型数值20mm2450.1梯形螺纹则以上参数可得：螺旋升角当量摩擦角螺纹阻力矩上式中，表示摩擦系数，Q表示可承载丝杠轴面的平均直径，因而取螺母内外径的平均值，取为，所以：丝杠所受力矩安全系数2，则电机所输出的最小转矩为由上可知，此升降自由度的驱动电机选择86HS35型两相混合式步进电机。2.4 滚珠丝杠选型设计与计算（1）滚珠丝杠副具有传动效率高，运动平稳，精度高，经久耐用，同步性好等特点，因此满足设计要求。首先滚珠丝杠的工作条件为：连接装置（四关节）质量m1为4kg，工件（末端执行部分）质量m2为5kg，行程长度Ls为360mm，最大速度V为20m/min，加速时间t为0.5s，步进电机转速1250r/min，导向面摩擦系数为0.003，步进电机转动惯量Jm为0.8N.M，丝杠传动精度0.03mm，额定工作寿命时间Lh为10000h。（2）丝杠导程精度的选择针对实验室环境和经济的要求，对滚珠丝杠的选择+ 0.3mm C7的定位精度，。（3）滚珠丝杠的导程及长度选择由表2-3可知，电机转速为1250r/min，升降关节的直线运动速度为20m/min时，滚珠丝杠的导程为，查现代机床设计手册，因此必须选择5mm。另外，行程长度（有效）为360mm，加上两端末端长度100mm，螺母假定长度为40mm，所以可得丝杠长度为500mm。（4）丝杠直径的选择可知，由丝杠的长度及导程P=5mm，可选得丝杠直径为20mm。（5）最大轴向负荷的计算加速度： （2-20）各状态下的受力情况如表 2-7 所示表2-7 各个状态的受力情况表作用在滚珠丝杆上的最大轴向负载为：。计算载荷求解：根据表2-8所示：选取，。表2-8 求解载荷的参数表（6）支撑方式的选择由于丝杠行程360mm，最高速度20m/min，所以丝杠轴的支撑方式选择固定-支撑方式。（7）额定动载荷计算计算寿命： =（2-22）（8）滚珠丝杠副选择按滚珠丝杠副的额定动载荷等于或稍大于的原则，选THK轧制无预压型滚珠丝杠BTK2005-2.6，Ca=6KN。BTK2005-2.6的参数主要为：丝杠轴外径d=20mm，导程P=5mm，钢球中心直径dp=20.5mm，沟槽谷径d1=17.2mm，基本额定载荷Ca =6KN，C0a=16.5KN， 刚性K=150N/m；螺旋升角为3.64。（9）滚珠丝杠的刚度验算导程的变形量，取决于工作载荷F和转矩T，因为两者的共同作用，使得导程发生一定程度上的偏移，因而在实际过程中，取，这样能保证在最不利的情况下预测最大的导程变形量。所以有：pp（2-23）式（2-23）中，A为丝杠截面积，；为丝杠的极惯性矩，；G为丝杠切变模量，对钢G=83.3GPa； （2-24）在式（2-24）中，为平均工作负载，表示摩擦系数，T表示转矩，取摩擦系数为0.0025，则=840； （2-25）则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为 （2-26）通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的1/2，即： （2-27） ，该丝杠满足刚度要求。（10）效率验算滚珠丝杠副的传动效率为: （2-28）要求在 90%95%之间，所以所选的丝杠副合格。（11）滚珠丝杠副的使用及注意事项在本文中，总体上垂直放置在小臂螺母，荷载为径向载荷，还要承受轴向载荷的一小部分（轴承深沟球轴承的选择），但径向力，重要时刻会产生在螺杆的接触面应力集中，生活利用损伤造成的永久性，所以，在选择中应避免较大的零件重量和惯性。滚珠丝杠应注意以下几点：限位开关：在垂直方向上的有效行程滚珠丝杠课题设计为300mm，基本能满足要求，而且对螺杆的两端连接到限位开关，避免螺母丝杠。设计完成后的丝杠图如下图所示： 垂直运动之间的平衡：在设计系统时，虽然传输效率达到了基本要求，但滚珠丝杠不能锁，所以必须结束执行部分（四节）应用于平衡的关系，为了防止出现逆运动学。第三章 升降关节总体结构分析通常在机械手中用于实现升降的机构主要有以下几种：气缸升降、齿轮齿条机构升降、滚珠丝杠升降。气缸是将压缩气体的压力能转换成机械能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的作用，但是气缸能提供的力较小，且无法达到稳速的效果，行程有限，不适合于长距离的升降。齿轮齿条机构是将齿轮的圆周运动转化为直线运动。但是齿轮对制造和安装精度要求较高，且价格昂贵，精度低时，振动和噪音较大，也不适用于长距离的传动。滚珠丝杠同样是将回转运动转化为直线运动，它是精密机械上最常用的传动元件。该结构优点非常明显，具有高精度、可逆性和高效率的特点，同时传动时具有很小的摩擦阻力，运转平稳无噪音。滚珠丝杠由于是利用滚珠运动，所以启动力矩极小，不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的微进给。通过以上3种传动方案的比较，最终我们选择滚珠丝杠作为本次升降关键的传动方式。3.1滚珠丝杠部分丝杠轴的支撑方式选择固定支撑，结合本设计的设计要求，在螺杆的两端用以支撑的深沟球轴承，深沟球轴承主要承受径向载荷，本设计中主要集中在径向负荷，以满足设计要求。在实际的生产制造，深沟球轴承成对安装，轴承的过程中，一般采用反装方式，具有轴承的优点可以实现所需的间隙和预紧力水平；支承刚度较好；螺杆轴的热膨胀有足够的间隙可以调整，有效地防止轴向运动；动态。考虑螺杆的设计是垂直放置的，较大，长度较长，工作负荷，对刚度的要求比较大，所以抗加载方式的选择。各自的承受极限轴的轴向运动两端的自由度方向，对轴承预紧的处理，首先应考虑工作温度，当工作温度太高，由于轴承与端盖之间的轴向间隙很小，所以除了受热畸变，条件下的轴，还必须考虑预留的间隙的大小，如果太大，导线会影响下轴的轴向力。因此，对双支点单向固定支架的选择，基本结构相似，如图3-1所示。图3-1 采用深沟球轴承的双支点各单向固定轴承的选型：根据载荷的方向选择轴承类型时，要注意轴向载荷和径向载荷承受的主次关系，结合设计的轴承，主要承受径向载荷，轴向载荷和较小，深沟球轴承可以满足设计要求。当只承受径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可以承受轴向负荷，深沟球轴承摩擦系数小，极限转速也很高。从机械设计手册，根据螺旋轴的直径确定轴承的基本尺寸，由前表明，丝杠轴直径为20mm，可以选择6003型轴承的代码（新代码）的深沟球轴承，基本尺寸见表3-1。滚动轴承的检查：由于滚动轴承应力引起的失效形式（坑），应做相应的维修和保护。润滑能减少摩擦，热，振动和防止锈蚀的作用，最大的作用是可以降低轴承寿命的接触应力，这也是一个很大的安全。对于轴承的寿命，定义为一个轴承，环相对于革命的其他轴承的寿命。现在检查本设计采用深沟球轴承。首先确定径向负荷和径向负荷的轴承承受。表3-1 6003深沟球轴承参数表由表3-1可知，6003型的深沟球轴承的基本额定动载荷为；基本额定静载荷为；所以，轴承所承受的径向载荷为=49.8=39.2N；轴承所承受的轴向负载为=16.2N。考虑到在实际应用中的轴承，往往同时承受径向载荷和轴向载荷，因此在生命的计算，必须有实际的负载和确定基本额定动载荷载荷条件相一致的当量动载荷，首先确定当量动载荷。载荷系数的选择，可由表3-2得到。表3-2 当量动载荷P的载荷系数查机械手册得X=1，Y=1.65；查表 2-9 得=1.1。所以当量动载荷为： （3-1）由基本额定动载荷与当量动载荷可确定滚动轴承的寿命，由前可知，轴承转速n=500r/min，寿命系数取=3。则根据寿命公式： （3-2）可见，选用的轴承能满足丝杠轴的高精度运动要求。滚珠丝杠的选型：选择丝杠轴直径：20mm；导程：5mm的公称型号为BTK2005-2.6的轧制滚珠丝杠。3.2线性滑轨部分结合本设计的结构特征，选用上银HIWIN公司的HGH-CA型线性滑轨，根据规格表选择滑轨宽度为20mm，轨长为360mm（可自行加工），有很好的指导，方便运行平稳，耐磨性好，足够的刚度，小的温度变化特性的影响，结构工艺性好等模型的指导，满足设计要求。设计完成后绘制滑轨图纸，如下图所示。第四章 机械手控制系统简述对于机械手的控制系统，通过分层概念来予以阐述，具体见图4-1。图4-1 机器人的分层控制图如图4-1所示，机器人通过指令的人机界面获取操作者，在教学形式：自然语言，人们特殊的教学语言，教学机器人，输入命令语言和计算机程序指令通过键盘。在“理解”的第一个机器人指挥；其次，做出相应的动作，相应的“任务”的实现，即任务规划；最后根据移动机器人的任务分解，是行动计划。为机器人的路径规划，主要是进行各关节的运动轨迹规划设计，执行的内容；为伺服控制，是底部的关节。4.1机器人控制系统的特点和要求机器人是一种自动化设备特殊，不同于一般的自动化设备，有自己的控制系统，介绍了该机器人的控制要求和特点：（1）根据控制对象，不同于一般的自动化设备，对本身的控制，控制对象的关系更集中的控制机器人，因为机器人是一个非线性系统，是一个系统，将与结构，改变传动部件，传动动力学参数变化，将与位置的关节运动和变化。（2）多轴运动协调控制的工作路径是机器人控制的一个主要特征，能量，力，扭矩传递运动的自动化，智能化设备，机器人完成作业是一项综合性的工作，按照预期的工作路径，使终端，我们必须各关节的控制，他们在工作中的协调，如协调动作序列的运动轨迹，等。（3）位置检测装置，通常安装在驱动轴上，所以有一个很大的速度范围，在半闭环系统的位置，大多数机器人开链传动机构存在差距，导致在一个机器人的位置精度下降，总因此，必须保证较高的位置精度和机器人控制速度范围大。（4）操作，需要有良好的人机界面，而不是运行完整的底层控制器的设计和规划算法，可以设计成一个简单的语言的用户使用，此外，它应被视为硬件，成本，可以使用更多的软件伺服的方法来完成控制系统性能。因此，机器人的控制系统设计是一个复杂的，灵活的过程，不同的机器人，控制系统也不同，设计一个实用，可靠的控制系统，稳定型是最基本的要求。4.2机器人控制的分类根据不同的分类方法，机器人控制方式可以有不同的分类，如表4-1所示。表4-1 机器人控制的分类方式4.3运动控制系统的硬件部分4.3.1步进电机控制方案用于步进电机控制选项的存在，考虑到实验室现有设备的基础条件，利用运动控制卡控制步进电机，与上位机的控制模式，结合运动控制卡，具有人机交互界面，实现控制过程的可视化。此外，大量的运动控制卡的运动控制功能，可根据实际要求，为实现电机的运动。运动控制卡一般采用PCI总线的PC机的模式，没有任何跳线操作，可自动生成的资源配置功能，输入和输出信号，均采用光电隔离，大大提高了可靠性和抗干扰性。此外，运动控制卡的存储库的功能，例如：大量的初始化函数，脉冲输入/输出设置功能，移动速度设定功能，单轴运动控制函数，线性插值函数和两周的圆弧插补功能；运动控制卡还可以设置梯形速度曲线，S形速度曲线，因为运动控制卡是如此丰富实用的功能，和两个时间的发展具有重要意义，不仅可以通过不同的途径和方法了，而且缩短了开发周期，提高效率。开放式的结构使运动控制卡的使用，不同的应用为例，对于不同的数控设备，其高性能，模块化的灵活性优势得到充分利用。考虑到实验室现有的设备，同时考虑经济性和实用性，最终采用“PC+运动控制卡”的方案。4.3.2电机驱动器的选型作为一个经理，步进电机驱动器中承担着重要的作用，当终端板发送电脉冲，驱动任务转换为角位移信号，从而控制步进电机正反转。步进电机的控制，需要回零操作，所以在脉冲驱动，每一个脉冲信号对应于一个固定的角度，也需要注意，脉冲数直接影响步进电机的角位移的程度，脉冲频率对步进电机的速度，加速度的大小，为实现精确定位和调速，在程序设计中，应注意调整内容。根据步进电机的步进角的概念，对驱动器的细分的概念，该86HS35型步进电机介绍86HS35选择，给出了步进电机的值为0.9度、1.8度（表示一个工作半步是0.9度，整体的工作步骤是1.8度），这一步被称为“电机步距角，固有的“不一定是工作在真正的实际电机的步进角，真正的步距角和驱动器上，见表4-2。从表4-2可以细分后的步进电机的步距角更小驱动器后，这表明在选定的驱动器，应在细分驱动器工作状态考虑。此外，完全由正弦和余弦形线圈的梯形电流产生的结果驱动的细分功能，与电机无关。因此，可以对细分驱动的主要优点：（1）降低了低频振动电机。（2）提高电机输出转矩。（3）提高了电机的分辨率。在步进电机驱动器的选择，应考虑选择细分，步进电机细分驱动可以保证振动不发生在开机时，精度是有保证的，所以通过各种调查取证，细分驱动器的选择。表4-2 步进电机的固有步距角和真正步距角比较基于以上对驱动器细分的分析，结合步进电机的选型，在课题控制上选用的是深圳雷赛公司出品的步进电机驱动器ME872。总结随着机器人技术的进一步发展，其应用必将越来越广泛。机器人学这门课程必将越来越重要。研制机械手的结构是很有必要的。目前本设计所完成的主要工作是：提出了基于分析设计要求的机器人设计方案；四自由度机械手用二维设计软件进行了整个机器人装配和工程图的绘制工作。机器人的设计基本上实现了模块化设计，与发展趋势相一致的。三个模块相互独立，具有结构简单，元件少的优点，精度高，可靠性高，不仅适用于平面关节型机器人的设计，一个或两个关节模块结构也适用于其他关节转动关节机器人的前端设计。使用特殊轴承和特殊结构的传输解决了机器人的抗倾覆问题，特殊结构有利于提高机械性能的系统。在此很高兴能有这么好的学习机会，让我从中学会了很多新的知识。在整个设计过程中可能有欠缺的地方，望老师予以批评指正。不胜感激。参考文献【1】熊有伦.机器人技术基础【M】.武汉:华中科技大学出版社，1996【2】王坤兴.机器人技术的发展趋势III【J】.机器人技术与应用，2005.6【3】吴宗泽.机械设计【M】，北京:人民交通出版社，2003【4】李蕾，崔建国.精密机械设计【M】.北京:化学工业出版社，2005.2【5】赵松年，张奇鹏.机电一体化机械系统设计【M】.北京:机械工业出版社，1996【6】唐颖莉，郑时雄，刘桂雄.基于墒概念的机器人动态误差理论的研究误差源的研究及其对位姿方程的影响.机械科学与技术.2001(5)【7】陈志翔，黄勇，殷树一言，卢振洋.弧焊机器人离线编程系统分析与设计【J】. 机械工程学报，2001、01.37No.10P.104-106【8】杜浩藩，丛爽等.一种用于搬运和装配作业的4自由度机器人系统【J】.制造业自动化，20
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