除冰机器人机构的控制系统设计【6张图纸】【优秀】

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除冰机器人机构的控制系统设计31页 18000字数+说明书+开题报告+任务书+文献综述+6张CAD图纸3任务书.doc5文献综述.doc伺服电机A2.dwg外文翻译-现代工业机械手.doc工作轮系-A3(1).dwg工况图-A1(1).dwg装配图-A0(1).dwg铣刀-A3(1).dwg除冰器-A4.dwg除冰机器人机构的控制系统设计开题报告.doc除冰机器人机构的控制系统设计说明书.doc1封面.doc2诚信承诺书.doc目 录摘  要11 引言11.1 问题的提出及研究意义11.2 国内外研究现状11.3工业机器人的发展史21.4导线覆冰的原因32 高压输电线路的覆冰42.1 不规则覆冰和不同期脱冰42.2除冰的方式方法42.3输电线路的抗冰53 除冰机器人机构73.1 除冰机器人种类73.1.1 线缆除冰机器人73.1.2 可跨跃障碍多分裂机器人83.1.3 电力设施的微波除冰装置93.2 前端多环铣刀93.2.1 成型铣刀的结构参数103.2.2 成型铣刀截面的计算133.3 机械升降平台143.3.1 升降平台的机械结构形式143.3.2 升降平台零件设计153.4电机的选择173.4.1升降步进电机173.4.2 回转驱动电机194 控制系统的设计214.1 机器人的控制系统214.2 基于运动卡的控制系统的建立224.2.1总体方案的确定224.2.2 机器人控制工作原理234.3 软件编程语言的特点244.4指令系统244.5运动控制程序运行过程的简介25参考文献26致  谢27摘  要如今对输电线路实施除冰是防止冰灾的有效途径,如何具体的除冰方法则应用了除冰机器人,除冰机器人造价低,工作效率高,安全可靠,能够实现在线除冰作业,不影响电力的输送,是一项很有发展前景的课题。目前机器人在高压输电线路上的应用主要是线路巡检。而对线路除冰的应用还鲜有研究。本文对除冰机器人本体设计、越障规划。主要研究内容如下。首先,在分析了输电线路结构和除冰作业要求的基础上,指出现有巡线机器人结构运用到除冰作业中的缺陷,设计了一种除冰机器人本体机构,并对其越障的动作进行了规划。所选的减速器和电机仍能满足要求,从而证明了除冰机器人的合理性,为了保证电力系统的可靠性,提高高压输电线除冰的效率,减少损失,维护工人的安全,开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点。因此,研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。关键词:除冰机器人;机构设计;电动机;越障规划
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除冰 机器人 机构 控制系统 设计 图纸
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除冰机器人机构的控制系统设计


31页 18000字数+说明书+开题报告+任务书+文献综述+6张CAD图纸

3任务书.doc

5文献综述.doc

伺服电机A2.dwg

外文翻译--现代工业机械手.doc

工作轮系--A3(1).dwg

工况图--A1(1).dwg

装配图--A0(1).dwg

铣刀--A3(1).dwg

除冰器---A4.dwg

除冰机器人机构的控制系统设计开题报告.doc

除冰机器人机构的控制系统设计说明书.doc

1封面.doc

2诚信承诺书.doc


目 录

摘  要1

1 引言1

1.1 问题的提出及研究意义1

1.2 国内外研究现状1

1.3工业机器人的发展史2

1.4导线覆冰的原因3

2 高压输电线路的覆冰4

2.1 不规则覆冰和不同期脱冰4

2.2除冰的方式方法4

2.3输电线路的抗冰5

3 除冰机器人机构7

3.1 除冰机器人种类7

3.1.1 线缆除冰机器人7

3.1.2 可跨跃障碍多分裂机器人8

3.1.3 电力设施的微波除冰装置9

3.2 前端多环铣刀9

3.2.1 成型铣刀的结构参数10

3.2.2 成型铣刀截面的计算13

3.3 机械升降平台14

3.3.1 升降平台的机械结构形式14

3.3.2 升降平台零件设计15

3.4电机的选择17

3.4.1升降步进电机17

3.4.2 回转驱动电机19

4 控制系统的设计21

4.1 机器人的控制系统21

4.2 基于运动卡的控制系统的建立22

4.2.1总体方案的确定22

4.2.2 机器人控制工作原理23

4.3 软件编程语言的特点24

4.4指令系统24

4.5运动控制程序运行过程的简介25

参考文献26

致  谢27




摘  要

   如今对输电线路实施除冰是防止冰灾的有效途径,如何具体的除冰方法则应用了除冰机器人,除冰机器人造价低,工作效率高,安全可靠,能够实现在线除冰作业,不影响电力的输送,是一项很有发展前景的课题。目前机器人在高压输电线路上的应用主要是线路巡检。而对线路除冰的应用还鲜有研究。本文对除冰机器人本体设计、越障规划。主要研究内容如下。首先,在分析了输电线路结构和除冰作业要求的基础上,指出现有巡线机器人结构运用到除冰作业中的缺陷,设计了一种除冰机器人本体机构,并对其越障的动作进行了规划。所选的减速器和电机仍能满足要求,从而证明了除冰机器人的合理性,为了保证电力系统的可靠性,提高高压输电线除冰的效率,减少损失,维护工人的安全,开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点。因此,研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。

关键词:除冰机器人;机构设计;电动机;越障规划

内容简介:
中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计 题目 高压线除冰机械人 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 李佰君 学 号 05208338 指导教师 杨义勇 职 称 教授 2012年 05月 01日本科毕业生毕业设计诚信承诺书毕业设计题目除冰机器人机构、控制设计学生姓名李佰君专业机制学号05208338指导老师杨义勇职称教授所在系别工程技术系诚信承诺本人慎重承诺和声明:我承诺在毕业论文(设计)活动中遵守学校有关规定,恪守学术规范,在本人的毕业论文中不剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,不篡改研究数据,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理。 学生(签名): 年 月 日中国地质大学长城学院毕业设计任务书学生姓名李佰君学号05208338班 级08机制三班指导教师杨义勇职称教授单 位中国地质大学毕业设计(论文)题目除冰机器人机构、控制设计毕业设计主要内容和要求:第一:设计除冰机器人的整个形状布局以及各个零部件的大小尺寸,材料,结构。第二:设计除冰机器人的控制系统。第三:除冰机器人在线缆上行走的运动形式和动力装置。第四:模拟除冰机器人的运动仿真。第五:除冰的机构在不同的冰层使整体除冰的效果保证最好。主要参考资料:1 王肖然. 供电线路快速除冰方案J . 发明与创新, 2008年6月。.2 李海,张吉等 .架空高压输电线除冰机器人设计J . 中国科技信息,2010年第19期。3 王超,魏世明,廖启征. 高压输电线上除冰机器人的系统设计J .机械工程与自动化,2010 年2月。4 缪思怡,孙炜,张海霞. 基于小波矩的高压输电线路除冰机器人障碍智能视觉识别方法J ,机器人,2010年5月5 许冯平.关节式管外行走机器人运动学研究j.机械传动,2005,6(29):22-24.6 张家梁等.气动蠕动式缆索维护机器人的研制j.机器人,2000,9:397-401.7 张家梁等.气动管外爬升机构的研究j.机械工程师,1997,7:7-8.8 周成武,董继先.气动爬缆机械手的研究和设计j.陕西科技大学学报,2004,22:60-62.9 毕道钦等.气动蠕动式管外爬行机器人的设计与实现j.机械制造,2005,3:38-40.10 张家梁等.管外摩擦轮自爬升机构的研究j.现代机械,1999,3:32-33.毕业设计应完成的主要工作:1.毕业设计任务书2.毕业设计开题报告3.毕业设计文献综述4.毕业设计的翻译文章及外文原文5.毕业论文6.相关图纸毕业设计进度安排:序号毕业设计各阶段内容时间安排备注1查阅资料并撰写毕业设计开题报告2011.12.10-2011.12.202指导教师审核开题报告,学生根据指导老师意见做进一步修改2011.12.21-2011.12.223系里组织开开题报告会2011.12.21-2011.12.224由指导老师指导查阅资料,并翻译外文资料2012.12.23-2011.12.315撰写文献综述,经指导老师审阅后着手毕业论文的写作2012.01.01-2012.01.206开始编写毕业设计工作计划,进入毕业设计的撰写2012.01.21-2012.03.067整改论文2012.04.29-2012.04.308毕业设计答辩2012.05.05-2012.05.19课题信息:课题性质: 设计 论文 课题来源: 教学 科研 生产 其它发出任务书日期: 2011.12.6 指导教师签名: 年 月 日教研室意见:教研室主任签名:年 月 日 学生签名:中国地质大学长城学院本科毕业设计(论文)文献综述系 别: 工程技术系 专 业:机械设计制造及其自动化姓 名: 李佰君 学 号: 05208338 2012年5月1日1 机械手研究的意义随着现代科学技术的发展,机械手的应用也越来越广泛。在机械工业中,大量应用于铸、锻、焊、冲、热处理、机械加工以及装配等工种。在其他部门,如轻工业、建筑业、国防工业等工种中也均有应用。在机械工业中,应用机械手的意义可以概括如下:(1)可以提高生产过程的自动化程度。应用机械手有利于在自动生产线中实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换、以及机器的装配等的自动化程度,从而提高劳动生产率,降低生产成本。(2)可以改善劳动条件,避免人身事故。在高温、高压、低温、低压、噪声、臭味、有放射性物质的环境场合,用人手直接操作是很危险的甚至是不可能的。而应用机械手即可部分或者全部代替人完成作业,使劳动条件得以改善。(3)可以减少人力,并便于有节奏的生产。应用机械手代替人手进行作业,这是直接减少人力的一个侧面,同时应用机械手可以连续的工作,这是减少人力的另一方面。因此,在自动化机床和综合加工自动线上,目前几乎都设有机械手,以减少人力和更准确的控制生产的节拍,便于有节奏的生产。(4)用液压系统来控制机械手,比一般的机械控制具有更好的稳定性,并且控制的精确度更高。(5)运用机械手可以实现连续的生产,而大大提高在生产线的工作的时间,从而能大幅提高劳动的生产率。综上所述,有效的应用机械手,是发展机械工业的必然趋势2 国内外发展现状专用机械手经过几十年的发展,如今已进入了以通用机械手为标志的时代。通用机械手可以应用于更加多的场合,从而节约了不少的开发以及设计的成本。由于通用机械手的发展,进而促进了智能机器人的研制。通用机械手涉及的内容,不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识,而且还应用了一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学等,因此它是一项综合性较强的技术。目前国内外对发展这一技术都很重视。几十年来,这项技术的研究和发展一直比较活跃,设计在不断的修改,品种在不断的增加,应用领域在不断的扩大。虽然在这方面相对于发达国家还有点落后,但是国内现在也越来越感觉到机械手的重要性,国家大力支持相关的设计及产品的开发。在机器人的发展以及机械手的设计上也取得了一定的成果,国内每年都将举行机器人大赛,以增加研发单位的交流与合作。(1)研制有更多自由度的液压机械手,这样机械手就可以变得更加的灵活,从而完成更加多的动作。(2)研制带有行走机构的机械手,这种机械手可以从一个工作地点移动到另一个工作地点。(3)研制维修维护方便的通用机械手。(4)研制能自动编制和自动改变程序的通用机械手。(5)研制具有一定感触和一定智力的智能机械手。这种机械手具有各种传感装置,并配有计算机。根据仿生学的理论,用计算机充当其大脑,使它进行思考和记忆。用听筒和声敏元件作为耳朵能听,用扬声器作为嘴能说话进行应答,用热电偶和电阻应变仪作为触觉和感触。用滚轮或者双足式机构脚来实现自动移位。这样的智能机械手可以由人的特殊语言对其下达命令,布置任务,使自动化生产线成为智能化生产线。(6)机械手的外观达到美观的要求,尽量用最简单的结构和设备能完成更加多的动作(7)研制具有柔性系统的通用机械手目前,在国外广泛应用的再现式通用机械手,虽然一般也都有记忆装置,但其程序都是预先编好的,或由人在工作之前领动一次,而后机械手可以按领动的工作内容正确进行再现动作。如果把这种再现式通用机械手称为第二代机械手的话,那么现在处于研制阶段的智能机械手就是第三代了。现在研究的机械手正在朝着一种可以存储大量的程序的并且可以改变并重新写入程序的方向发展,而且机械手具有比原来的更多的自由度。现在国内具有越来越强的自主研发的单位,我相信在不久的将来,我国一定能够赶上并将且超越发达国家在机械手乃至整个机械方面处于领先地位。3夹持式手部结构夹持式是最常见的一种,其中常用的有两指式、多指式和双手双指式:按手指夹持工件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按模仿人手手指的动作,手指可分为一支点回转型,二支点回转型和移动型(或称直进型),其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时,就变成了一支点回转型手指;同理,当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时,就成为移动型。回转型手指开闭角较小,结构简单,制造容易,应用广泛。移动型应用较少,其结构比较复杂庞大,当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置,能适应不同直径的工件。(一)具有足够的握力(即夹紧力)在确定手指的握力时,除考虑工件重量外,还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动,以保证工件不致产生松动或脱落。(二)手指间应具有一定的开闭角两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开,若夹持不同直径的工件,应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。(三)保证工件准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置,必须根据被抓取工件的形状,选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指,以便自动定心。(四)具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外,还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响,要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形,但应尽量使结构简单紧凑,自重轻,并使手部的中心在手腕的回转轴线上,以使手腕的扭转力矩最小为佳。(五)应考虑被抓取对象的要求(1)抓取形状 手指形状应根据工件形状而设计。如工件为圆柱形则采用“V”形手指;圆球状工件用圆弧形三指手指,方料用平面形手指,细丝工件用尖指勾形或细齿钳爪手指。总之应根据工件形状来选定手指形状。(2)抓取部位 抓取部位的尺寸尽可能是不变的若加工后尺寸有变化,手指应能适应尺寸变化的要求,否则不允许定为抓取部位。对于工件表面质量要求高的,抓取时尽量避开高质量表面或在手指上加软质垫片(如橡皮抱沫塑料石棉衬垫等),以防夹持时损坏工件。(3)抓取数量 若用一对手指抓取多个工件,为了不发生个别工件的松动或脱落现象,在手指上可增加弹性衬垫,如橡皮、泡沫、塑料等 ,对于较长工件可采用双指或多指抓取。(六)应考虑手指的多用性手指是专用性较强的部件,为适应小批量多品种工件的不同形状和尺寸的要求,可制成组合式的手指,对于这种手指要求结构简单,安装维修方便,更换迅速和准确,以便扩大机械手的使用范围。4 控制系统机器人手的控制系统决定哪些潜在的灵巧技能能够被实际利用,这些技能都是由机械系统所提供的。如前所述,控制系统可分为控制计算机即硬件和控制算法即软件。控制系统必须满足以下几个的条件:必须要有足够的输入输出端口。例如,一具有9 个自由度的低级手,其驱动器至少需要9 路模拟输出端口,且要有9 路从角度编码器的输入端口。如再加上每个手指上的力传感器、触觉传感器及物体状态传感器的话,则端口数量将增加几倍。需具备对外部事件快速实时反应的能力。例如,当检测到物体滑落时,能立即采取相应的措施。需具备较高的计算能力以应对一些不同的任务。如可以对多指及物体并执行路径规划、坐标转换及闭环控制系统等任务。控制系统的体积要小,以便能够将其直接集成到操作系统当中。在控制系统与驱动器及传感器之间必须要电气短接。特别是对传感器来说,若没有的话,很多的干扰信号将会干扰传感器信号。为了应对系统的要求,控制硬件一般分布在几个专门的处理器中。如可通过一个简单的微控制器处理很低端的输入输出接口(马达和传感器),因此控制器尺寸很小,能轻易地集成到操作系统中。但是较高水平的控制端口则需要较高的计算能力,且需要一个灵活实时操作系统的支持。这可以通过PC 机轻易地解决。因此,控制硬件常有一个非均匀的分布式计算机系统组成,它的一端是微控制器,而另一端则是一个功能强大的处理器。不同的计算单元则通过一个通信系统连接起来,比如总线系统。机器人手的控制软件是相当复杂的。必须要对手指进行实时及平行控制,同时还要计划手指和物体的新的轨迹。因此,为了减少问题的复杂性,就有必要将此问题分成几个子问题来处理。另一方面涉及软件的开发。机器人手其实是一个研究项目,它的编程环境如用户界面,编程工具和调试设施都必须十分强大和灵活。这些只能使用一个标准的操作系统才能得到满足。在机械人中普遍使用的分层控制系统方法都经过了修剪,以满足机械手的特殊控制要求。参考文献:1 张屹,邵威,高虹亮,罗成. 高压输电线路除冰机器人的机构设计J.三学大学学报,2008.12,Vol.30 No.6:P69-72.2 高虹亮,孟遂民,罗成,马小强.架空输电线路除冰机器人的结构设计J.电力建设,2009.3,Vol.30 No.3:P93-96.3 甘辰予,陈劲生.LEGO 智能除冰机器人的设计J.大众科技,2009.10,No.10.4 蒋正龙,陆佳政,雷红才,黄福勇. 湖南2008年冰灾引起的倒塔原因分析J.高电压技术,2008.11, Vol.34 No.11:P2468-2474.5 吴功平,肖晓晖,肖华,戴锦春,鲍务均,胡杰. 架空高压输电线路巡线机器人样机研制J.电力系 统自动化,2006.7.10,Vol.30 No.13:P90-107.6 张运楚,梁自泽,谭民. 架空电力线路巡线机器人的研究综述J.机器人, 2004.9,Vol.26 No.5:P467-473.7 许源 刘人玮 李军. 湖南电网防冻融冰体系改革之探讨J.2003,Vol.23 No.5:P24-27.8 李红旗,陈志高,于钦刚,李翔,陈懿夫. 输电线路机械除冰技术研究J.自然灾害对电力设施的影 响与应对研讨会2008.5,Vol.23 No.5:P24-279 李宁,周羽生,邝江华,彭琢. 输电线路除冰技术的研究J. 防灾科技学院学报,2008.9, V0110 No 3:P33-37.10 Serge Jourden. Deleer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbecs High Voltage SystemJ.SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY,20099,Vol.3 No.1:P1-6.11 濮良贵,纪名刚. 机械设计M. 北京:高等教育出版社,2002. 12 张红先,李波,方针. 2008年湖南电网冰灾中技术措施的应用效果分析J. 湖南电力,2008,Vol.3 No.3:P10-1613 周良德,朱泗芳. 现代工程图学M. 湖南科学技术出版社,2002.14 濮良贵 ,纪明刚. 机械设计M. 北京:高等教育出版社,2006.15 杜蕴莹,邢军,王澄,叶勇,严行健. 南方覆冰灾害造成输电线路倒塔原16 李庆峰,苑峥,吴 穹,高剑,宿志一,周文俊. 全国输电线路覆冰情况调研及事故分析J. 电网技术,2008.5,Vol.32 No.9:P33-36.17 陆佳政。张红先,李波,方针. 2008年湖南电网冰灾中技术措施的应用效果分析J. 湖南电力, 2008,Vol.28 No.3:P10-16.18 何清,阮羚. 输电线路除(融)冰新技术分析及实施可行性研究J. 湖北电力2008.4, Vol.32 No.2:P42-44.19 马一民,白雪松. 浅谈输电线路除冰方法,R.报告地:北京,报告会主办单位:国网北京电力建设 研究院,2008.5.20 许树楷,赵杰. 电网冰灾案例及抗冰融冰技术综述J. 南方电网技 2008.4, Vol.2 No.2:P1-6.6中国地质大学长城学院本科毕业论文外文资料翻译系 别: 工程技术系 专 业:机械设计制造及其自动化姓 名: 学 号: 2012 年 5 月 1 日外文资料翻译译文现代工业机械手机器人是典型的机电一体化装置,它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果,随着经济技术的发展和各行各业对自动化程度要求的提高,机器人技术得到了迅速发展,出现了各种各样的机器人产品。现代工业机器人是人类真正的奇迹工程。一个像人那么大的机器人可以轻松地抬起超过一百磅并可以在误差0.006英寸内重复运动。更重要的是这些机器人可以每天24小时不停止地工作。在许多应用中他们是通过编程控制的,但是他们一旦编程一次,他们可以重复地做同一个工作许多年。机器人产品的实用化,既解决了许多单靠人力难以解决的实际问题,又促进了工业自动化的进程。 目前,由于机器人的研制和开发涉及多方面的技术,系统结构复杂,开发和研制的成本普遍较高,在某种程度上限制了该项技术的广泛应用,因此,研制经济型、实用化、高可靠性机器人系统具有广泛的社会现实意义和经济价值。由于我国经济建设和城市化的快速发展,城市污染排水放量增长很快,污水处理已经摆在了人们的议事日程上来。随着科学技术的发展和人类知识水平的提高,人们越来越认识到污水处理的重要性和迫切性,科学家和研究人员发现塑料制品在水中时用于污水处理的很有效地污泥菌群的附着体。塑料制品的大量需求,使得塑料制品生产的自动化和高效率要求成为经济发展的必然。本文结合塑料一次挤出成型机和塑料抓取机械手的研制过程中出现的问题,综述近几年机器人技术研究和发展的状况,在从分发挥机、电、软、硬件各自特点和优势互补的基础上,对物料抓取机械手整体机械结构、传动系统、驱动装置和控制系统进行了分析和设计,提出了一套经济型设计方案。采用直角坐标和关节坐标相结合的框架式机械结构形式,这种方式能够提高系统的稳定性和操作灵活性。传动装置的作用是将驱动元件的动力传递给机器人机械手相应的执行机构,以实现各种必要的运动,传动方式上采用结构紧凑、传动比答得蜗轮蜗杆传动和将旋转运动转换为直线运动的螺旋传动。机械手驱动系统的设计往往受到作业环境条件的限制,同时也要考虑价格因素的影响以及能够达到的技术水平。由于步进电机能都直接接收数字量,响应速度快而且工作可靠并无累计误差,常用作数字控制系统驱动机构的动力元件,因此,在驱动装置中采用由步进电机构成的环控制方式,这种方式技能满足控制精度的要求,又能达到经济型、实用化目的。目前的工业机械臂控制将每一个机械臂的联合看做一个简单的联合伺服。伺服方法不能从分地模仿不同的动力学机械手,因为它忽略了机械手整体的运动和配置。这些控制系统的参数的变化有时是足够重要,以至于使常规的反馈控制方法失效。其结果是减少了伺服相应的速度和阻尼,限制了京都和最终效应的速度,使系统仅适用于有限精度的工作。机械手以这种方式控制速度降低而没有不必要的震动。任何在这一领域和其它领域的机械臂性能增益要求更有效率的动态模型、精密的控制方法、专门的计算机架构和并行处理技术。在工业生产和其它领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体,动作灵活多样,适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产,广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温,抗腐蚀的材料制成,以适应现场恶劣环境,大大降低了工人的劳动强度,提高了工作效率。机械手是工业机器人的重要组成部分,在很多情况下它就可以称为工业机器人。工业机器人集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体化的现代制造业重要的自动化装备。广泛采用工业机器人,不仅可以提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。 外文原文ABOUT MODERN INDUSTRIAL MANIPULATORRobot is a type of mechantronics equipment which synthesizes the last research achievement of engine and precision engine, micro-electronics and computer, automation control and drive, sensor and message dispose and artificial intelligence and so on. With the development of economic and the demand for automation control, robot technology is developed quickly and all types of the robots products are come into being. The practicality use of robot not only solves the problems which are difficult to operate for human being, but also advances the industrial automation program. Modern industrial robots are true marvels of engineering. A robot the size of a person can easily carry a load over one hundred pounds and move it very quickly with a repeatability of 0.006inches. Furthermore these robots can do that 24hours a day for years on end with no failures whatsoever. Though they are reprogrammable, in many applications they are programmed once and then repeat that exact same task for years.At present, the research and development of robot involves several kinds of technology and the robot system configuration is so complex that the cost at large is high which to a certain extent limit the robot abroad use. To development economic practicality and high reliability robot system will be value to robot social application and economy development. With he rapid progress with the control economy and expanding of the modern cities, the let of sewage is increasing quickly; with the development of modern technology and the enhancement of consciousness about environment reserve, more and more people realized the importance and urgent of sewage disposal. Active bacteria method is an effective technique for sewage disposal. The abundance requirement for lacunaris plastic makes it is a consequent for plastic producing with automation and high productivity. Therefore, it is very necessary to design a manipulator that can automatically fulfill the plastic holding. With the analysis of the problems in the design of the plastic holding manipulator and synthesizing the robot research and development condition in recent years, a economic scheme is concluded on the basis of the analysis of mechanical configuration, transform system, drive device and control system and guided by the idea of the characteristic and complex of mechanical configuration, electronic, software and hardware. In this article, the mechanical configuration combines the character of direction coordinate which can improve the stability and operation flexibility of the system. The main function of the transmission mechanism is to transmit power to implement department and complete the necessary movement. In this transmission structure, the screw transmission mechanism transmits the rotary motion into linear motion. Worm gear can give vary transmission ratio. Both of the transmission mechanisms have a characteristic of compact structure. The design of drive system often is limited by the environment condition and the factor of cost and technical lever. The step motor can receive digital signal directly and has the ability to response outer environment immediately and has no accumulation error, which often is used in driving system. In this driving system, open-loop control system is composed of stepping motor, which can satisfy the demand not only for control precision but also for the target of economic and practicality. On this basis, the analysis of stepping motor in power calculating and style selecting is also given. The analysis of kinematics and dynamics for object holding manipulator is given in completing the design of mechanical structure and drive system.Current industrial approaches to robot arm control treat each joint of the robot arm as a simple joint servomechanism. The servomechanism approach models the varying dynamics of a manipulator inadequately because it neglects the motion and configuration of the whole arm mechanism. These changes in the parameters of the controlled system sometimes are significant enough to render conventional feedback control strategies ineffective. The result is reduced servo response speed and damping, limiting the precision and speed of the end-effecter and making it appropriate only for limited-precision tasks. Manipulators controlled in this manner move at slow speeds with unnecessary vibrations. Any significant performance gain in this and other areas of robot arm control require the consideration of more efficient dynamic models, sophisticated control approaches, and the use of dedicated computer architectures and parallel processing techniques.In the industrial production and other fields, people often endangered by such factors as high temperature, corrode, poisonous gas and so forth at work, which have increased labor intensity and even jeopardized the life sometimes. The corresponding problems are solved since the robot arm comes out. The arms can catch, put and carry objects, and its movements are flexible and diversified. It applies to medium and small-scale automated production in which production varieties can be switched. And it is widely used on soft automatic line. The robot arms are generally made by withstand high temperatures, resist corrosion of materials to adapt to the harsh environment. So they reduced the labor intensity of the workers significantly and raised work efficiency. The robot arm is an important component of industrial robot, and it can be called industrial robots on many occasions. Industrial robot is set machinery, electronics, control, computers, sensors, artificial intelligence and other advanced technologies in the integration of multidisciplinary important modern manufacturing equipment. Widely using industrial robots, not only can improve product quality and production, but also is of great significance for physical security protection, improvement of the environment for labor, reducing labor intensity, improvement of labor productivity, raw material consumption savings and lowering production costs.There are such mechanical components as ball footbridge, slides, air control mechanical hand and so on in the design. A programmable controller, a programming device, stepping motors, stepping motors drives, direct current motors, sensors, switch power supply, an electromagnetism valve and control desk are used in electrical connection. 6中国地质大学长城学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名李佰君学号05208338专业班级08机制三班指导教师杨义勇职称教授单 位中国地质大学课题性质设计 论文课题来源科研 教学 生产 其它毕业设计(论文)题目 除冰机器人机构的控制系统设计研究的目的及其意义随着现代科学技术的发展,机器人越来越广泛地应用在各行各业中。机器人的研究与应用水平己经成为一个国家经济实力和科技发展水平的重要标志。我国自1987年实施国家“863“高技术研究发展计划以来,就把智能机器人研究确立为自动化领域的主体之一。目前,开发输电线路机器人代替人工作业以提高除冰效率和维护人员安全以成为国内外研究的热点。然而在机器人研究领域并未出现与输电铁塔检测相关的成熟方案,落后的人工检测杆塔方法不仅危险性高,而且缺乏准确度,无法完全排除安全隐患。因此提出一款用于输电铁塔检测的机器人代替人工作业,以提高其工作效率,安全性和准确性就具有较好的应用前景和实用意义。本论文因此讨论一种安全有效的输电铁塔攀爬机构用于该类机器人的研究。国家电网的快速建设,超高压大容量输电线路的应用也越来多,然而电网线路所覆盖的地理环境极为复杂,常常经过人迹罕至的崇山峻岭,这就给输电线路维护上造成了很大的困难。特别是在寒冬腊月的时候,输电铁塔和输电线路往往出现结冰现象,极易发生输电铁塔倒塌和输电线路断裂,给国家电力系统带来极其严重的破坏,导致全国各地不同程度的大范围长时间的停电,严重影响人们的日常生活和企业的正常安全生产,直接或间接的给国家和人民带来无法估量的损失。目前已有各种类型的输电线路除冰机器人出现,用于除去高压输电线上覆盖的积冰,避免输电线路发生断裂。然而,无论是人工除冰还是机器人除冰都需要由电力人员爬上输电铁塔进行操作。因此输电铁塔在寒冷严酷的环境下是否出现了裂纹等安全隐患就关系到了维护人员和设备的安全问题。另外若输电铁塔出现隐患对于电网系统也是一个严重的威胁。基于上述情况,就有必要设计一款针对于输电铁塔的检测机器人用于输电铁塔的安全检测维护,以解决人工上塔探伤时危险性高、准确性低、劳动强度大、工作效率低的问题。从而确保人员和设备安全,保证电网安全,在灾害下挽救更多的国家财产,最大程度的减少损失。因此本论文在已发明的壁面攀爬检测机器人的基础上,提出一种用于输电铁塔检测的机器人代替人工作业,以提高其工作效率,安全性和准确性。研究现状 目前,研究开发输电线路检测、除冰机器人已经成为了热点。国外发达国家相对来说起步较早,例如在20世纪80年代末,日本、美国、加拿大等发达国家先后开展了高压输电线路巡检机器人的研究工作。然而针对输电铁塔的检测机器人研究并不成熟。但国外的壁面攀爬机器人发展技术相对成熟,一些壁面攀爬机器人已应用在清洁窗户和墙面或用于检测侦查。 如:1990年东京工业大学的広瀬茂男领导的研究小组在4足步行机器人的基础上开发NINJA系列4足壁面移动机器人。其中NINJA-II实现了地面至壁面、壁面至天花板、壁面至相邻壁面的移动过程,并对壁面移动机器人的特有步态壁面步态(Wall Gait)和控制方法进行深入研究。其后,该研究小组于1996年又开发了适应高速公路路基大角度护坡作业的移动机器人TITAN VII,该机器人不仅实现了在土质护坡上行走的目标,还可完成打孔作业。上述步行式结构的壁面移动机器人具有越障能力强的特点,易于实现复杂的多组合面转换功能,但控制比较复杂。国内的机器人技术起步于上世纪80年代,技术水平较发达国家相对落后,在国家“863”高技术计划的支持下,国内的机器人发展技术较快。哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、上海交通大学在壁面移动机器人这一领域处于国内领先地位,许多科研单位也相继推出了各自的壁面清洗机器人。针对我国核工业发展的需要,哈尔滨工业大学机器人研究所自行设计并研制我国的第一台用于检查核废液储罐壁厚及焊缝的壁面爬行式遥控检查机器人,填补了国内的空白。随后,哈尔滨工业大学又相继研制出单吸盘真空吸附车轮行走式壁面攀爬机器人从国内外目前的研究成果来看,一般来说壁面移动机器人,不管其应用领域是什么,执行什么任务,都必须具有两个基本功能:壁面静态定位功能和移动功能。因此可以按照这两大基本功能进行分类。按吸附功能分,主要分为真空吸附、磁吸附两类。真空吸附的承载能力受真空发生装置所能达到的真空度和壁面环境的影响,通常承载能力不大。磁吸附法要求壁面必须是导磁材料,如钢铁表面等。这类机器人结构简单,吸附力远大于真空吸附。如推力式,
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本文标题:除冰机器人机构的控制系统设计【6张图纸】【优秀】
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