机械毕业设计-三自由度工作台设计（全套含CAD图纸）
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附件 1：外文资料翻译译文 应用 坐标测量机的机器人运动学姿态的标定 这篇文章报到的是用于机器人运动学标定中能获得全部姿态的操作装置 坐标测量机（ 运动学模型由于操作器得到发展 , 它们关系到基坐标和工件。 工件姿态是从实验测量中引出的讨论 , 同样地是识别方法学。允许定义观察策略的完全模拟实验已经实现。实验工作的目的是描写参数辨认和精确确认。用推论原则的那方法能得到在重复时近连续地校准机器人。 关键字：机器人标定 坐标测量 参数辨认 模拟学习 精确增进 1. 前言 机器手有合理的重复精度 (而知名 , 但仍有不好的精确性 (米 )。为了实现机器手精确性，机器人可能要校准也是好理解 。 在标定过程中， 几个连续的步骤能够精确地识别机器人运动学参数，提高精确性。这些步骤为如下描述： 1 操作器的运动学模型和标定过程本身是发展，和通常有标准运动学模型的工具实现的。作为结果的模型是定义基于厂商的运动学参数设置错误量 , 和识别未知的 ,实际的参数设置。 2 机器人姿态的实验测量法 (部分的或完成 ) 是拿走为了获得从联系到实际机器人的参数设置数据。 3 实际的运动学参数识别是系统地改变参数设置和 减少在模型阶段错误量的定义。一个接近完成辨认由分析不同中间姿态变量 的微分关系决定： 于是等价转化得： 两者择一 , 问题可以看成为多维的优化问题，这是为了减少一些定义的错误功能到零点，运动学参数设置被改变。这是标准优化问题和可能解决用的众所周知的 方法。 4 最后一步是机械手控制中的机器人运动学识别和在学习之下的硬件系统的详细资料。 包含实验数据的这张纸用于标度过程。 可获得的几个方法是可用于完成这任务 , 虽然他们相当复杂，获得数据需要大量的成本和时间。这样的技术包括使用可视化的和自动 化机械 ，伺服控制激光干涉计，有关声音的传感器和视觉传感器 。理想测量系统将获得操作器的全部姿态 (位置和方向 )，因为这将合并机械臂各个位置的全部信息。上面提到的所有方法仅仅用于唯一部分的姿态 , 需要更多的数据是为了标度过程到进行。 2理论 文章中的理论描述，为了操作器空间放置的各自的位置，全部姿态是可测量的，虽然进行几个中间测量，是为了获得姿态。测量姿态使用装置是坐标测量机 (它是三轴的，棱镜测量系统达到 器人操作器是能校准的， 60，放置接近于 殊的操作装置 能到达边缘。图 1显示了系统不同部分安排。在这部分运动学模型将是发展 , 解释姿态估算法，和参数辨认方法。 动学的参数 在这部分，操作器的基本运动学结构将被规定，它关系到完全坐标系统的讨论 , 和终点模型。从这些模型，用于可能的技术的运动学参数的识别将被规定，和描述决定这些参数的方法。 那些基础的模型工具用于描写不同的物体和工件操作器位置空间的关系的方法是 调整计划，停泊处 和当二连续的接缝轴是名义上地平行的用于说明不相称模型 。如图 2 这中方法存在于物体或相互联系的操作杆结构中，和运动学中需要从一个坐标到另一个坐标这种同类变化是被定义的。这种变化是相同形式的 上面的关系可以解释通过四个基本变化操作实现坐标系 有需要找到与前一个的关系的四个变化是必需的，在那个时候连续的轴是不平行的，n定义为零点。 当应用于一个结构到下一个结构的等价变化坐标系与更改 们将被书写成矩阵元素实现运动学参数功能的矩阵形状。这些参数是变 化的简单变量：关节角n，连杆偏置连杆长度角n，矩阵通常表示如下： 对于多连接的 , 例如机械操作臂 ,各自连续的链环和两者瞬间的位置描写在前一个矩阵变化中。这种变化从底部链环开始到第 图 3表示出 全坐标 系和工具结构。变化从世界坐标系到机器人底部结构需要仔细考虑过，因为潜在的参数取决于被选择的改变类型。考虑到图 4,世界坐标,，在 , 标,是 标 111 , 我们感兴趣的是从世界坐标到 111 , 需的最小的参数数量 。实现这种变化有两种路径：路径 1，从,到000 , 着从000 , ,的变化将牵连二个参数 和 d 的变化 图 3 图 4 最后，另外从,到 111 , 和 两个参数是关于轴 1d 和 d 是沿着轴 此，用这路径它需要从世界坐标到 径 2，同样 地二中择一，从世界坐标到底部结构坐标,的 变化可以是直接定义。因此坐标变换需要六个参数，如 下面是从,到 111 , 1 与 ,相关联，1d 与 , 相关联 ，减少成两个参数。很显然这种路径和路径 1一样需要八个参数，但是设置不同。 上面的方法可能使用于从世界坐标系到 构的移动中。在这工作中，选择路径 2。工具改变引起需要六个特殊参数的改变的 用于运动学模型的参数总数变成 30，他们定义于表 1 认方法学 运动学的参数辨认将是进行多维的消去过程 , 因此避免了雅可比系统的标定，过程如下： 1. 首先假设运动学的参数 , 例如标准设置。 2. 为选择任意关节角的设置。 3. 计算 操作器。 4. 测量 常标准的和预言的位姿将是不同的。 5. 为了最好使预言位姿达到标准的位姿，在整齐的方式更改运动学的参数。 这个过程应用于不是单一的关节角设置而是一定数量的关节角，与物理测量数量等同的全部关节角设置是需要，必须满足 在这儿： 文章中，给定了自由度的数量，赠值为 因此全部位姿是测量的。在实践中，更多的测量应该是在实验测量法去掉补偿结果。优化程序使用命名为 标准库功能的 姿测量法 显然它是从上面的方法确定 种方法现在将详细地描写。如图 5所示，末端操作器由五个确定的工具组成。 考虑到借助于工具坐标和世界坐标中间各个坐标的形式，如图 6 这些坐标的关系如下： ,关于世界 坐标 结构的第 标 结构第 设定 量出 ,然后算出 T，使用于在标定过程的位姿的测量。它是不会很简单，但是不可能由等式 (11)反求出 T。上面的过程由四个球 A, B, 来实现，如下： 或为 由于 P, 全部相符合，反解求的位姿矩阵 在实践中当 于 确的测量三个球，第四球根据十字相乘可以获得 考虑到决定的球中心坐标的是基于球表面点的测量 ,没有分析可获到的程序。 另外，数字优化的使用是为了求惩罚函数的最小解 这里 ),( 确定球中心， ),(i 个 球表面点 的坐标且 r 是 球 的半径。在测试过程中，发现只测量四个表面上的点来确定中心点是非常有效的。 1. 器人概述 这是出现在古代早期机器人和对科研进入二十世纪机器人的基础上发展中，随着计算机和自动化技术的发展，特别是在 1946 年第一台数字电子计算机，因为计算 机的出现取得了惊人的进展，以高速，高容量，低价格方向。同时，促进技术进步的大规模自动化生产的迫切需求，为机器人的发展奠定了基础。另一方面，核技术的研究需要一定的操作机械代替人处理放射性物质。在这其中要求的背景下，美国于 1947 年开发， 1948 年和远程控制机器人开发机械主从机械手。 从美国开始开发机器人第一。 1954 年美国首先提出的磨损沃尔玛，以及为申请专利的工业机器人的概念。这项专利的一点是利用机器人关节伺服控制技术，使用机械手的动作，机器人可以实现。教学动态记录和回放。这就是所谓的示范再现机器人。现有的 机器人使用这种控制方式之一。 1958 年联合国防治公司研制出第一台机械手铆机器人。作为机器人产品最早的实用机型（示范再现）是 1962 年美国的 司推出的 “和 司推出的 “。这些工业机器人主要由类似人的手和胳膊谁组成它可以代替苦役，以实现生产的机械化和自动化，可以在有害环境下工作，保护人身安全，因而广泛应用于机械制造，冶金，电子，光工业和原子能等部门。 工业机器人 机械本体），控制器，伺服驱动系统和检测传感器，使其成为一个人形操作，全自动 控制，可重复编程，可在三维空间中完成机电一体化自动化生产设备的各种任务。特别适合于多品种，柔性生产批量变化。它以帮助稳定，提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品更新速度快起着极其重要的作用。 机器人技术与计算机，控制论，组织学习，信息和传感技术，人工智能，仿生学科学和高新技术的集成和新技术的形成，是一个非常活跃的当代研究应用越来越广泛。机器人的应用，是一个国家的工业自动化水平的重要标志。 机器人而不是简单意义上的劳动，但全面的人际交往能力代替人工和机械的，电子机械，已经到了快速反应和分析判断能力，环 境条件的人专业的化身，而 机器可能会更长期限工作，精度高和抗恶劣环境的能力，在某种意义上，它也是机器进化的产物的过程中，它是重要的工业和行业的生产和服务，而且还设置了先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 机械手是模仿手中行动的一部分，根据给定的计划，跟踪和要求获取，处理或自动机械设备操作。在工业生产的工业机器人的应用程序称为 “ 机器人 ” 。机械手的应用程序可用于提高生产的自动化生产和劳动生产率水平：能减轻劳动强度，保证产品质量，实现安全生产，特别是在高温，高压，低温，低压，粉尘，易爆，有毒气体和辐射等恶劣环 境，它代替人的正常工作，意义更加重大。因此，在机械加工，冲压，铸造，锻造，焊接，热处理，电镀，喷漆，装配，轻工，交通等越来越广泛引用。 操纵器的结构简单，特异性形式开始，对于机床的强烈只饲养，并连接到计算机的专用机械手。随着工业技术的发展，由一个独立的程序控制实现多次操作，适用范围较广 “ 计划控制的一般操纵国 ” ，或一般机械手。由于一般的机械手可以迅速改变工作程序，良好的适应性，因此它继续改造中，小批量生产的产品得到广泛引用。 2. 加强的机械手 1）执行器 手 即与物体接触部分。由于与物体接触形式的不同，可分为吸附 型和夹紧手中。夹持式手的手指（或爪子）和动力传动机构构成。手指与组件对象的直接接触，共同的手指运动形式已搬回到和平的转变。回到结构简单，便于手指等应用组件制造，广泛应用于翻译类型，改造，其原因是那么复杂的结构，但翻译式循环部分，手指夹紧工件直径变化不影响其轴线位置，因此适当的夹持直径变化范围工件。 手指抓住对象的结构取决于表面形状，引起部分（内孔的个人资料或）和物体的重量和尺寸。通用是指一个单位，形成 V 形手指表面：剪辑类型里面有支护形式 ;指数型双指按类型和双指型等手， 但是，传力机构产生锁模力由手指来完成任 务。把对象剪辑输电机构：越是常用类型的滑动通道，连杆杠杆式，杠杆式锥齿轮，类型，螺母大写和，下，键入弹簧式和重力式，等 封闭式手工制作由 主，它是依靠吸附力（如在卡盘或形成负压电吸磁）吸附对象，相应的负压吸附手上和电磁盘两个吸盘种。 对于轻小片零件，光滑板材通常与负压吸 料。的方式造成负压吸风和真空泵的类型。 为了指导磁环型和有洞的盘子，有这样的板等部件（网格，通常使用电磁吸盘吸材料。 电磁吸力由直流磁铁和生产。通信电磁铁。 负压 电磁 收电荷，它的形状，数 量，吸盘吸附大小，根据吸附物体的形状，大小和重量的大小而定。 此外，根据特殊需要，手和勺子类型（如铸造机械手倒袋的一部分），乔类型（如冷齿机上下料机械手的手）的类型。 腕 手和手臂连接的部件，可用于调节抓住对象（即姿势）的立场。 手臂 手臂是支持捕获的对象，手，手腕的一个重要组成部分。 作用是推动抓住物体和手指的处理，以预定的要求指定的位置。机械臂移动工业经常驾驶臂（如油缸，气缸，齿条和齿轮机构，连杆机构，螺旋机构及凸轮机构等）和驱动源（如液压和气动或电机等）的组成部分为了实现各种运动联合兵种。 或 者在伸缩臂升降运动，以防止周边的轴旋转，需要一个引导设备，以确保在正确的方向运动手指。此外，定位装置可以携带武器的弯矩和扭矩转弯时或在启动时，在瞬间产生的惯性制动臂的运动，使运动部件的应力状态非常简单。 定位装置的结构形式，常用的有：单汽缸，双圆柱型，四缸和 V 形槽，燕尾槽等为主的形式。 支柱 支柱是支持手臂部分，也可以是支柱手臂和手臂转动和升降运动（或沥青）运动是和支柱紧密相连的一部分。机械手通常设定为固定的，但由于工作需要，有时也可以横向移动，即所谓将移动式酒吧。 步行机构 当需要完成的工业机器人远程操作 ，或扩大使用范围，同样的座位安装辊，铁路等，以实现机器的运动流动机制。工业机器人滚筒式可分为声音的流动机制及两个手推车。驱动辊议案应额外的机械传动装置。 机架 机械手的座位是基础件，机械手驱动器组件和驱动系统安装在待命，所以支持和链接的作用。 2）驱动系统 驱动系统是工业机器人的驱动动力装置驱动器的运动，通常由电源，控制调节装置和辅助设备组成。驱动控制系统的液压传动，气压传动，电力传动和机械传动等形式使用 4 . 3）控制系统 控制系统主要是由工业机器人运动系统的要求。目前，工业机器人的过程控制系统和通用电 气定位（或机械停止件定位）系统的控制系统。控制系统具有电气控制和喷射控制两种，它支配着机械手运动规定的程序进行，根据人民和操纵指令信息（如龙猫，轨迹，运动速度和时间）内存，并根据控制系统的信息化教学的行政机构，并在必要时，运动时的机械手操作监视，任何错误或故障报警信号 . 4）位置检测装置 控制机械手器的位置，并保持执行机构的实际位置反馈运动控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统调整，从而使执行器一定的精度达到设定位置。 类 工业机器人有许多种，对于分类问题，目前 在中国，而不是在这个临时统一分级使用范围，驱动模式和分类控制系统等标准据公用事业百分之机器人可分为专用机械手和通用机械手两种： 械手 它是连接到主机，并没有固定的独立的控制系统机制的方案。用行动专用机械手，减少工作对象单一，结构简单，运行可靠，成本低的特点，例如自动机，自动生产线机器人排放和 加工中心 “ 批量自动化生产的自动刀具更换机械臂适合大子公司 。 这是一个独立的控制系统，程序变量，一种机械手动作灵活。通过调整，可在不同的场合，驱动系统和晶格性能范围内使用，它的行动方 案是可变的，控制系统是独立的。通用机械手的工作范围，更高的精度和通用性，适用于中，小批量改变自动化生产。 一般根据控制机械手可分为简单的类型和定位伺服式两种不同的方式分为：简单型 “ 开幕式和闭幕式 ” 型控制定位，只能是位置控制：伺服类型伺服系统，可点位控制系统，还可以实现连续伺服控制路径控制的一般模型 纵属于 。 1）根据驱动方式分 基于液压驱动机械手运动的执行机构。其主要特点是：捕捉几百公斤，传动平稳，结构紧凑，行动迅速的重量。但对密封装置的要求，否则漏油严格的机械手的工作性能有很 大影响，而不是在高温下，低温工作。如果采用电动液压伺服驱动系统机械手，可以实现连续轨迹控制，使机械手，但普遍扩大电液伺服阀的制造精度，机油滤清器，严格的成本是很高的。 基于压缩空气来驱动执行器的机械手运动的压力。其主要特点是：媒体资源极为方便，输出力小，气动行动迅速，结构简单，成本低廉。然而，由于空气可压缩特性，工作速度，稳定性差，低气压的影响，渔获量一般在 30 公斤以下的重量，在相同条件下它捕获比液压机械手的结构，高速很合适轻负荷，高温度和灰尘的工作环境英寸大 即机械传动（如凸轮，连杆，齿轮和齿条，间歇机制等）驱动的机器人。它是一种特殊的工作主机连接到机器人，它的功率是由加工机械通过。其主要特点是准确可靠，动作频率的议案，但结构比较大，行动计划不变。它往往是用来工作和主机放电。 也就是说，有特殊的结构感应电机，直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构的机械手运动，因为不需要在中间的变化，因此机械结构简单的组织。机械手，直线电机的速度和长途旅行的运动之一，维护和使用方便。这种机器人还小，但有希望。 3）根据控制方式分 它的运动之间的点 至点的移动，只有在这个过程中几个点的位置控制运动的空间，无法控制其运动轨迹。如果你想控制点，你必须增加超过了电气控制系统的复杂性更多。特殊和一般工业机器人目前使用的是这样。 它的任何空间连续的曲线轨迹，其特点是集无限的，整个移动过程控制，可以实现平稳和准确的动作，使用范围点，但电控系统是复杂的。这种工业机器人的一种普遍使用小型计算机控制。 四，工业机器人的应用在生产及意义 由于其高度的灵活性和机器人在生活中，制造业在各个领域的表现，如中起着非常重要的作用。它可以携带货物，排序和产品，并能在 有害环境，保护，而不是对人的生命安全运行 繁重的劳动，所以被广泛应用于机械制造，轻工，需要处理各种货物的地方。 在现代工业，生产过程自动化已成为一个突出的主题。从所有社会各界的自动化水平越来越高，现代化的加工车间，机械手通常可以改善生产效率，完成工人难以完成或危险的工作。可在机械工业，加工，装配等生产在很大程度上是不连续的。据资料介绍，在美国所有工业零部件生产，百分之 75 是小批量的生产，金属加工的四分之三在 50 岁以下的生产实时件机械零件批量加工生产的时间只有部分占5。在这里你可以看到，装卸，搬运，如为实 现这些过程的机械化工业机器人的过程是自动化的紧迫性和发电。目前，机械手完成的工作经常被用来有：从模具注塑行业抓住产品和快速固化到下一个将产品生产过程 ;机器人采摘加工行业，饲料，铸造高温熔化提取液等行业在自动化车间运送材料的焊接，涂装从事，机器人装配工艺操作，但将会从繁重，单调，重复工人解放了体力劳动。特别是在高温，危险或有害的工作环境（放射性，有毒气体和粉尘，易燃，易爆，强噪声等），可用的部分，而不是机械手操作。目前，机器人已广泛应用于铸造，锻造，冲压，对各工序加工，油漆，装配等。 在机械工业，机械手的应用 意义可概括如下： 该机器人有利于废旧物资，实现工件装载，卸载和传输刀具更换和整机装配等，因此自动化程度可以提高劳动生产率，降低生产成本。 免人身意外 在高温，高压，低温，低压，粉尘，噪音和气味，有放射性等有毒或有污染和狭隘的用人之际的工作空间是危险的手直接操作或不可能的，而且使用机器人可以部分或代替人安全的工作条件，让所有家庭作业改善。 在一些简单的，重复性的，尤其是一个沉重的运作，以取代人类，机器人可避免因疏忽或意外操作疲劳。 并促进生产节奏 应用机械手的工作，而不是人，它是直接减少人力的一个方面，因为应用程序可以是连续的工作，机器人是减少人力和另一侧。因此，在自动机综合加工，自动线现在几乎没有机械手，以减少人力和更精确的控制生产节奏，促进生产节奏的工作。 综上所述，机械行业的发展机械臂的有效应用，是一个必然的趋 势。 附件 2：外文原文 （复印件） of a a he in of a a is to of A is to of is as is A of is to be is is is to a of . t is 0.3 10.0 by be in to of is In of to be to be as 1. A of is is is to an on a s) an is to be 2. of or in to to by so as to in to is in of a to of be as a in is in to to is a be 4. of in of of to of of in to in to of of An of of of to be to 2. n i
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