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AGV车转向总承设计 机械设计资料 AGV车辆转向 AGV机械设计

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山东轻工业学院中英文翻译院系名称 机械工程学院 学生姓名 孙昌荣 专业班级 机械设计制造及其自动化08-4 指导教师 范维华 二一二年四月二十日Aluminum multi-degreeof freedom manipulator Design and ImplementationMechanical hand, is also called from begins, auto hand can imitate the manpower and arms certain holding function, with by presses the fixed routine to capture, the transporting thing OR operation tools automatic operation installment. It may replace persons strenuous labor to realize the production mechanization and the automation, can operate under the hostile environment protects the personal safety, thus widely applies in departments and so on machine manufacture, metallurgy, electron, light industry and atomic energy.The manipulator is mainly composed of the hand and the motion. The hand is uses for to grasp holds the work piece (or tool) the part, according to is grasped holds the thing shape, the size, the weight, the material and the work request has many kinds of structural styles, like the clamp, the request hold and the adsorption and so on. The motion, causes the hand to complete each kind of rotation (swinging), the migration or the compound motion realizes the stipulation movement, changes is grasped holds the thing position and the posture. Motions fluctuation, the expansion, revolving and so on independence movement way, is called manipulators degree-of-freedom. In order to capture in the space the optional position and the position object, must have 6 degrees-of-freedom. The degree-of-freedom is the key parameter which the manipulator designs. The degree-of-freedom are more, manipulators flexibility is bigger, the versatility is broader, its structure is also more complex. Generally the special-purpose manipulator has 23 degrees-of-freedom.The manipulators type, may divide into the hydraulic pressure type, the air operated according to the drive type, electromotive type, the mechanical manipulator; May divide into the special-purpose manipulator and the general-purpose manipulator two kinds according to the applicable scope; May divide into the position control and the continuous path according to the path control mode controls the manipulator and so on. The manipulator usually serves as the engine bed or other machines add-on component, like on the automatic machine or the automatic production line loading and unloading and the transmission work piece, replaces the cutting tool in the machining center and so on, generally does not have the independent control device. Some operating equipment needs by the person direct control, if uses in the host who the atomic energy department manages the dangerous goods from the type operator also often being called the manipulator.Robot 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 products not only solves the problems which are difficult to operate for human being, but also advances the industrial automation program. 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 the 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 lacunaris plastic is an effective basement for active bacteria adhesion for sewage disposal. The abundance requirement for lacunaris plastic makes it is a consequent for the 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 and the arthrosis 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. Kinematics analysis is the basis of path programming and track control. The positive and reverse analysis of manipulator gives the relationship between manipulator space and drive space in position and speed. The relationship between manipulators tip position and arthrosis angles is concluded by coordinate transform method. The geometry method is used in solving inverse kinematics problem and the result will provide theory evidence for control system. The f0unction of dynamics is to get the relationship between the movement and force and the target is to satisfy the demand of real time control. in this chamfer, Newton-Euripides method is used in analysis dynamic problem of七he cleaning robot and the arthrosis force and torque are given which provide the foundation for step motor selecting and structure dynamic optimal ting.Control system is the key and core part of the object holding manipulator system design which will direct effect the reliability and practicality of the robot system in the division of configuration and control function and also will effect or limit the development cost and cycle. With the demand of the PCL-839 card, the PC computer which has a. tight structure and is easy to be extended is used as the principal computer cell and takes the function of system initialization, data operation and dispose, step motor drive and error diagnose and so on. A t the same time, the configuration structure features, task principles and the position function with high precision of the control card PCL-839 are analyzed. Hardware is the matter foundation of the control. System and the software is the spirit of the control system. The target of the software is to combine all the parts in optimizing style and to improve the efficiency and reliability of the control system. The software design of the object holding manipulator control system is divided into several blocks such as system initialization block, data process block and error station detect and dispose model and so on. PCL-839 card can solve the communication between the main computer and the control cells and take the measure of reducing the influence of the outer signal to the control system.The start and stop frequency of the step motor is far lower than the maximum running frequency. In order to improve the efficiency of the step motor, the increase and decrease of the speed is must considered when the step motor running in high speed and start or stop with great acceleration. The increase and decrease of the motors speed can be controlled by the pulse frequency sent to the step motor drive with a rational method. This can be implemented either by hardware or by software. A step motor shift control method is proposed, which is simple to calculate, easy to realize and the theory means is straightforward. The motor s acceleration can fit the torque-frequency curve properly with this method. And the amount of calculation load is less than the linear acceleration shift control method and the method which is based on the exponential rule to change speed. The method is tested by experiment. A t last, the research content and the achievement are sum up and the problems and shortages in main the content are also listed. The development and application of robot in the future is expected.多自由度铝合金机械手的设计与实现能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。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。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，城市污水排放量增长很快，污水处理己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是用于污水处理的很有效的污泥菌群的附着体。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，综述近儿年机器人技术研究和发展的状况，在充分发挥机、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、传动比大的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。由于步进电机能够直接接收数字量，响应速度快而且工作可靠并无累积误差，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开环控制方式，这种方式既能满足控制精度的要求，又能达到经济性、实用化目的，在此基础上，对步进电机的功率计一算及选型问题经行了分析。在完成机械结构和驱动系统设计的基础上，对物料抓取机械手运动学和动力学进行了分析。运动学分析是路径规划和轨迹控制的基础，对操作臂进行了运动学正、逆问题的分析可以完成操作空间位置和速度向驱动空间的映射，采用齐次坐标变换法得到了操作臂末端位置和姿态随关节夹角之间的变换关系，采用几何法分析了操作臂的逆向运动学方程求解问题，对控制系统设计提供了理论依据。机器人动力学是研究物体的运动和作用力之间的关系的科学，研究的目的是为了满足是实时性控制的需要，本文采用牛顿-欧拉方法对物料抓取机械手动力学进行了分析，计算出了关节力和关节力矩，为步进电机的选型和动力学分析与结构优化提供理论依据。 控制部分是整个物料抓取机械手系统设计关键和核心，它在结构和功能上的划分和实现直接关系到机器人系统的可靠性、实用性，也影响和制约机械手系统的研制成本和开发周期。在控制主机的选用上，采用结构紧凑、扩展功能强和可靠性高的PC工业控制计算机作为主机，配以PCL-839卡主要承担系统功能初始化、数据运算与处理、步进电机驱动以及故障诊断等功能;同时对PCL-839卡的结构特点、功能原理和其高定位功能等给与了分析。硬件是整个控制系统以及极限位置功能赖以存在的物质基础，软件则是计算机控制系统的神经中枢，软件设计的目的是以最优的方式将各部分功能有机的结合起来，使系统具有较高的运行效率和较强的可靠性。在物料抓取机械手软件的设计上，采用的是模块化结构，分为系统初始化模块、数据处理模块和故障状态检测与处理等几部分。主控计算机和各控制单元之间全部由PCL-839卡联系，并且由该卡实现抗干扰等问题，减少外部信号对系统的影响。步进电机的启停频率远远小于其最高运行频率，为了提高工作效率，需要步进电机高速运行并快速启停时，必须考虑它的升，降速控制问题。电机的升降速控制可以归结为以某种合理的力一式控制发送到步进电机驱动器的脉冲频率，这可由硬件实现，也可由软件方法来实现。本文提出了一种算法简单、易于实现、理论意义明确的步进电机变速控制策略:定时器常量修改变速控制方案。该方法能使步进电机加速度与其力矩频率曲线较好地拟合，从而提高变速效率。而且它的计算量比线性加速度变速和基于指数规律加速度的变速控制小得多。通过实验证明了该方法的有效性。最后，对论文主要研究内容和取得的技术成果进行了总结，提出了存在的问题和不足，同时对机器人技术的发展和应用进行了展望。6AGV车转向总成设计,答 辩 人: 孙昌荣 班 级: 机械08-4 指导教师: 范维华,论文主体框架,研究背景 设计任务 机械结构及驱动装置的选择,1,2,3,研究的主要内容,本毕业设计中，设计的主要内容是多AGV转向传动的设计。 传动系统设计 相关零件的设计,研究背景,AGV全称自动导引小车（Automatic Guided Vehiele），它是在计算机的控制下，经磁或激光等导向装置引导并沿程序设定路径运行完成作业的无人驾驶自动小车，伺服驱动。它为现代制造业、现代物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。 目前AGV小车广泛运用在制造业、物流仓储业、汽车、造纸等行业。随着AGV小车的发展，努力设计一个更为合理简便的操作方式的AGV小车，来适用于更多的领域，AGV得到进一步的推广。,设计任务,设计转向结构，包括动力装置、传动装置、执行机构，画出总体机构简图。 选取电机，计算电机所需功率。 设计总体传动方案 设计主要传动装置，完成总体装配图（A0）。 设计主要零件，完成零件图。 编写设计说明书。,AGV机械结构的设计,小车采用两前轮独立驱动差速转向，两后轮为万向轮的四轮结构形式。伺服电机经减速器后通过驱动轮提供驱动力，当两轮运动速度不同时就可以实现差速转向。,驱动方式的选择,AGV驱动的方式大致可分成两种，一种为两台电机各置于左、右两边，利用两台电机的动作与两轮差速的方式达到左右转，前进或停止，即差速型。另一种方式则类似汽车的转向及传动方式，即前轮为转向轮，后轮为驱动轮，称为舵轮型。前轮利用电机控制连接前轮的连杆，带动前轮左、右转向，而后轮直接利用步进电机与减速机构带动承载车前进 或停止,驱动方案,电机的选择及联轴器的选用,初步选择电机的种类为直流伺服电机，型号为130SZD，相关的参数如表3-1所示,联轴器的选用,电机的型号确定下来，紧接着选择联轴器，由于电机伸出端的最小轴的直径为14mm，电机的转矩相对来说不算太大，我们选择套筒式联轴器，该联轴器结构简单，径向尺寸小，能用于连接两直径相同的轴身，其尺寸与电机，与蜗杆轴的尺寸匹配。,蜗轮轴的设计,后轮轴的设计,蜗杆轴的设计,后轮及支架,前轮及支架,工程图,生成工程图,谢谢大家！,山东轻工业学院毕业实习报告 院系名称 机械工程学院 学生姓名 孙昌荣 专业班级 机械084班 指导教师 范 维 华 二一二年 四 月 二十二 日实 习 情 况 一 览 表时间地 点实习内容（讲座、参观、车间工作、总结等）指导教师备注3月中旬济南烟草配送中心参观精准分拣系统厂房和储藏烟草的仓库沈敏德范维华3月中旬将军集团济南卷烟厂参观了卷包车间，里面有数台生产速度为1000支/分钟的卷烟机和400包/分钟的包装机。尽管在卷丝车间有数台规模巨大的生产设备，然而所有设备都可以通过中央控制室来控制沈敏德范维华一、实习目的生产实习是我们机械专业学习的一个重要环节，是将课堂上学到的理论知识与实际相结合的一个很好的机会，对强化我们所学到的知识和检测所学知识的掌握程度有很好的帮助。为了使我们提高对机械制造技术的认识，加深机械制造在工业各领域应用的感性认识，开阔视野，了解相关设备及技术资料，熟悉典型零件的加工工艺，学院特意安排了我们到济南卷烟厂和烟草物流配送站进行毕业实习。1、将理论与实践相结合通过这次的毕业实习，我们先后接触与本专业相关的一些实际工作，对于工作所要求具备的专业理论知识和基本技能有个大体客观的认识。实习过程中，要求我们通过听取公司产品方面的讲座学会理论和实践有机结合，将我们平日里学的知识有机的结合到实践中，然后更好的理解书本上的理论知识2、找到差距，尽快缩短差距实习时，我们会参观一些有名企业，期间公司负责人会给我们作讲座，带领我们参观他们企业内部的流程，员工工作的环境以及了解员工应该具有的专业技能。通过观察，我看到了他们这些企业所要求员工所具备的那种职业素质，专业技能。而从我们身上体现出来的却只是稚气未退的学生气，我们之间的差距明显很大，我们毕业尽快调整自己使自己成为一名于社会需要，于企业合格的人才。3、让自己尽快转变为社会人我们是即将毕业踏入社会的大学生，学生时代的稚气已不适合于社会。由一个学生到一个职业人员的转变过程，要求我们学会独立、成熟和坚强，踏入社会我们必须学会担负责任，脚踏实地，消除自己原本的担忧，努力工作每一天。这次实习就是为了让我们明白工作人要 拥有该有的素质和能力。二、实习内容（一）将军集团济南卷烟厂将军集团济南卷烟厂是国有大型企业。在特别人员的带领下， 我们首先参观了卷包车间，里面有数台生产速度为1000支/分钟的卷烟机和400包/分钟的包装机。卷烟机主要是将烟丝、滤棒和包装纸卷在一起。在车间里，我们重点参观了卷烟和包装机，一万多个零件组成的机构，高速运转着，卷接、包装设备自动化水平高。当时有台机器出现了问题，由于整套装置有阻塞、夹条、掉条检测控制剔除系统工人师傅们很容易的排除故障。在参观中，我们注意到了卷烟厂高度自动化的流水线和精确的质量控制系统。当烟叶从整包被分离后，就开始进入加工阶段。在经过皮带传输和振动运输到各个加工环节过程中，对流量有着严格的控制，皮带上安装有电子传感器，能通过控制带速来控制流量。尽管在卷丝车间有数台规模巨大的生产设备，然而所有设备都可以通过中央控制室来控制。由于企业引入了现场总线，使得所有生产状况都可以及时在中控室的电脑控制屏上显示，包括动力部门的能源控制。 在现场，我们提出询问了许多感兴趣的问题，有关人员热情细致地给予解释，直到我们把整个工艺、生产流程了解为止。先进的生产设备，有序的生产现场，高素质的操作员工，给我们留下了深刻的印象。卷包车间的卷接包、装封箱、入库全部实现了自动化。经技术人员介绍，整个卷烟的生产流程如下：投料开包切片回槽(提温加水) 储存两个小时左右脱水卷烟包装。 通过实习发现的不足：原机装封箱机速度不高，只能一台装封箱机对应一台套卷包设备；二是离仓库比较远，不利于输送并且在输送过程中易造成破损；设备多并且控制比较复杂，操作和修理维护都需要大量的人力物力。（二） 济南烟草配送中心在本次主要对济南烟草配送中心两家单位进行了详细的实地的参观和了解，着重对这家单位的物流配送体系，物流配送设备，在各个环节中所采用的现代化技术以及整个物流的资源配置系统进行了详尽的认识和学习，因为两家企业的设备与流程大体相近，现主要介绍济南烟草配送中心。济南烟草配送中心隶属于济南烟草专卖局，济南市烟草专卖局资本雄厚，在面对国际间激烈的烟草市场的发展竞争下，积极采用先进技术，提高自己的信息化和自动化建设。尤其是以济南烟草配送中心是作为新型的现代物流来建设，坐落于济南高新区，与齐鲁软件园毗邻，尖端的环境优势使得济南烟草物流在收发配送方面独具优势，同时济南烟草物流中心通过网络营销、仓储系统、分拣系统、线路优化、GPS车辆监控等信息系统技术，使得济南烟草物流中心的快速反应令人吃惊，对济南地区的烟草配送在整个省内行业乃至全国位居前列。在济南烟草配送中心主要参观的是兰剑物流为济南烟草配送中心和烟台烟草配送中心设计的烟草的仓储系统、分拣系统和相关配送系统。在最开始的相关工作人员讲解中我们了解到，烟草行业的竞争已经不再局限于国内烟草企业的竞争，跨国烟草企业的竞争压力，让中国烟草行业面临巨大的挑战。能否全面建立完善的烟草物流配送体系是烟草行业能否取胜的关键环节，如何布局规划配送中心的建设是烟草行业不得不去思考的问题。而此套物流方案解决了配送运营体系中的许多问题，实现了配送网点的合理布局，资源的优化配置及时周转，提高了分拣的效率，大大降低了配送成本，总体上全面提升了烟草配送效率。电话访销、精准分拣、及时配送，提高了服务质量和顾客忠诚度，减少了市场上非正规渠道卷烟的冲击压力，降低了物流成本。根据老师和公司的安排流程，首先我们参观了烟草仓库的存储系统。根据老师解说，此烟草存储所用的仓库是一个自动化立体仓库。从货物进入，分为两种方式，一种是较为传统的传送带运输方式，但是效率仍然比人工快很多，用的比较多的是采取叉车托盘方式，整托盘烟草进入，然后进行仓库保管即入库。入库过程是放到传送带由电脑全程操作，然后经由由堆垛机，然后通过工业计算机的指令发送到由操作人员预先设定相关程序，采用了RFID射频识别技术可以读取货物的一切信息并将其分配到应有的位置，堆垛机按以获取的信息自动将货物准确无误放在应在的位置。这种入库工作流程几乎是全自动化，只需要很少的几个操作人员进行监控和操作，而且效率很高，整个系统设计的全面合理，功能的密切统一和集中以及自动化的程度之高，都给我了很大的震撼。