除冰机器人机构的控制系统设计【6张图纸】【优秀】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：271442
类型：共享资源
大小：772.92KB
格式：RAR
上传时间：2014-04-05
上传人：上***
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
50
积分
- 关 键 词：
-
除冰
机器人
机构
控制系统
设计
图纸
- 资源描述：
-
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（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. 20
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号