毕业答辩-基于慧鱼模块多功能机械手和智能仓库的创新设计.ppt

,1,答辩人：专业：机械设计与制造指导老师：,基于慧鱼模块多功能机械手与智能仓库的创新设计,2,慧鱼机器人报告内容,论文研究的背景,论文研究的意义,机器人的硬件,小结与展望,致谢,机器人的软件控制,3,4,5,论文研究的背景,（一）慧鱼机器人的背景,国际标准化组织（ISO）对机器人的定义:机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。慧鱼创意组合模型具有一般机械所具有的零部件，如齿轮、电机、电气开关等，通过声、光、电和辅助技术的配合，能够模拟各种机械运动和机械设备的自动控制，而且有比较真实的功能。,6,20世纪70年代起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进入90年代，机器人产品发展速度加快，年销售量增长率平均在10左右；2004年增长率达到了创记录的20，其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，增长43。我国的机器人研究开发工作始于上世纪70年代初，到现在已经历了30多年的历程。目前我们国家比较有代表性的研究有：工业机器人，水下机器人，空间机器人，核工业的机器人，都在国际上处于领先水平。总体上我们国家与发达国家相比，还存在着很大的差距，但是在上述这些水下、空间、核工业，一些特殊机器人方面，我们还是取得了很多有特色的研究成就。,（二）机器人的发展状况,7,（三）机器人发展前景,采用慧鱼模型进行试验教学能够培养和提高学生的学习热情，能够大大激发学生的创新意识，提高动手能力，较好地解决学生在学习过程中书本知识与实践脱节的问题，对于学生理解机械运动及机械设备工业控制具有很大的益处，是很好的机电一体化教学模型。相信慧鱼会成为中国创新教育的理想教具。,8,研究课题的意义,1.可以对工业生产进一步了解，了解机器人工作原理。2.由于组装复杂要求实践性更强，这样提高学生动手能力在传统实验里，主要是课程中的具体原理或理论的验证性实验，如再如机械设计中的带传动实验主要是为了验证带传动中的两个重要的现象弹性滑动和打滑。这些传统型实验对学生更好的理解课本的理论知识有很大的帮助，具有课本结合性强的特点。3.安装过程中应用知识面更广，培养综合素质实验的内容涉及面极广，不仅包括传统机械相关的实验内容，而且还涉及到了能源(包括太阳能)、气动、遥控,9,（如传感器技术）、自动控制（PLC控制、单片机控制）、软件编程等多学科的知识，最重要是它能够把这些很好地知识结合起来，并体现到某个模型中。4.组建灵活性大，可以自行设计装配创新性高，增加学生研究性思维而在慧鱼实验中，学生不仅可以对教具所提供的样本模型进行验证式实验（通过这些模型实验可以使学生掌握机械、电子和自动化等的相关知识），而且可以把这些不同模型的特点结合起来，进行自主设计，设计出新的作品来，因此慧鱼实验具有较高的创新性。,10,机器人的硬件,一多功能机械手该机器人为三自由度的机械手，其机械手爪有夹紧和松开物件的功能，由三个电机驱动三个自由度的运动，由一个电机控制手爪的夹紧和松开。可实现整体的旋转、水平、垂直运动及手爪的夹紧、松开运动。该机械手可通过电脑对控制芯片进行编程，从而输出控制信号到各电机，驱动机械手的运动方向或行程，从而夹取或放置物件。,11,多功能机械手模型,12,一机械手机构组成和工作过程1.机械手基座旋转运动,该运动主要构件有电动机、减速箱、蜗杆、齿轮组成，该机构可以让机械手在水平面内360度旋转，该机构主要用电机带动涡轮转动，涡轮带动齿轮转动从而使机械手臂在水平面内转动。,机械手基座,13,2.机械手水平运动,该运动主要构件有主要运动构件有电动机、减速箱、丝杠、螺旋传动块、导杆组成，该运动主要是电机转动通过减速机减速后带动丝杠转动然后带动螺旋传动块移动从而使机械臂前后移动。通过加大机械臂的前后移动增大了机械手在水平面内的工作范围。,机械手水平运动,14,3.机械手垂直运动,该运动主要构件有主要运动构件有电动机、减速箱、丝杆、螺旋传动块、连杆机构组成，该运动主要是机械手可以上下移动，这样让机械手可以夹取不同高度的货物，增加机械手的工作空间。,机械手水平运动,15,4.机械手夹紧与松开运动,该运动主要构件有电动机、减速箱、传动轴、万向铰链、螺旋传动块、连杆机构。电机输出动能，经减速箱调节速度并传递到传动轴，不同轴线的各传动杆通过万向铰链进行连接并传递动力，最后将杆件的旋转运动通过螺旋机构转化为手爪的夹紧或松开运动，传动效率比较高，行走时重心波动很小，运动非常平稳。,机械手夹紧与松开运动,16,5.机械手的底盘,机械手的地盘设计为车架，由于履带传动效率比较高，行走时重心波动很小，运动非常平稳，所以小车用履带传动用电机制动。在车架上安装了距离传感器和颜色识别器、循迹传感器，这样让机械手不光能够抓取货物，而且还能循迹行走，自动识别障碍物,机械手底盘,17,二智能仓库,该智能仓库可以自动运输货物，自动摆放货物，自动化程度高，操作简单方便。仓库主要包括货架和一套自动化载物平台，载物平台在水平面内的移动采用齿轮、齿条传动，在垂直面内的移动采用螺旋传动和链传动，在摆放货物上采用气缸推动。,智能仓库,18,1.载物平台上下移动,该运动主要构件有电动机、链条、丝杠、螺旋传动块。电动机输出动能带动链条，链条带动丝杠转动，从而使螺旋传动块上升，进而是载物平台上升。,19,2.载物平台水平移动,该运动主要构件有电动机，减速机、齿条、载物平台。该运动形式由电动机输出动能，经减速机减速后带动载物平台在齿条上移动。,20,3.摆放货物,货物摆放主要是靠主要气缸来回推动货物，把货物推到货架上。,21,机械人的软件控制,慧鱼的软件部分是编程部分，也是能让慧鱼模型动起来的关键一步，慧鱼的程序编辑软件有很优秀的人机交互界面，它采用图表式的编程方法，使得整个编辑界面简单明了，十分便于学生的使用。,22,智能机械手由软件硬件两大部分组成，只有硬件系统是不能运行的，软件和硬件相互配合才能完成任务。在进行控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设计在机器人的控制系统设计中占重要地位。对于本系统，软件更为重要。,23,1.多功能机械手向前走、向后走的程序,向前走程序,向后走程序,（一）多功能机械手程序,24,2.机械手张开、关闭的程序,手张开程序,手关闭程序,25,3.机械手臂伸长、收回的程序,手臂伸长程序,手臂收回程序,26,4.机械手上升、下降的程序,上升程序,下降程序,27,5.机械手左转、回转的程序,左转程序,回转程序,28,