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机械毕业设计全套

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JX01-125@多关节鱼形机器的设计,机械毕业设计全套

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无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相 关 资 料 题目： 多关节鱼形机器的设计 信机 系 机 械 制 造 及 自 动 化 专业 学 号： 0923035 学生姓名： 周跃 指导教师： 俞经虎 （职称： 教授 ） 2013 年 05 月 20 日 nts 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 多关节鱼形机器人的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设 计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 91 学 号： 0923035 作者姓名： 周跃 2013 年 5 月 20 日 nts I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 多关节鱼形机器人的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 随着人类的发展，对资源的需求不断增加。陆上资源的日益紧缺，让我们把目光投向海洋。 21 世纪是海洋开发的世纪，水下机器人在海洋环境研究、海洋资源探测和开发等民用领域和海洋军事方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值，吸引了人们更多的注意力。利用仿生学原理，开发类似海豚或金 枪鱼的操纵与推进技术是一个很有前途的研究方向之一。 上世纪三十年代起，人类开始对鱼类游动进行观察，提出了大量关于鱼类游动机理的解释。近年来，随着人类对鱼类游动机理了解的加深，同时伴随着仿生学、流体力学、机器人学的进步，计算机、传感器和智能控制技术的快速发展，以及新型材料的不断涌现，对仿生水下机器人技术的研究达到了一个新的顶峰，涌现了大量基于鱼类游动机理的仿生水下机器人。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 根据水下鱼形机器人的设计方案进行仿真，分析运动规律及校核机构。利用 UG 中三维建模、运动仿真及设计仿 真等模块，对已经设计好的机器鱼进行系统仿真，并比较输出数值和计算数值的关系，从而完善设计过程。主要对机器鱼的四个部分进行分析，分别是驱动机构、沉浮机构、转向机构、充电机构。其中，驱动机构由尾部摆动机构实现，鱼身后半部和鱼尾的两节做有相位差的摆动，通过摆动来击打水从而推动鱼身前进。沉浮功能由鱼身前半部分的侧鳍通过转动一定角度来实现的。转向功能，由鱼身前半部分的鳍通过转动一nts II 定的角度来实现的，鳍与鱼身竖直方向的夹角的改变使其受到水的推动力的向左或者向右的分力，从而使鱼身可以绕其重心进行旋转。外形设计是根据金枪鱼的 外形进行多次拟合而归纳而成的。最终对整个机器鱼进行配重，使重力中心和浮力中心在一条直线上，保证机器鱼能在水中平稳正常运动，同时控制模块中植入远程通信功能。 四、接受任务学生： 机械 91 班 姓名 周跃 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 20 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 教 研 室 主 任 签名 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2013 年 5 月 20 日nts III 摘 要 根据水下鱼形机器人的设计方案进行仿真，分析运动规律及校核机构。利用 UG 中三维建模、运动仿真及设计仿真等模块，对已经设计好的机器鱼进行系统仿真，并比较输出数值和计算数值的关系，从而完善设计过程。主要对机器鱼的四个部分进行分析，分别是驱动机构、沉浮机构、转向机构、充电机构。其中，驱动机构由尾部摆动机构实现，鱼身后半部和鱼尾的两节做有相位差的摆动，通过摆动来击打水从而推动鱼身前 进。沉浮功能由鱼身前半部分的侧鳍通过转动一定角度来实现的。转向功能，由鱼身前半部分的鳍通过转动一定的角度来实现的，鳍与鱼身竖直方向的夹角的改变使其受到水的推动力的向左或者向右的分力，从而使鱼身可以绕其重心进行旋转。外形设计是根据金枪鱼的外形进行多次拟合而归纳而成的。最终对整个机器鱼进行配重，使重力中心和浮力中心在一条直线上，保证机器鱼能在水中平稳正常运动，同时控制模块中植入远程通信功能。 关键词： 水下鱼形机器人；运动仿真；远程通信 nts IV ABSTRACT According to the underwater fish-shaped robot to simulate the design, analysis and verification body movement. UG in the use of three-dimensional modeling, motion simulation and design of simulation modules, the fish have been designed machine system simulation, and compare the output value and the numerical calculation, in order to improve the design process. The main fish-machine analysis of four parts, namely the drive mechanism, ups and downs mechanism, steering, charging mechanism. Among them, the drive mechanism from the rear swing institutions, fish and fish tail behind the first half there are two of the swing phase, through the swing to hit the water in order to promote the fish forward. Rise and Fall of the functional from the first half of the fish lateral fins rotate through a certain angle to achieve. Shift function, by the fish through the latter part of the pelvic rotation to achieve a certain point of view, the ventral fin fish vertical with the angle between the direction of change to be the driving force of water to the left or the right of the play, so that fish can rotate around its center of gravity. Design is based on the shape of tuna and summarized a number of fitting together. Eventually the whole fish weight machines, so that center of gravity and buoyancy in a straight line, the fish can assure a smooth and normal movement in the water. Control to transplant long range correspondence in the mold piece function in the meantime. Keywords: Fish-shaped underwater robot; motion simulation; communicationnts V 目 录 摘 要 . III ABSTRACT . IV 第 1 章 绪论 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 水下鱼形机器人技术的基本概念 . 1 1.2.1 鱼类游动方式的分类 . 1 1.2.2 仿鱼鳍机 器鱼的特点 . 2 1.3 仿生机器鱼研究概况 . 2 1.4 目前研究热点及未来发展方向 . 5 1.5 本课题研究内容 . 5 第 2 章 UG 中运动仿真和有限元分析模块功能介绍 . 7 2.1 运动仿真介绍 . 7 2.1.1 运动仿真模块 . 7 2.1.2 运动仿真模块能执行何种类型分析 . 7 2.1.3 如何创建运动仿真 . 7 2.1.4 运动仿真的机构运动方式 . 7 第 3 章 水下鱼形机器人机构确定 . 9 3.1 沉浮机构的确定 . 9 3.2 转向机构的确定 . 13 3.3 舵机选择 . 13 3.4 整体结构位置设计及外形确定 . 14 3.4.1 整体结构尺寸确定 . 14 3.4.2 外形结构尺寸确定 . 15 第 4 章 基于 UG 的鱼形机器人的运动仿真 . 错误 !未定义书签。 4.1 沉浮机构运动仿真 . 17 4.1.1 计算 . 17 4.1.2 三维建模 . 17 4.13 最终结果分析 . 18 4.2 转向机构的运动仿真 . 20 4.2.1 计算 . 20 4.2.2 三维模型 . 20 4.2.3 最终结果分析 . 20 第 5 章 鱼形机 器人远程通信 . 23 5.1 通信模块的选用 . 23 5.2 具体实现 . 23 5.2.1 系统总体设计 . 23 5.2.2 模块设计 . 23 nts VI 5.2.3 软件设计 . 24 第 6 章 基于 UG 的鱼形机器人动力学分析 . 25 6.1 机器鱼浮力中心和重力中心的估算 . 25 6.2 基于 UG 的机器鱼浮力中心和重力中心计算 . 27 6.2.1 浮力计算 . 27 6.2.2 重力计算 . 27 第 7 章 结论与展望 . 29 7.1 结论 . 29 7.2 不足之处及未来展望 . 29 参考文献 . 31 nts多关节鱼形机器人的设计 1 第 1 章 绪论 1.1 引言 随着人类的发展，对资源的需求不断增加。陆上资源的日益紧缺，让我们把目光投向海洋。 21 世纪是海洋开发的世纪，水下机器人在海洋环境研究、海洋资源探测和开发等民用领域和海洋军事方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值，吸引了人们更多的注意力。利用仿生学原理 ，开发类似海豚或金枪鱼的操纵与推进技术是一个很有前途的研究方向之一。 上世纪三十年代起，人类开始对鱼类游动进行观察，提出了大量关于鱼类游动机理的解释。近年来，随着人类对鱼类游动机理了解的加深，同时伴随着仿生学、流体力学、机器人学的进步，计算机、传感器和智能控制技术的快速发展，以及新型材料的不断涌现，对仿生水下机器人技术的研究达到了一个新的顶峰，涌现了大量基于鱼类游动机理的仿生水下机器人。 1.2 水下鱼形机器人技术的基本概念 1.2.1 鱼类游动方式的分类 鱼类游动方式多种多样， 1926 年 Breder 根据鱼 类推进运动的特征不同，将鱼类游动方式划分为两大类 : 1)身体 (和 /或 )尾鳍推进 (BCF locomotion); 2)中间鳍 (和 /或 )对鳍推进 (MPF locomotion). 当然鱼类还有其它运动方式，如喷流推进、滑行等。据估计，大约只有 15%的鱼类采用第一种方式以外的其它方式推进。由于 MPF 推进方式速度慢、效率低，因此我们把重点放在研究 BCF 推进方式上。 Breder 将 BCF 推进继续细化为五种，如图 1.1 所示。图中反映了不同推进方式下鱼体推进部分的变化。 图 1.1 BCF 推进 图 1. l 中鲹科 结合月牙形尾鳍推进方式（ Thunniform）是效率最高、速度最快的推进方式，海洋中游速最快的“鱼类”（金枪鱼、海豚、鲨鱼）都采用该种方式。 nts无锡太湖学院学士学位论文 2 该方式中推进运动限制在身体后三分之一，仅通过尾部 (坚硬的月牙形尾鳍和尾柄 )的运动产生超过 90%的推力 ;同时鱼体的形状和重量分布保证了身体前三分之二横向移动和转轴极小。在游动过程中，月牙形尾鳍做横移和左右摆动 (或升沉和上下摆动 )的一种复合运动，并随着鱼体前进划出波浪形的轨迹。研究表明，月牙形尾鳍的展弦比、形状、硬度、摆动都对该推进方式的效率产生影响。 由于相比 之下具有高速、高效的特点，结合月牙形尾鳍推进方式很适合用于水下机器人。目前，己有多个机器人较成功的采用了这种方式。 1.2.2 仿鱼鳍机器鱼的特点 与传统的螺旋桨推进器相比仿鱼鳍推进器具有如下特点 : (1)能源利用率高，初步试验表明，采用仿鱼鳍水下推进器比常规推进器的效率可提高30-100%。从长远看，仿鱼鳍的水下推进器可以大大节省能量，提高能源的利用率，从而延长水下作业时间。 (2)使流体性能更加完善，鱼类尾鳍摆动产生的尾流具有推进作用，可使其具有更加理想的流体力学性能。 (3)提 高水下运动装置的机动性能，采用仿鱼鳍水下推进器可提高运动装置的启动、加速和转向性能。 (4)可减低噪声和保护环境，仿鱼鳍推进器运行时的噪声比螺旋桨运行时的噪声要低的多，不易被对方声纳发现和识别，有利于突防，具有重要的军事价值。 (5)实现了推进器与舵的统一，仿鱼鳍推进器的应用将改变目前螺旋桨推进器与舵机系统分开，功能单一，结构庞大，机构复杂的情况，实现浆一舵功能和二为一，从而可精简结构和系统，简化制造工艺，并降低成本和造价，具有重大的现实意义和使用价值。 (6)可采用多种驭动方式，对 于应用于船舶、游艇等方面的仿鱼鳍推进器可采用机械驱动，也可采用液压驱动和气压驱动，以及混合驱动方式 :对于小型水下运动装置，可采用形状记忆合金、人造合成肌肉以及压电瓷等多种驱动元件。 1.3 仿生机器鱼研究概况 国外学者很早就致力于对鱼类推进模式及仿生机器鱼的研究（表 1）。 1994 年 MIT 研究组成功研制了世界上第一条真正意义上的仿生金枪鱼 (Robotuna)。此后，结合仿生学、材料学、机械学和自动控制的新发展，仿生机器鱼的研制渐成热点 ,表 1 给出了国外一些典型的机器鱼研究项目可以看出，美国和日本进行的机器鱼研 究比较多，取得的成果也比较多。 美国， 1995 年 MIT 推出了 Robotuna 的改进版机器鱼“ Pike”皆在研究鱼的机动性和静止状态下的加速性。 1998 年， MIT 推出的 Robtuna 最高版本 VCUUIV 是仿黄鳍金枪鱼研制的，长 8 英尺，重 300 磅，其目的在于开发一种利用涡流控制推进的自主水下机器人。 nts多关节鱼形机器人的设计 3 图 1-2 Robotuna 英国 Essex 大学机器鱼课题组于 2005 年 5 月开始研制一系列的机器鱼，主要工作集中在实现仿鱼游动 ,特别是非稳定游动方面。该课题组的机器鱼主要集中在两个系列， G 系列和 MT 系列。其 中系列均是采用多电机一多关节的尾部结构。而 MT 系列机器鱼则是采用单电机 -多关节的尾部结构， MT1 长 0.48m，重 3 55kg，平均推进速度为 0.4m/s，自身携带的电池可以提供长达 4.5 小时的稳定游动。 日本 20 世纪 90 年代初，名古屋大学 Toshio Fukuda 教授开始了微型仿鱼水下推进器的研究，他先后研制出采用形状记忆合金驱动的微型身体披动式水下推进器和压电陶瓷驱动的双鲍微型机器鱼。为了研究最优推进方法开发高推进性能的智能型水下机器鱼，从 1999年开始，运物省船舶技术研究所开始了一系列的实验机器鱼项目 研究。 nts无锡太湖学院学士学位论文 4 图 1-3 运物省船舶技术研究所的 UPF-2001 北京航空航天大学， 2004 年 8 月，北航机器人所和中科院自动化所合作研制出一条实用的仿生机器鱼，参加了对郑成功古战船遗址的水下考古探侧，这次水下活动被有关专家认定为是国际上首例水下仿生航行体的试验研究。 表 1 国外典型的仿生机器鱼研究项目 哈尔滨工业大学在国家自然科掌基金支持下研制出了仿生机器鱼样机，该样机长nts多关节鱼形机器人的设计 5 0.95m，重约 13kg，航速可达 0.3m/s。 2006 年，他们又研制了一条仿生机器鱼样机“ HRF- 1”，游动速度可达 0.5m/s，并进行了升潜和转向实验。 哈尔滨工程大学研制了一条仿生机器鱼原理样机“仿生 -I”，该机器鱼长 2.4m，最大直径 0.62m。排水量 320Kg，潜水深度 10m，最高航速 13m/s。 图 1-4 仿生 -I 仿生水下机器人由于具有高效的推进性能，良好的隐身性能和操纵性能，有着广阔的应用前景。 在民用方面，它可以用于海洋环境研究、海洋资源探测和开发、海洋援潜救生等，也可以作为智能玩具或电子宠物进入百姓家庭。 在军用方面，可用于战时侦察，收集清报，探雷与灭雷，潜艇战与反潜战，作为 诱饵干扰敌方等，同时也可以作为高性能的智能化武器或武器平台，直接用于袭击和破坏敌方的港口、水下侦察系统、舰船 (要害部位 )、海上平台、破坏敌方海上运输线等。 另外，仿生水下机器人作为一种新兴的水下运载器，为机械、电子、材料、能源等硬件的研制以及单机器鱼控制算法、多机器鱼协调控制等软件的开发提供了全新的平台。 1.4 目前研究热点及未来发展方向 目前，新型仿鱼鳍机器人的研究及未来发展主要集中在以下几方面 ; （ 1）尾鳍摆动式推进模式水动力模型的建立 ; （ 2）尾鳍摆动时尾流的产生及其与推进力和推进效率关系数学模型 的建立 （ 3） )弹性元件在降低尾鳍摆动能量损失中的应用 : （ 4）机器人姿态、运动轨迹控制 ; （ 5）机器人的微型化 , 1.5 本课题研究内容 nts无锡太湖学院学士学位论文 6 1.鱼的外形设计，本设计是以金枪鱼为模型，要尽量达到其仿真效果 2.鱼体内部各部分的位置安排，保证机器鱼在水里能平稳游动 3.控制部分的设计，达到每秒钟鱼尾摆动 4 次的频率 4.计算部分，包括浮力中心和重力中心的计算，推进力和阻力的计算，各个翻转力矩的计算。 nts多关节鱼形机器人的设计 7 第 2 章 UG 中运动仿真和有限元分 析模块功能介绍 2.1 运动仿真介绍 2.1.1 运动仿真模块 运动仿真（ Motion Simulation）是 UG/CAE 模块中的主要部分，它能对任何二维或三维机构进行复杂的动学分析和设计仿真 .通过 UG 建立一个三维实体模型，利用 UG/ Motion Simulation 的功能给三维实体摸型的各个部件斌予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系即可建立一个运动仿真棋型。 UG/ Motion Simulation 的劝能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如千沙检查、轨迹包 络等，得到大最运动机构的运动参数 .通过对这个运动访真模型进行运动学成动力学运动分析，就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形翰出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。 2.1.2 运动仿真模块能执行何种类型分析 运动仿真模块可以进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中的零件速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。运动仿真模块的分析结果可以指导修改零件的结构设计（加长或缩短构建力臂的长度、修改凸轮线性、调整齿轮比等）或调整零件的材料（减轻或加重以及增加硬度等 ）。设计的更改可以反映在装配的主模型的复制品 运动仿真中再重新分析，一旦确定有话设计方案，设计更改就可以直接反应到装配主模型中。 2.1.3 如何创建运动仿真 可以认为机构是一组连接在一起运动的连杆（ Links）的集合， UG 可以用下面 3 步生成一个运动仿真： 第一步 创建连杆 UG 可在运动机构中创建代表运动的连杆。 第二步 创建运动副 UG 可创建约束连杆运动的运动副。在某些情况下，同时可以创建其他的运动约束特征，如弹簧、阻尼、弹性衬套和接触。 第三步 定义运动驱动 运动驱动使机构产生运动。每个运动副可 以包含下列 5 种可能的运动驱动的一种： 无运动驱动：机构只受重力作用。 运动函数：用数学函数定义运动方式。 恒定驱动：给定初速度和加速度。 间歇运动驱动：振幅、频率和相位角。 关节运动驱动：步长和步数。 2.1.4 运动仿真的机构运动方式 运动仿真中的机构以下面两种形式运动： 关节运动：关节运动是基于位移的一种运动方式。机构已指定的步长（旋转角度或直线距离）和步数运动。 运动仿真：运动仿真是基于时间的一种运动形式。机构在指定的时间段种运动，同时指定nts无锡太湖学院学士学位论文 8 该时间段中的运动步数进行运动仿真。 nts多关节鱼形机器人的设计 9 第 3 章 水下鱼形机器人机构确定 3.1 沉浮机构的确定 鱼类的上浮和下沉 主要要靠其腹内鱼鳔的收缩来实现。鱼鳔收缩使得鱼体体积发生变化， 进而影响排开水的体积，从而实现上浮下沉 。对鱼鳔充气，鱼体的体积就增大了，从而获得大于自身重量的浮力，将其送到水面；对鱼鳔放气，鱼体的体积就减小，从水中获得的浮力就小于自身重量，鱼便能够实现下潜；当这些鱼类将鱼鳔的体积控制在一定范围内时，鱼类便保持停留在水中的某个位置。鱼类就是这样轻松地通过调整自身鱼鳔的体积很 好的实现了浮潜控制。 鱼类中，也有一部分不存在鱼鳔，而它们的浮潜运动则是通过侧鳍或躯干来实现的。如鲨鱼，如果停止游动的话，就会沉入水底。所以鲨鱼只能不断游动，靠自身的鱼鳍保持平衡。 机器鱼的沉浮机构分为五种： 1. 排水法：类似于潜艇，通过控制水箱中的水量来控制重力，从而控制沉浮。 图 3-1 排水法 2. 侧鳍法：类似于飞机的方向舵，是应用非常广泛的机器鱼沉浮控制方法。 nts无锡太湖学院学士学位论文 10 图 3-2 侧鳍法 3. 改变鱼头指向法：通过一组机构控制鱼头绕铰链俯仰一定角度，起到与侧鳍相似的作用。 图 3-3 改变鱼头指向法 4. 改变鱼尾 指向法：通过一组机构控制鱼尾绕铰链俯仰一定角度，从而获得推动力垂直方向的分力。 nts多关节鱼形机器人的设计 11 图 3-4 改变鱼尾指向法 5. 重物调节法：通过鱼体内配重的前后移动，使机器鱼的重力和浮力作用线不共线，从而使机器鱼绕中心进行俯仰，获得推动力垂直方向的分力。 图 3-5 重物调节法 本设计的沉浮机构是侧鳍法。由于侧鳍的电机可以放在鱼身偏前的位置，所以可以根据设计的侧鳍的位置来布置舵机，这样就可以使传动距离比较近，近距离的运动传递可靠性较高且容易实现，这样会减小设计的难度。考虑到要根据不同的要求进行不同的转动角度，所以选择齿 轮机构来传递运动，这种机构的优点是传动比稳定，便于控制。但是齿轮作为传动机构的缺点就是重量较大，对于机器鱼这个设计，可知整鱼的浮力中心在鱼身偏nts无锡太湖学院学士学位论文 12 前的位置，而重力中心在鱼身中心线靠后的位置，需要在前部增加重量来进行配重，所以侧鳍传动机构的重量偏大在这里是可取的。 首先确定了侧鳍的外形，根据图 3-6，黄鳍金枪鱼的外形尺寸，并将一系列金枪鱼的外形进行分析综合得到侧鳍的比较优化的行装和尺寸数据。侧鳍的长度大约为鱼身总长的1/5，取为 180mm。侧鳍的宽度大约为鱼身高度的 1/4，取为 90mm.侧鳍厚度根据比例定为30mm。为保证流线型，侧鳍的 UG 三维图生成是通过去不同大小的椭圆，然后生成的曲面。 图 3-6 金枪鱼外形 图 3-7 侧鳍传动机构 如图 3-7，为侧鳍的传动机构图，设计思想是通过舵机牵引，驱动摇臂，从而带动侧鳍进行升降控制。 根据电机输出轴的尺寸和位置关系以及轴承具有的尺寸来确定轴的各段直径和外形，最后要对轴和轴承进行校核。 nts多关节鱼形机器人的设计 13 3.2 转向机构的确定 经过对水中真实的鱼类运动的观察、试验和分析，得出鱼类的转弯主要是靠尾鳍偏转一定得角度实现的，胸鳍在转向过程中也会起到一定的辅助作用。在此基础上，通过仿生学的研 究和模拟，设计出一些解决鱼形机器人转向的方法。 本设计采用船舵法。此种机构的理论依据是，尾舵通舵机驱动转动角度，方向舵旋转与游动速度方向成一定的角度，这样游动时水的阻力就会给舵一个垂直于运动方向的力，此力产生力矩，绕重心所在轴线旋转，由此可判定尾舵的位置应尽量远离重心，这样才能使尾舵旋转一个小的角度就有比较明显的效果。 图 3-8 转向机构 外形（如图 3-8）尾舵相当于金枪鱼的胸鳍鳍，根据测量和拟合，设计尾舵的竖直长度为鱼身总高度的 1/4，取为 150mm,横向宽度约为鱼身总长度的 1/10，故取为 90mm,厚度取为16mm。外形为保证流线型， UG中三维建模为椭圆的拉伸，然后进行小角度的拔模。 3.3 舵机选择 1）类型选择 由于舵机直接输出转矩与转角，相比电机，省去了一系列减速装置，可以很大程度上进行结构的简化与减重。本设计选用舵机驱动升降舵与方向舵。 2） 参数确定 静转矩的确定，一般来讲负载转矩和最大静转矩的比值通常取为 0.3-0.5 左右，所以： 0.4Tax 负MT其中侧鳍受的最大力为 NF M 37.12.017.1FFax 阻浮 侧鳍边缘与轴之间的水平距离为 52.5mm，则可知 m07124.037.1052.0052.0 NFT M a x 负 nts无锡太湖学院学士学位论文 14 m18.04.00 7 1 2 4.0ax NT M 根据标准舵机参数与尺寸，选用 futaba 3003 3001型标准舵机比较合适（图 3-9）。 参数： 1) 适用电压 : 4.8 6.0V 2) 速度 : 0.16sec/60o (无负载 ) 3) 极限 扭 矩 : 3.5kg. Cm 4) 工作电流 : 300mA 5) 静态电流 : 1mA 6) 死区宽度 : 10 uses 7) 连接线长度 : 255mm 8) 尺寸 (L x H x W): 40.8 x 20.1 x 36.5mm 9) 重量 : 36g 10)插头类型 : JR 插头 图 3-9 futaba 3003 3001型标准舵机 3.4 整体结构位置设计及外形确定 3.4.1 整体结构尺寸确定 在各种传动机构设计完成以后，要将各种机构安装到比较合理的位置，使得从配重、受力、协调性、便于控制、视觉效果好等各个方面更能体现出优化的设计理念。为了更 好nts多关节鱼形机器人的设计 15 的利用金枪鱼的生物机理来设计一条较为合理的鱼形机器人，首先对金枪鱼进行了分析。如图 3-10所示为一条金枪鱼，根据设计要求，设计一条全长 1000mm的鱼形机器人。 图 3-10 机器鱼身长各部分尺寸确定 由根据测量和计算，设定机器鱼鱼头、鱼前身、鱼后身以及鱼尾的各部分长度，如图3-4所示。个部分采用模块化结构，分为动力，控制，方向控制和电源模块 为使得重心尽量靠前，各部件将尽可能的靠前放置。经过反复修改，最后得到如图 3-9 的机构。最后进行重力中心及浮力中心的计算并配重，使鱼在水中可以平衡。 图 3-9 机器鱼机构的总体设计 3.4.2 外形结构尺寸确定 该机器人以金枪鱼 (见图 3-1)为蓝本，长 1m，最大截面椭圆长半轴 196.3mm，短半轴71.0mm，体积 198413399mm3。 外形设计的参数见表 3-1，根据表中数值，得到机器鱼的外形特征，如图 3-11 图 3-12所示。 表 3-1 机器鱼外型尺寸参数表 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 鱼高 156.6 238.4 287.6 327.6 357.8 382.8 392.6 387.4 362.8 324.0 侧厚 57.4 83.2 108.6 124.2 135.6 139.6 142.0 137.6 131.6 125.2 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 鱼高 277.8 224.0 178.4 127.6 93.4 68.2 43.4 244.6 360.8 362.8 侧厚 113.0 97.2 78.0 62.8 51.0 38.4 23.6 10.8 4.2 3.8 nts无锡太湖学院学士学位论文 16 图 3-11 机器鱼龙骨 图 3-12 机器整体图 nts多关节鱼形机器人的设计 17 第 4 章 基于 UG 的鱼形机器人的运动仿真 UG 运动分析模块是一个基于刚体学的模拟仿真分析的 CAE 工具。它能对任何二维或 三维机构进行复杂的运动学分析、静力学分析和动力学分析，同时进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机 构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。运动分析的结果可以指导修改零件的结构设计，调整零件的材料。运动分析模块自动复制主模型的装配文件，并建立一系列不同的运动分析方案。每个运动分析方案均可独立修改，而不影响装配主模型，一旦完成优化设计方案，就能直接更新装配主模型以反映优化设计的结果。 本章内容主要介绍机器鱼在 UG 运动分析模块中的运动学仿真模型，并对比分析了仿真结果与理论计算结果的差异。 运用 UG6.0 建立机器鱼的运动学仿真模型，图 5-1 表示整个建模的过程。 图 4-1 系统运动学分析的过程 4.1 沉浮机构运动仿真 4.1.1 计算 根据选择的舵机最大角度输出时，则侧鳍转动角度应为 45。当设置为关节运动时，每运动一步，侧鳍转动 45，从而实现整个机器鱼的上升与下降。 4.1.2 三维建模 简化沉浮机构（侧鳍）的部件，去除不影响运动学仿真结果的零部件，如图 4-2 所示为其简化结果。 nts无锡太湖学院学士学位论文 18 图 4-2 侧鳍三维建模 4.13 最终结果分析 不同的运动驱动产生不同的运动。当运动驱动定义为关节运动驱动时，机械系统以特定的步长和步数运动，用户可以对其进行关节运动分析（基于位移的系统运动分析）。当运动驱动为 运动函数、恒定驱动或简谐运动时，则可以对机械系统进行运动仿真（基于时间的系统运动分析）。同时根据需要利用各种封装选项来完成跟踪、测量、干涉检查的功能。 这里采用简谐运动驱动，简谐运动的运动规律为： * s i n ( )AB *t+ A、B、 t 分别表示幅值、角频率、相位角、角位移和时间。连杆一（电机输出轴）为输入机构，连杆三（侧鳍）为输出机构。根据所选的舵机，设置幅值 45，频率 90。 Y 轴为速度， Y 轴的分量为欧拉角度 3 即沿 Z 坐标轴的转动分量。旋转副三的位移和时间关系曲线如图 5-4所 示。 nts多关节鱼形机器人的设计 19 图 4-3 侧鳍运动副截图 图 4-4 侧鳍运动图表 nts无锡太湖学院学士学位论文 20 运动结果分析：由图 4-4 可知，侧鳍在电动机的带动下，每侧旋转 45，与计算结果一致。此机构设计准确。实际运动过程中，侧鳍不是往复运动，机器鱼需要上升时侧鳍转过 45，需要下降时侧鳍转过 -45，从而实现机器鱼的沉浮运动。 4.2 转向机构的运动仿真 4.2.1 计算 根据选择的舵机，最大输出转角时，胸鳍转过 45。当设置为关节运动时，每运动一步，舵转动 45，从而实现整个机器鱼的转向。 4.2.2 三维模型 简化转向机构（舵）的部件，去除不影 响运动学仿真结果的零部件，如图 4-5 所示为其简化结果。 图 4-5 转向机构的三维建模 4.2.3 最终结果分析 不同的运动驱动产生不同的运动。当运动驱动定义为关节运动驱动时，机械系统以特定的转角，用户可以对其进行关节运动分析（基于位移的系统运动分析）。当运动驱动为运动函数、恒定驱动或简谐运动时，则可以对机械系统进行运动仿真（基于时间的系统运动分析）。同时根据需要利用各种封装选项来完成跟踪、测量、干涉检查的功能。 这里采用简谐运动驱动，简谐运动的运动规律为： * s i n ( )AB *t+ A、 B、t 分别表示幅值、角频率、相位角、角位移和时间。连杆一（电机输出轴）为输入机构，nts多关节鱼形机器人的设计 21 连杆四（舵）为输出机构。根据所选的舵机，设置幅值 45，频率 90。 Y 轴为速度， Y 轴的分量为欧拉角度 3 即沿 Z 坐标轴的转动分量。旋转副五的位移和时间关系曲线如图 4-6。 图 4-6 方向舵运动副截图 图 4-7 舵运动图表 nts无锡太湖学院学士学位论文 22 运动结果分析：由图 4-7 可知，每侧旋转约为 45，与计算结果基本一致。此机构设计基本准确。实际运动过程中，转向舵不是往复运动，机器鱼需要左转时舵向右转过 45，需要右转时舵向左转 过 45，从而实现机器鱼的转向运动。 nts多关节鱼形机器人的设计 23 第 5 章 鱼形机器人远程通信 5.1 通信模块的选用 无线传感器网络具有节点体积小 ,消耗能源器和 Clinux 嵌入式操作系统的节点，用节点少 ,自组织网络和应用广的特点。随着手机 GPRS 网络的普及，利用 GPRS 实现网络远程无线通信不失为一种很好的手段。 5.2 具体实现 5.2.1 系统总体设计 整个系统分为远程监控中心和现场监控网络两部分 。远程监控控制中心主要由监控中心服务器、数据库系统与应 用软件和 GPRS通信模块组成 ;现场监控网络主要由无线传感网络实现 ,包括监控中心节点和监控终端节点组成 。监控中心节点由 GPS接收机、单片机、 CC2430模块和 GPRS通信模块组成 ;监控终端节点由传感器和 CC22430模块组成 。由 GPRS网络实现远程监控中心和现场监控网络之间的通信 。将本系统用于现场监控时 ,将终端节点放置控区域内 ,终端节点能够自主形成无线监控网络 。每个节点搜集周围环境的信息 ,通过无线传感网络信息传至 ZigBee中心节点 ,由中心节点通过 GPRS网络将数据信息及 中心节点的地理信息发送到监控中心 ,与控制端交换信息和指令 ,监控人员根据检测信息及时进行决策和处理 。 5.2.2 模块设计 现场监控网络主要由监控中心节点和监控终端节点组成 ,其中监控终端节点主要完成数据采集 ,监控中心节点一方面接收终端节点的环境信息 ,同时要将环境信息和地理信息 通过 GPRS网络发送至远程监控控制中心。监控终端节点由传感器模块、 块和电源模块组成 .传感器负责监控区域内信息的探测和数据转换 ; CC2430负责控编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相关资料 题目： 多关节鱼形机器人设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923035 学生姓名： 周跃 指导教师： 俞经虎 （职称： ） 2012年 6月 25日 nts目 录 一、毕业设计（论文）开题报告 二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 nts无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开题报告 题目： 多关节鱼形机器人设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923035 学生姓名： 周跃 指导教师： 俞经虎 （职称： 教授 ） 2012年 11月 14日 nts课题来源 水下机器人在海洋环境研究、海洋资源探测和开发等民用领域和海洋军事方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值 。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平 和发展趋势；应用前景等） 随着人类的发展，对资源的需求不断增加。陆上资源的日益紧缺，让我们把目光投向海洋。 21 世纪是海洋开发的世纪，水下机器人在海洋环境研究、海洋资源探测和开发等民用领域和海洋军事方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值，吸引了人们更多的注意力。利用仿生学原理，开发类似海豚或金枪鱼的操纵与推进技术是一个很有前途的研究方向之一。 上世纪三十年代起，人类开始对鱼类游动进行观察，提出了大量关于鱼类游动机理的解释。近年来，随着人类对鱼类游动机理了解的加深，同时伴随着仿生学、流体力学、机器人学的进步，计 算机、传感器和智能控制技术的快速发展，以及新型材料的不断涌现，对仿生水下机器人技术的研究达到了一个新的顶峰，涌现了大量基于鱼类游动机理的仿生水下机器人。 nts研究内容 1.鱼的外形设计，本设计是以金枪鱼为模型，要尽量达到其仿真效果 2.鱼体内部各部分的位置安排，保证机器鱼在水里能平稳游动 3.控制部分的设计，达到每秒钟鱼尾摆动 4 次的频率 4.计算部分，包括浮力中心和重力中心的计算，推进力和阻力的计算，各个翻转力矩的计算。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 （ 1）实验方案 对 机器人 进行 整体设计，拟定其传动部分的结构、转速等，使其能够半自动的进行运转 。 （ 2）研究方法 用进行二维画图 ， 对 机器人 结构有个全面的了解 。 对 机器人 的传动部分进行计算与结构设计，使其提供合适的动力 。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 10 月 12 日 -2012 年 12 月 31 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料， 完成毕业设计开题报告书。 2013 年 1 月 1 日 -2013 年 1 月 27 日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 1 月 28 日 -2013 年 3 月 3 日： 毕业实习 。 2013 年 3 月 4 日 -2013 年 3 月 31 日： 机器人 传动系统计算和总体结构设计 。 2013 年 4 月 1 日 -2013 年 4 月 14 日： 传动 体 设计。 2013 年 4 月 15 日 -2013 年 4 月 28 日： 零件图及三维画图设计 。 2013 年 4 月 29 日 -2013 年 5 月 21 日：毕业论文撰写和修改工作 。 预期成果： 达到预期的 毕业设计要求，设计出的 鱼形机器人机器人 可以快速 平稳的进行游动 ，并且传动简单紧凑、满足工作要求。 nts特色或创新之处 与传统的螺旋桨推进器相比仿鱼鳍推进器具有如下特点 : (1)能源利用率高，初步试验表明，采用仿鱼鳍水下推进器比常规推进器的效 率可提高 30-100%。从长远看，仿鱼鳍的水下推进器可以大大节省能量，提高能源的利用率，从而延长水下作业时间。 (2)使流体性能更加完善，鱼类尾鳍摆动产生的尾流具有推进作用，可使其具有更加理想的流体力学性能。 (3)提高水下运动装置的机动性能，采用仿鱼鳍水下推进器可提高运动装置的启动、加速和转向性能。 (4)可减低噪声和保护环境，仿鱼鳍推进器运行时的噪声比螺旋桨运行时的噪声要低的多，不易被对方声纳发现和识别，有利于突防，具有重要的军事价值。 (5)实现了推进器与舵的统一，仿鱼 鳍推进器的应用将改变目前螺旋桨推进器与舵机系统分开，功能单一，结构庞大，机构复杂的情况，实现浆一舵功能和二为一，从而可精简结构和系统，简化制造工艺，并降低成本和造价，具有重大的现实意义和使用价值。 (6)可采用多种驭动方式，对于应用于船舶、游艇等方面的仿鱼鳍推进器可采用机械驱动，也可采用液压驱动和气压驱动，以及混合驱动方式 :对于小型水下运动装置，可采用形状记忆合金、人造合成肌肉以及压电瓷等多种驱动元件。 已具备的条件和尚需解决的问题 设计 方案思路已经明确，已经具备 机械设计 能力和 机器人设计方案 。 进行结构设计的 能力尚需加强。 指导教师意见 此处日期 2011 年 11 月 14 日 -2010 年 11 月 18 日之间 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 nts系意见 主管领导签名： 年 月 日 nts英语原文： Design Of Tool Machine Prop Research significance The original knife machine control procedures are designed individually, not used tool management system, features a single comparison, the knife only has to find the tool knife, knife positioning the shortest path, axis tool change, but does not support large-scale tool. Automatic knife in the knife election, in the computer memory knife-election on the basis of using the Siemens 840 D features, and the election procedures knife more concise, and complete the space Daotao View. ATC use the knife rapid completion of STEP-7 programming, and have been tested in practice. In the positioning of the knife, PLC controlled modular design method, which future production of similar machines will be very beneficial, it is easy to use its other machine. Automatic tool change systems will be faster growth, reduced tool change time, increase the positioning accuracy tool is an important means to help NC technology development. Tool and inventory components of modern production is an important link in the management, especially for large workshop management. The traditional way of account management, and low efficiency, high error rate, and not sharing information and data, tools and the use of state can not track the life cycle, are unable to meet the current information management needs. With actual production, we have to establish a workshop tool for the three-dimensional tool storage system to meet the knife workshop with auxiliary storage and management needs. The system uses optimization technology, a large number of computer storage inventory information, timely, accurate, and comprehensive tool to reflect the inventory situation. The entire system uses a graphical interface, man-machine dialogue tips from the Chinese menu, select various functions can be realized and the importation of all kinds of information. Management system using online help function. Through the workshop management, network management and sharing of information. Have automated inventory management, warehousing management tool, a tool for the management and statistical functions. 1.System components and control structure The entire system, including the structure and electrical machinery control systems. 1.1.1Mechanical structure and working principle Tool from the stent, drive, drive system, Turret, shielding, control system, and electrical components. Support from the column, beam, the upper and lower guide Central track, and track support component. 1) Drive for the system chosen VVVF method. Cone used brake motors, with VVVF by Cycloid reducer through sprocket drive. 2) Drag a variable frequency drive system and control technology. VVVF adopted, will speed drive shaft in the normal range adjustment to control the speed rotary turret to 5 30mm in, the drive shaft into two, two under through sprocket, the two profiled rollers Chain driven rotating shelves. Expansion chain adopted by the thread tight regulation swelling, swelling the regular way. - Conditioned, under the same chain-of-conditioning, so that the chain of uniform. 3) Turret and shields the entire total of 14 independent Turret. 13 of them as a socket-Turret, as a ntsdrawer-Turret, each Turret back through the pin and, under the conveyor chain link chain plate, installed at the bottom roller, chain driven rotating turret rotation along the track. Outlet-Turret and BT50-BT40 Turret Turret two kinds of forms. To strengthen management, security, landscaping modeling, shelf peripherals and shields. Turret-drawer drawer placed at six other Des Voeux a knife, can be categorized with some of knife auxiliary equipment, such as bits, such as turning tools. 1.1.2.Electrical Control System This tool storage systems is the main electrical control their shelves for operational control and position control. Operational control equipment, including operation of the start of braking control. Position Control is the main location and address of the shelves for testing. Control system as shown in Figure 1. 图 1 Tool Control System for the 1) Electric Transmission horizontal rotary tool storage systems are the mechanical movements are repeated short-term work system. And the run-time system needs some speed, speed transmission needs, the system will use VVVF method can be used simple structure, reliable operation of the motor and frequency inverter. 2) Control of the system is divided into two kinds of manual control and automatic control, manual control as a general reserve and debugging methods of work; ways to the system control computer (IPC) and the control unit (inverter contactor , etc.) consisting of a control system. 3) location and positioning accuracy of the system automatically identify the site and location using a detection device as proximity switches, relays through the plate-point isolation and the number plate recorded close to the switching signal acquisition and operation of Hutchison with a Optimal Path addressable identify the current location and shelves of the purpose of the shelf location. In order to enable a more accurate positioning system, adopted two photoelectric switches, to detect the two shelves of the two films. 1.2.The functions of the knife knife The is the role of reserves a certain number of tools, machine tool spindle in hand to ntsachieve the fungibility a disc cutter knife is the type of library, the chain knives, and other means, in the form of the knife and capacity according to the Machine Tool to determine the scope of the process. 1.3.Common types The knife is a tool storage devices, the common knife mainly in the following forms: (1) the turret knife Including the first level turret vertical turret and the first two, see Figure 2.6 a) and b): (2) the disc cutter Disc knife in the library with discoid knife, cutting tool along See how vertical arrangement (including radial and axial from knife from knife), along See how radial array into acute or arranged in the form of the knife. Simple, compact, more applications, but are ring-cutter, low utilization of space. Figure 2.7 a) to c). If the knife storage capacity must be increased to increase the diameter of the knife, then the moment of inertia also increased correspondingly, the election campaign long knife. Tool number not more than 32 general. Cutter was multi-loop order of the space utilization knife, but inevitably given the knife from complex institutions, applicable to the restricted space Machine Tool storage capacity and more occasions. Two-disc structure is two smaller capacity knife on both sides of the sub-spindle place, more compact layout, the number of certificates corresponding increase knife, apply to small and medium-sized processing center. (3) the chain knife Including single-and multi-ring chain ring chain, chain link can take many forms change, see Figure 2.8 a) to c), the basic structure shown in Figure 2. 8 do Features: knife apply to the larger capacity of the occasion, the space of the small number of generally applicable to the tool in the nts30-120. Only increase the length of the chain tool will increase the number should not be increased circumferential speed of its moment of inertia of the knife does not increase the disc as large. (4) linear combination knife and the knife library The linear knife simple structure in Figure 2.9, tool single order, the capacity of small knife, used for CNC lathe and drill press on. Because the location of fixed knife, ATC completed action by the spindle without manipulator. The cutter knife is generally the turret combination turret with a combination of the disc cutter knife and the chain combination. Every single knife the knife certificates of smaller, faster tool change. There are also some intensive drum wheel, and the lattice-type magazine for the knife, the knife-intensive though. Small footprint, but because of structural constraints, basically not used for single processing center, the concentration used for FMS for the knife system. nts 1.4 Tool storage capacity Tool storage capacity of the first to consider the needs of processing, from the use of point of view, generally 10 to 40 knives, knife will be the utilization of the high, and the structure is compact. 1.5 Tool options (1) choose to order processing tool according to the order, followed Add to the knife every knife in the Block. Each tool change, the order of rotation of a cutter knife on location, and remove the need knives, has been used by the cutter knife can be returned to the original Block, can also order Add Block, a knife. However, as the knife in the tool in different processes can not be repeated use of the knife must increase the capacity and lower utilization rate. (2) most of the arbitrary choice of the current system of using arbitrary NC election knives, divided into Daotao coding, coding and memory-cutter, three. Daotao coding tool code or knives or Daotao need to install the code used to identify, in accordance with the general principle of binary coding coding. Tool knife election coding method uses a special knife handle structure, and each of the coding tool. Each of the tool has its own code, thereby cutting tool can be in different processes repeatedly used, not to replace the tool back at the original knife, the knife capacity can be reduced accordingly. Memory-election this paper knife, in this way can knives and knife in the position corresponding to the Daotao memory of the PLC in the NC system, no matter which tool on the Inner knife, tool information is always there in mind, PLC . On the knife with position detection devices, will be the location of each Daotao. This tool can be removed and sent back to arbitrary. On the knife is also a mechanical origin, every election, the nearest knife selection. 1.6. Control of the knife (1) the knife as a system to control the positioning axis. In the ladder diagram in accordance with the instructions for computing T code comparison of the output angle and speed of instructions to the knife the knife servo drive servo motor. Tool storage capacity, rotation speed, and / deceleration time, and other system parameters can be set in such a manner free from any outside influence positioning accurate and reliable but the cost is higher. (2) knife from the hydraulic motor drives, fast / slow the points, with proximity switches count and positioning. In comparison ladder diagram of the current storage system knife (knife spindle) and goals knife (pre-knife) and computing, then output rotation instructions, judging by the ntsshortest path rotation in place. This approach requires sufficient hydraulic power and electromagnetic valve knife the rotational speed can be adjusted through the throttle. But over time may be oily hydraulic, oil temperature and environmental factors impact the change in velocity and accuracy. Not generally used in large and medium-sized machine tool change frequently. (3) the knife from AC asynchronous motor driven cam mechanism (Markov institutions), with proximity switches count, which means stable operation, and generally accurate and reliable positioning cam used in conjunction with a mechanical hand, ATC fast-positioning. 2. ATC, the main types, characteristics, and the scope of application 2.1 Auto Rotary Tool Rotary Tool automatically on the use of CNC machine tool is a simple installation of automatic tool change, the Quartet and 47.60 Turret Tool various forms, such as rotary turret were installed on four, six or more of the Tool , NC instructions by ATC. Rotary Tool has two vertical and horizontal, relatively simple structure, applicable to economic CNC lathe. Rotary Tool in the structure must have good strength and stiffness, resistance to bear rough Cutting Tool in the cutting force and reduce the role of deformation and improve processing accuracy. Rotating Tool to choose reliable positioning programme structure and reasonable position, in order to ensure that each rotary turret to a higher position after repeated positioning accuracy (typically 0.001 to 0.005mm). Figure 2.1 shows the spiral movements of the Quartet Turret. Auto Rotary Tool in the simplest of ATC, is 180 rotary ATC devices, as shown in Figure 2.2 ATC instructions received, the machine control system put ATC spindle control to the designated location at the same time, the tool movement to the appropriate location, ATC, with the rotary axis and at the same time, the knives matching tool; drawbars from Spindle Cutting Tools rip, ATC, will be the tool from their position removed; ATC, 180 rotary tool spindle and the tool and tool away; ATC, the Rotary At the same time, the tool refocusing its position to accept Spindle removed from the cutting tool; Next, ATC, will be replaced with the cutter knives were unloaded into the spindle and tool: Finally, back to the original ATC, standby position. At this point, ATC ntscompleted procedures to continue to run. This ATC, the main advantage of simple structure, the less movement, fast tool change. The main disadvantage is that knives must be kept in parallel with the axis of the plane, and after the home side compared to the tool, chip and liquid-cutting knife into the folder, it is necessary to the tool plus protection. Cone knife folder on the chip will cause ATC error, or even damage knife folders, and the possibility of spindle. Some processing centre at the transfer, and the tool side. When the ATC command is called, the transfer-cutter knives will be removed, the machine go forward, and positioning with the ATC, in line with the position. 180 Rotary ATC devices can be used horizontal machine, can also be used for vertical machining centers. 2. 2 ATC head-turret installed With rotating CNC machine tool often used such ATC devices, with a few turret head spindle, each with a spindle on both knives, the first tower interim process can be automatic tool change-realization. The advantage is simple structure, tool change time is short, only about 2 s. However, due to spatial constraints, the number of spindle can not be too much, usually only apply to processes less, not to high precision m