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机械毕业设计全套

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JX01-194@灭火机器人结构与控制,机械毕业设计全套

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广陵 学院 毕业设计（论文）任务书 教 科 部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 柳辉 学号： 100007122 毕业（论文）题目： 灭火机器人结构设计与控 制 起 迄 日 期： 2014.02.18 2014.06.10 设计（论文）地点： 指 导 老 师： 魏孝斌 专 业 负 责 人： 柳辉 发任务书日期： 2014 年 02 月 18 日 nts毕业设计（论文）任务书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 机器人技术是集机械、电子、测试、控制 于 一体的综合性的技术。机器人目前已经涉及到 社会 生活的方方面面 ，将机器人用于火灾的预防与扑灭工作，便是其具体应用之一。 本课题以“能力风暴”智能机器人为开发平台，结合 实际生活中火灾探测和扑灭的过程，对该机器人 进行 结构和控制功能的改造，使其能够实现自主发现火源，并能进行灭火动作的功能 ，具体内容分为两部分： 1. 灭火 机器人的结构与机电系统 改造 设计 ； 2. 灭火控制 系 统 的设计 与调试 。 课题的主要任务是根据具体要 求，对机器人的外围传感器以及内部控制程序进行设计，是机器人具有 自动巡视、探测火源以及灭火的功能， 从而实现 灭火机器人所应具有的 基本功能 。 2 毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 了解机器人的基本结构和控制原理。分析现有机器人控制系统的基本原理，掌握 相关 输入输出接口的使用方法 以及主板功能的拓展 。掌握相关传感器的性能和使用方法。重新设置和 配置相应的传感器。针对 机器人灭火过程中所需达到的目的 ，通过对可能出现的各种情况进行深入 的分析，从而 设计出较为完善的 灭火机器人的结构框架和 控制策略，并利用 相关的工具进行装配和调试。 nts毕业设计（论文）任务书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括毕业设计论文、图表、实物样品等）： 1. 分析“能力风暴”机器人的原始结构，对其结构进行改造设计，绘制改造后的灭火机器人装配图，以及重要构件的零件图。 2. 分析原有控制系统，并根据自己所设计的控制策略对其进行编程，使其能基本达到设定的功能要求，完成相关的系统 设计图纸； 3. 完成 传感器的安装调试，以及控制程序的测试 ； 4. 编写设计说明书和使用说明书各一份。 4主要参考文献： 1. 机 械设计手册，编写组，机械工业出版社 ， 1991.09 2. 机械制造自动化技术，周骥平主编，机械工业出版社， 2001.08 3. 机器人学， 熊有伦等编著 ， 机械工业出版社 ， 1993.10 4. 测试技术， 尤丽华主编 ， 机械工业出版社 2002.03 5. 传感器及传感技术应用 ， 丁镇生编著 ， 电子工业出版社 ， 1998.08 6. 能力风暴智能机器人使用手册 7. 能力风暴智能机器人开发系统 VJC1.5使用手册 nts毕业设计（论文）任务书 5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划 起止日期 工 作 内 容 2014.2.182014.3.22 2014.3.232014.3. 31 2014.4. 12014.4.20 2014.4.212014.5.10 2014.5. 112014.5.31 2014.6.12014.6.10 查阅相关资料，了解 能力风暴智能机器人， 智能灭火机械 的 结构 、工作原理，进行资料翻译等工作 。 制定 控制策略 方案及可行性分析 ，选择相关的传感器 。 针对现有智能机器人的结构，进行结构设计，绘制改造后的装配图，和重要零件的结构图。 确定 控制策略的具体 方案，并进行 传感器和接口电路的连接。 根据机器人控制策略编写相应的控制程序，并进行整机测试。 编写设计计算说明书、使用说明书等，准备毕业设计答辩； 所在专业审核意见： 负责人： 年 月 日 学院意见： 院长： 年 月 日 nts 灭火机器人 的结构设计 与控制 专 业：机械设计制造及其自动化 学 生： 柳 辉 指 导 教 师： 魏 孝 斌 完 成 日 期： 2014-5-30 扬州大学广陵学院 nts 扬州大学广陵学院 本科生毕业 设计 毕业 设计 题目 灭火机器人结构与控制 学 生 姓 名 柳 辉 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机械 81001 班 指 导 教 师 魏 孝 斌 完 成 日 期 2014 年 5 月 30 日 nts nts实习报告 光阴似箭，四年的大学生活即将结束，对于即将毕业的大学生，相较于三年的理论学习，毕业实习则是我们大学期间的最后一门实践课程，在此期间，我们每个人都迫切希望能够通过个人的亲身实践来检验一下自己四年来所学知识的实际应用的针对性和相应掌握的程度如何。 有一名话叫做：不经过风雨，怎么见彩虹？我想改一下：不真正进入社会，怎能了解社会呢？ 2014 年 3 月 5 日至 3 月 31 日，我在金坛建明机械有限公司进行了为期 20余天的实习学习，从此踏出了在我人生中关键的一步：从学校走向社会开始了赚钱谋生的日子。虽然只是实习阶段但 是也感觉意义非同一般，喜悦与担心并存。在这里我学到了很多，也得到了各位经理的很多帮助，与同事们也很好得相处了一个半月，这是我人生中的一段美好时光，也是我在人生历程中踩下的一个坚实的脚步。 我在该公司虽然实习时间并不长，但是我却学到了很多学校中根本接触不到的东西。通过这次实习不仅让我体会到了理论与实践的差距和联系，人际关系的协调，还让我丰富了专业知识，结交了很多朋友。 最初几天主要在生产管理课度过，该课除了负责生产计划安排等外还负责对入库出库产品的品质检验，这是生产加工的第一关，重要性毋庸置疑。在这几天中我体 会到了细心的重要性。首先，东西要轻拿轻放，各种测量仪器要规范的使用，在测量前要把材料表面的油渍擦掉，察看表面是否有裂纹等缺陷，然后才可以进行测量。 接下来在机械，钣金，组立工段的学习更多的是和专业知识的结合了，其中我印象最深的就是数控机床了。数控机床分为卧式和立式两种，只需将零件通过起吊机夹持到爪盘上，在操作面板上输入好各项数据坐标，机器自己会按照内置的程序按部就班的推进运行，完成一系列的加工操作。值得注意的是，数控机床是可外部编程的，然后输入指令来达到想要的目的的。这必然要求操作人员有一定的编程能力，由此 可见，计算机编程绝对是课程学习中不可忽视的存在。在所有机加工 图纸上，都有精度标注。分为三级：手加工和一般车床精度，较高的车床精度（数控车床），磨床精度。不同的床负责不同的工作，但有时候又是能一nts机多用的。比如键槽可由插床或者铣床加工，但是插床精度更高一点。更换了不同刀头，铣床还能车平面等等。钣金部分主要是焊接，而焊接保护气体主要有两种：二氧化碳和氩气。组立部分我主要了解了涂装的整个一个流程：除油（用碱性溶液），除锈（用酸性溶液），清水清洗，上磷化膜（使油漆附着力增强）。在涂装的时候有几个原则也必须遵守：内表面不涂，装配表面不涂，从下往上装，从里往外装。最后是持续 45-60min 的烘干，就完成了整个涂装流程。 最后，我还了解到我们所学的 pro_e、 cad、 soildworks 等专业绘图软件在厂里应用也很广泛。 通过此次实习，主要有以下几点的体会： 1.走出校门，踏进社会，不能把自己要求太高 ，不要眼高手低 。 2.多听、多看、多想、多做、少说。 3.少埋怨，虚心学。 4.与他人和睦相处，加强和同事以及他人之间的沟通。 经过这次实习，我学到了很多课本上学不到的知识，在就业心态上我也有了很大的改变，以前我总是想找一份适合自己爱好的工作，可是现在我知道找工作很难，要专业对口更难，很 多东西我们初到社会才接触，所以我们现在不能再像以前那样等待更好的机会来临，要建立起自己的就业观。应尽快丢掉对学校的依赖心理， 学会在社会上独立，敢于参加与社会的竞争，敢于承受社会压力，使自己能够在社会上快速成长。在就是保持一颗思考、学习的心。作为一位大学生，最重要的就是自己的学习思考能力。 总之，毕业实习使我获得了人生第一笔宝贵的工作经验，虽然在步入社会后，还有很多东西要学习，很多教训呀要吸收，但我想我已经做好了足够的准备，无论是心态上还是技能上。现代社会的竞争是残酷的，但是只要努力的付出，我的职业生涯就必 定会开出希望的花朵，结出成功的果实。 nts28.第一章 电机和运动控制系统 图 1-24 是 无刷直流电机 与霍尔设备 (HED )简略的爆炸视图。 此 IC 能够感应的极性转子的磁场，然后发送适当的信号到功率晶体管 T1 和 T2 上，以使电机的转子连续旋转。 运行原理 如下 ： 1。当转子不动时， HED 检测 到 转子的北磁极，使它产生一个信号，触发晶体管 T2。这将导致电流流过， 从而 激励绕组 W2 形成吸引电磁转子的磁极 南极 。进而 吸引了转子的北极使得转子绕逆时针（ CCW）方向旋转。 2。转子的惯性使其转过它的中间位置， HED 检测转子的南 磁极，从 而 切换到晶体管T1，使在绕组 W1 中流动的电流进而形成一个寻找北定子的磁极，该磁极吸引转子的南极，使其继续在 CCW 方向旋转。晶体管以正确的顺序进行，以确保在定子绕组 W2 和 W1 上的励磁总是使得 PM 转子磁产生所需的扭矩以保持转子在不断旋转。该 绕组以围绕着定子的方式通电。 此外在实际的无刷电机中， 2 或 3 HEDS 以 90 或 120 度间隔开。它们把信号发送到运动控制器，实际上触发功率晶体管，驱动电枢绕组在指定的电机电流和电压电平。 在分解图图 1-24 无刷电机说明了一个微型直流无刷电机的设计，其中包括霍尔效应。该定子形成 为铜线圈的无铁芯套筒与聚合物树脂和玻璃纤维粘结在一起，以形成一个刚性结构，类似于杯型转子。它被固定在钢叠片内的电动机壳体内。 这种操作方法允许起动电流的范围值和具体转速（ rpm/ V）取决于线径和次数。各个终端电阻可以得到，从而允许用户用一个特定的应用程序来选择最佳的电机。霍尔效应传感器和被磁化的小磁铁盘被装在马达壳体内的圆盘状的分区。 无刷电机中的位置传感器 这两个磁传感器和解析器可以检测到转子在无刷电机中的位置。在图 1-25 的图表中显示了三个磁传感器如何检测到转子在三相电整流无刷直流电动机的位置。 在这个例子中，磁传感器位于底铃电机的里面。这廉价的版本足够满足简单的控制的要求了。 图 1-26 所示是另外一种设计，当需要更高的定位 的精度要求时，端盖上的分解器用来检测转子位置。来自旋转变压器的高分辨率信号可以用来产生电动机控制器内的正弦电机电流。通过三个电机绕组中的电流是独立的，分别为 120相位位置。 nts 图 1-25 磁传感器作为转子位置指示器： 1-固定无刷电机绕组 2-永久磁铁电动机转子3-三相电整流场 4-三磁传感 器 5-电子电路板 图 1-26 解析器作为转子位置指示器： 1-静止电机绕组 2-永磁电机的转子 3-三相电整流场 4-三个磁传感器 5-电子电路板 无刷电机的优势 无刷直流电机相对于有刷流电动机至少有四个不同的优势，这归 于无刷电机用电子换向的方式替换机械式换向。 没有必要更换刷子或从马达上删除引起的电刷磨损的坚韧不拔的残留物。 无电刷引起电弧，无刷电机就不能在易燃或存在爆炸性气体，灰尘或液体的环境中产生火和爆炸的可能。 通过替换机械换向使电磁干扰（ EMI）最小化，用电子换向不需要的无线电频率源。 nts用电子换向的无刷电机运行速度更快，更有效。可以实现高达 50,000 RPM 转速的相当于约 5000rpm 旋转刷式直流马达的上限。 无刷直流电机的劣势 无刷直流伺服电动机的至少四个缺点 无刷永磁直流伺服电机不能简单的通过扭转电源的极性反转。供给到所述励磁线圈的电流的顺序必须被扭转。 无刷直流伺服电机的成本比同等有刷直流伺服 电机高。 需要额外的系统布线给电子换向电路供电。 运动控制器和驱动器电子需要操作一个无刷直流伺服电机，这个比常规直流伺服电动机是更复杂更昂贵 因此，一个无刷电动机的选择通常基于特定的应用需求或危险的操作环境。 无刷旋转伺服电机的特性 由于各种各样的市售产品的电机，很难对直流特性旋转伺服电机进行总结。 然而，他们通常提供 0.62 磅 - 英尺的连续转矩额定值（ 0.84 米）至 5.0 磅 - 英尺（ 6.8米）， 1.9 磅 - 英尺的峰值扭矩额定值（ 2.6 纳米）到 14 磅 - 英尺（ 19 牛米），和 0.73 马 力的连续额定功率 （ 0.54 千瓦），以 2.76 马力（ 2.06 千瓦）。最高速度可以从 1400 变化到 7500转，并且这些马达的重量可以从 5.0 磅（ 2.3 千克）到 23 磅（ 10 公斤）。反馈通常可以是由解析器或编码器获得。 直线伺服电机 线性马达基本上是一个放在一个平面上的回转马达，但是它运行原则一样。一种永久磁铁直流线性马达类似于一个永久磁铁式旋转电机，同时一个 交流异步鼠笼电机类似于感应直线电机。旋转电动机中产生扭矩的电磁力同样可以在线性马达产生相同的扭矩。线性马达的控制方法一样并且使用可编程的位置控制器作 为旋转电机。 图 1-27 为一线性伺服电机的运行原则 nts在直线电机未发明出来之前，只有使用气动或液压缸，或用滚珠螺杆或皮带和滑轮才能实现线性运动。滚珠螺杆或皮带和皮带轮。 线性马达有两个机械组件：线圈和磁铁，如图 1-27 。绕组中的电流在磁通场中流动产生一个力。铜绕组传导电流（ I），同时组件生成的磁通密度（ B）。当电流和磁通密度互动，一个力（ F）在如图 1-27 所示的方向产生，其中 F = I *B。 即使是很小的电机运