带视频功能的四自由度机械手控制系统开发.doc

带视频功能的四自由度机械手控制系统开发第2章 总体方案通过本次研究，完成具有动态视觉识别功能的机器人分检系统方案设计。2.1设计要求和主要技术参数2.1.1 拟解决的主要问题 完成具有动态视觉识别功能的机器人分检系统方案设计。主要工作：1. 选型方案的计算依据与原理；2. 完成Adept和日本fanuc工业机器人视觉识别分检系统的比较分析；3. 完成宏泰公司的硬件方案设计；4. 完成技术经济分析；5. 形成选型设计计算说明书。2.1.2 设计的主要技术要求及参数如下抓重：0.2kg 工件尺寸范围：40mm200mm驱动方式：伺服电机、气压作业范围：5001150mm（高）重复定位精度：0.2mm自由度：42.1.3关键技术完成在机械手上加装视频识别系统之后的电气系统的原理分析。探讨实现动态识别和零件分检的可能性，完成一种解决方案，并进行技术经济性分析。2.1.4设计任务和具体要求图纸数量：控制方案框图，自制件零件图，电气控制原理图。图样质量：计算机绘图，符合最新标准；表达完整，布置合理清晰、尺寸标注齐全、技术要求全面；零件图同时要注意结构要素和加工工艺性。设计计算书要求：总字数10000以上。传动方案分析选择，运动和受力分析，强度、刚度、精度计算。内容切题，简明扼要；计算正确可靠。避免冗长，严禁抄袭。2.2具有动态视觉识别功能的机器人分检系统的组成系统由光源、传送带、图像识别处理部分、分拣部分组成（如图1 所示），光源发出的均匀光照在被测件上，图像通过CCD 相机、图像采集卡将图像传入计算机。再通过计算机系统处理，根据检测结果，控制机械手实现合格/ 不合格工件自动分拣。2.2.1执行机构 执行机构从SCARA机器人、并联机器人和六轴机器人这三种被广为运用的工业机器人中甄选。SCARA 机器人的优点：操作便捷灵活方便，不管是物体重量大而远还是物体轻而近，都可摆动均匀快速; 机构紧凑，操作范围大，通过精心的设计，中心附近可用区域广，可使用较大的托盘; 对于不同种类的产品使用，可采取防静电措施，采用台架安装、顶棚安装和墙壁安装; 可轻松自如的搬运大物体，可提高容许惯性矩。并联机器人的优点：拥有四臂“平行”的设计，是专门为高速生产，包装和组装应用而设计；以微小单位设置各轴的分辨率，高精度要求下，可缩短工作时间；上升、下降的速度可直接在动作过程中进行变更，以敏捷的动作，循环时间的缩短可提高产品品质。六轴机器人的有点：高速、高精度定位，通过不断优化机器人，可快速高效的完成复杂的加工工艺；“灵巧动作”和“低残余振动”在短时间内可大范围移动，以达到行业最高水平；利用六轴机械手的自由度，达成高精度的轨迹控制；继承 SCARA 的优点，全保互换性的动作命令扩展，在三维空间里可任意描绘弧形。分别选取每类具有代表性的机器人型号进行进一步选择，分别为Adept Cobra s600（SCARA机器人）、Adept Quattro S650hs（并联机器人）和Adept viper-s650-6-axis-robot(六轴机器人)2.3工作要求从传送带上挑选出次品工件到废品槽。工件为前径向磁轴承定子压环，质量约为100g，直径为112mm，厚度为5mm，如图2所示。传送带宽为450mm，速度为0.20m/s，工件在传送带上的分布如图3所示，可得机械手每秒钟最多需要处理的工件数为两件，即机械手的工作周期应小于0.5s。当机械手紧贴传送带安装时，机械手的工作范围如下图所示，可得这三个型号的机械手工作范围都满足要求。已知Adept Quattro S650hs载荷为0.1Kg是的周期为0.3到0.46s符合要求。Adept Cobra s600移动工件时需要完成的动作有：关节3下移110mm（初始位置是关节3距离工件110mm），关节3上移110mm，关节2向左转动60，同时关节1向左转动30，然后关节2关节1同时回转。（关节2移动需要时间约为0.0833s，关节1移动需要的时间约为0.0777s）。关节3的移动速度为：1100mm/s，关节2的转动速度为：720/s，关节1的转动速度为：386/s,可得周期约为0.3667s，满足要求。T = （ 110 + 110 ）/ 1100 + 2 * 60 / 720 = 220 / 1100 + 120 / 720 = 0.2 + 0.1667 = 0.3667s 0.5s Adept viper-s650-6-axis-robot，每个周期关节1所需完成的