二自由度并联机器人.doc

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 姓 名 李霖李霖 学 号 0307117103071171 学 院 机电工程学院机电工程学院 专 业 机械工程及自动化机械工程及自动化 设计题目 二自由度并联机器人二自由度并联机器人 专 题 指导教师 杨雪锋杨雪锋 职 称 讲师讲师 二二 O 一一一一 年 六 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 机电工程学院 专业年级 机自 07 8 班 学生姓名 李霖 任务下达日期 任务下达日期 2011 年年 3 月月 15 日日 毕业设计日期 毕业设计日期 2011 年年 3 月月 15 日至日至 2011 年年 6 月月 21 日日 毕业设计题目 毕业设计题目 二自由度并联机器人二自由度并联机器人 毕业设计专题题目 毕业设计专题题目 毕业设计主要内容和要求 毕业设计主要内容和要求 1 机构总体设计 绘制三维装配图 2 平面 2 RRR 机构的运动学 动力学分析 3 设计集驱动 控制 检测三位为一体闭环电路 绘制电路图 院长签字 指导教师签字 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语 基础理论及基本技能的掌握 独立解决实际问题的能力 研究内容 的理论依据和技术方法 取得的主要成果及创新点 工作态度及工作量 总体评 价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 指导教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 选题的意义 基础理论及基本技能的掌握 综合运用所学知识解决 实际问题的能力 工作量的大小 取得的主要成果及创新点 写作的规范程度 总体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 评阅教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语 选题的意义 基础理论及基本技能的掌握 综合运用所学知识解决 实际问题的能力 工作量的大小 取得的主要成果及创新点 写作的规范程度 总体评价及建议成绩 存在问题 是否同意答辩等 成 绩 评阅教师签字 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一般 性错误 有原则 性错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩 答辩委员会主任签字 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩 学院领导小组负责人 年 月 日 摘 要 并联机器人是一类闭环结构的机器人 具有精度高 承载能力强等优点 与串联机 器人在结构和性能方面形成互补 极大地扩展了整个机器人的应用领域 随着机器人高 速化和轻型化的发展要求 各构件弹性变形给并联机器人整体性能带来的影响已经不容 忽略 因此开展柔性并联机器人方面的研究就成为当前机器人领域的前沿课题 目前 国内外研究主要集中在理论研究而实验研究却很少 本文以平面 2 RRR 并联机器人为研 究对象的平面精密工作台设计 平面2 RRR并联微操作台通过2条支链的相互配合控制动平台中央针的微操作 本文 完成了平面2 RRR机构的总体设计 硬件选型 主要是电动机 联轴器 二级行星减速器 主动杆 从动杆 动平台 定平台的设计 并用PEOE绘制了三维机构图 本文采用的伺 服电机驱动 由旋转编码器控制转角 采用激光位移传感器对动平台中央针的位置进行 实时监测 用单片机控制电路 实现了包括机器人回零限位 轨迹规划与控制 系统状 态监测等主要功能对驱动 控制 检测系统绘制了待反馈的闭环控制电路 关键词 并联机器人 平面 2 RRR 机构 伺服电机驱动 二级行星减速器 ABSTRACT The parallel robot is akind of closed loop robot that has many advantages such as low inetia and high accuracy It is a complement to the serial robot in the structure and performance and expands the application field of robotics On the command of high speed and lightness the slastic deformations that have impacted on the performances of parallel robot can not be neglected Therefore the flexible parallel robot has become a new hotpot At present most of the studies are focused on theory and experimental study is seldom This article is based on a 3 RRR flexible robot system THE 2 RRR planar parallel micro console through three branched chain interaction with the central control of the moving platform pin micro operations This paper completed the 3 RRR planar body design hardware selection The Mainly design are motor coupling two planetary reducer active bar driven rods the moving platform and fixed platform Three dimensional Chart is drawed by PRO E Planar 3 RRR institutions is analysised by kinematics dynamics and solved out of the bar and the moving platform position velocity acceleration and force In this paper the servo motor drive is used for power and this paper use laser displacement sensors to the central moving platform for real time monitoring of needle position The drive control and detection system to be drawn closed loop feedback control circuit KeyKey wordswords parallel manipulators 2 RRR mechanism servo motor drive 目目 录录 1 1 绪论绪论 1 1 1 课题研究的背景和意义 1 1 1 1 并联机器人的特性 1 1 1 2 并联机器人的应用 1 1 1 3 课题研究意义 3 1 2 平面 2 RRR 并联微操作台简介 4 1 2 1 机构部分简介 4 1 2 2 驱动 控制 检测部分简介 4 1 2 3 运动学 动力学仿真部分简介 4 1 3 国内外研究现状及存在的问题 4 1 3 1 运动学研究 4 1 3 2 动力学研究 5 1 3 3 驱动系统研究 5 1 4 课题研究的主要内容及技术路线 6 2 2 平面平面 2 RRR2 RRR 机构的总体设计机构的总体设计 7 2 1 总体结构设计 7 2 2 杆组平台几何参数确定 7 3 3 电路控制系统设计电路控制系统设计 9 3 1 控制系统设计 9 3 2 驱动组件选型 9 3 2 1MSA042C1C 型伺服电机 9 3 1 2YL2 型凸缘联轴器 9 3 1 3 二级行星齿轮减速器 10 3 2 减速器的设计与计算 12 3 2 1 总传动比的计算 12 3 2 2 传动形式选择 13 3 2 3 齿轮材料 热处理工艺及制造工艺的选定 13 3 2 4 传动比的分配 13 3 2 5 高速级计算 14 3 2 6 几何尺寸计算 16 3 2 7 啮合要素验算 17 3 2 8 齿轮强度校核 18 3 2 9 c b 传动 25 3 3 低速级计算 30 3 3 1 低速级计算 30 3 3 2 几何尺寸计算 32 3 4 齿轮强度校核 34 3 4 1a c 传动 34 3 4 2c b 传动 44 3 4 3 输入轴的设计与计算 50 3 4 4 伺服电机驱动器 53 3 4 5 ABC RII 型旋转编码器 53 3 5 控制系统组件选型 53 3 5 1 AT89S52 单片机 53 3 5 2 并行接口芯片 8255 55 3 5 3 扩展键盘 74HC573 56 3 5 4 程序存储器 29C010 57 3 5 5 数据存储器 HY62256 58 3 5 6PLD 片选信号 16V8D 58 3 5 7 直流伺服电机的驱动与控制原理 60 3 6 检测系统