机器人技术之机械臂的制作.doc

燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 题目：智能车及装配机器人系统的设计与制作 姓 名：尤振民 李明 胡强强 布贺宁 分 工：尤振民：机械手三维图形的制作及动画仿真 李明：资料收集，机械手臂编程及调试 胡强强：机械手臂的尺寸设计，轨迹规划 布贺宁：机械手臂方案论证，项目报告，PPT 课程名称：机器人技术基础 指导教师：李艳文、姚建涛、张庆玲 2011年10月 目录 1.摘要···························································1 2.前言···························································1 3.方案论证·······················································1 4.硬件设计·······················································4 5.软件设计·······················································5 6.修改建议······················································11 7.项目心得······················································12 8.参考文献······················································12 智能车及装配机器人系统的设计与制作说明书 1摘要 机器人技术是一个集环境感知、轨迹规划、机械手应用等功能于一体的机电一体化系统。它是集中了计算机、机构学、传感技术、电子技术、人工智能及自动控制等多科而形成的高新技术。本次课程设计的装配机器人智能小车就是这种高新技术综合体的一种尝试。装配机器人智能小车主要由机械系统，环境识别系统，运动控制系统及机械臂控制系统组成。小车以单片机为核心，附以外围电路，采用光电检测器进行检测故障和循迹，并用软件控制小车及机械臂的运动，从而实现小车的自动行驶、转弯、寻迹检测、避障、停止及装配等功能的智能控制系统。 2前言 本文介绍了智能车及装配机器人系统。它是在智能循迹小车的基础上，自主设计一个球形果装配的机械手并装配到原有的智能小车上，完成装配机电一体化系统的设计、制作，进行机器人运动控制规划，控制机器人完成一系列复杂动作，如手抓张合、车体回转，智能循迹避障、协同作业等任务。 3机械手方案论证 3.1机械手臂方案设计 设计方案有如下三种: A方案如图3-1（a）所示。由于手臂要执行装配作业，于是我们首先想到了平行四边行的稳定性，便设计了如下方案。该方案稳定性较好，使用电机数量也少，节约了成本，但它同时也限制了机械手的灵活性，且机械手不能抓取地面上的物体，缩小了机械手的操作空间。 图3-1（a） B方案如图3-1（b）所示。该方案改进了方案A的机械手不能抓取到地面的缺点，但Z轴转动只能靠小车的转动来实现，耗能多，不符合“多动小关节、少动大关节”原则，而且需要控制车轮方能实现，车轮依靠步进电机控制，从而给编程和后期调试带来不便。 图3-1（b） C方案如图3-1（c）所示。该方案在基座处又加了一个电机，改进了方案B的缺点，在球形果偏离预定位置时仍能通过腰关机的转动来实现作业，增强了机械手的灵活性,并能实现预定工作空间。 图3-1（c） 经过分析比较我们最终选定方案C。 3.2机械手爪方案设计 方案一如图3-2（a）所示。该方案手爪张合灵活且结构简单，易于实现，但由于其为悬臂结构且铝合金材料强度有限，不能抓取强度很大的物体。 图3-2（a） 方案二如图3-2（b）所示。该方案了在支撑手爪处增加一个平行四边行机构，增加了手爪的强度和稳定性，且抓取自如，方便灵活。 图3-2（b） 4硬件设计 4.1机械手臂的设计 4.1.1机械一尺寸的确定 设计用的尺寸包括：小车的高度75mm，机械手所能达到的总高度为200-400mm，小车在装配时机械手机座距球形果175mm，球形果直径38-40mm，重量小于0.5kg