机器人实验平台以及机械手的设计
摘要
在如今大规模制造业环境中，公司企业为了提高生产效率，保障产品质量等等的问题，普遍重视生产的自动化程度，工业机器人是自动化生产线上的重要组成部分，逐渐被企业以及工厂所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
本次将设计一台四自由度工业机器人，用来给冲压设备输送物品以及材料。首先，本文会设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计，重点加强控制的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时反馈机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT
In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the
production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the
automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by
enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.
In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to
carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point.
KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
目 录
第1章 绪论…………………………………………………………………… 1
1.1 机器人概述…………………………………………………………… 1
第2章 机器人实验平台以及机械手的设计…………………………………5
2.1自由度及关节…………………………………………………………… 5
2.2 基座及连杆…………………………………………………………… 5
2.2.1 基座……………………………………………………………… 5
2.2.2 大臂……………………………………………………………… 6
2.2.3 小臂……………………………………………………………… 6
2.3 机械手的设计……………………………………………………………7
2.4 驱动方式…………………………………………………………………9
2.5 传动方式…………………………………………………………………11
2.6 制动器……………………………………………………………………13
第3章 控制系统硬件……………………………………………………………14
3.1 控制系统模式的选择……………………………………………………14
3.2 控制系统的搭建……………………………………………………… 15
3.2.1 工控机……………………………………………………………15
3.2.2 数据采集卡………………………………………………………15
3.2.3 伺服放大器………………………………………………………16
3.2.4 端子板…………………………………………………………… 17
3.2.5电位器及其标定………………………………………………… 18
3.2.6电源……………………………………………………………… 22
第4章 总结………………………………………………………………………23
4.1 所完成的工作………………………………………………………… 23
4.2 设计经验……………………………………………………………23
4.3 误差分析……………………………………………………………23
4.4 可以继续探索的方向………………………………………………24
致 谢……………………………………………………………………………25
参考文献…………………………………………………………………………26
附录………………………………………………………………………………27
第1章 绪论
1.1 机器人概述
机器人顾名思义便是机、器、人。什么叫机，机就是机械的，无意识的无信息交流的，就是无法自己和人类交流交际的，就是一个没有生命的一个死物。
那什么叫器，当然了器通常绝大部分人都认为应该和机放在一起。统称为机器。但是器这个字本身可以和其他许多字组合，也就形成了其他的意思，比如器官，器物，器具等等。固然了在这里讲的固然就是指机械。
那人就不用在解释一遍了吧，我在这里用着电脑打字，那我就是人了，不然那我是什么。但还是要解释一下。人是一个复杂的结合体。拥有在地球上最高的智商，而不像恐龙时代一样靠的是肉体本身的力量，因而人类成为了地球的霸主。人拥有自主学习能力，虽然不及其他动物的器官发达，但是可以依靠自身的学习能力，超越地球上的物种。
我认为机器人就应该是三个字有机的结合。它拥有强健的身体可以举起或移动人类无法移动的物体，但同时合人一样是一个复杂的结合体，它拥有各种各样的“器官”。拥有强大的“大脑”（计算机硬件），拥有坚硬的“骨骼”（金属制的零件，拥有无数的“血管”（复杂且数量众多的导线，微电子电路）拥有强大的“肌肉”（驱动源，电机等等）。机器人绝对不只是三个字的简单组合，它意味着更多。
机器人分为专用的,和非专用的。专用的就是指只从事一种操纵或专门为某一操纵行动而专门计划制造的。而非专用的就是只可以进行多种场合操作的，较为普通的。
目前机器人大多应用在工业领域的，主要从事单一的动作，还有一些代替人工的操作。
参考文献
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