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摘要:机械手是机器人系统中传统的任务执行机构,是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成;电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术,位置控制技术、检测技术等,是机电一体化的典型代表仪器之一。因此,为了适应社会发展的形势,在现有技术基础上设计一台教学型机械手有着深远的科教意义。 本课题设计的机械手,主要包括机械手的总体方案设计、机械手的机械结构设计以及驱动、控制系统设计等,实现了机械手的三自由度运动:X、Y轴的移动以及X轴的旋转。设计中选用滚珠丝杠来实现X、Y方向的直线运动,采用步进电机进行驱动,同时采用步进电机实现X轴的旋转。机械手直接采用电磁吸盘抓取工件。设计的机械手在单片机的控制下完成预期的动作,结构相对简单、便于学生操作,能给学生以直观的印象,达到教学演示的目的。
关键词 机械手;三自由度;滚珠丝杠;单片机
目录 摘要 Abstract 1 绪论-1 1.1 机械手概述-1 1.2 机械手的分类和组成-1 1.2.1 机械手的分类-1 1.2.2 机械手的组成-3 1.3 本课题研究的主要内容-4 1.4教学用机械手的功能要求及现实意义-4 1.4.1 教学用机械手的功能要求-4 1.4.2 教学用机械手的现实意义-4 2 机械手总体设计方案-5 2.1 机械手的坐标型式与自由度-5 2.1.1 机械手的坐标型式-5 2.1.2 机械手的自由度-6 2.2 总体设计方案-6 2.2.1 传动行走机构-6 2.2.2 驱动行走机构-8 2.3 机械手的设计参数-9 3 机械手机械系统设计-10 3.1 X轴结构的设计与选择-10 3.1.1X轴滚珠丝杆副尺寸选择计算-10 3.1.2滚动轴承型号选择计算-14 3.1.3驱动电机的选择计算-15 3.1.4X轴键的选择计算-16 3.2Y轴结构的设计与选择-17 3.2.1滚珠丝杠副尺寸选择计算-17 3.2.2滚动轴承型号选择计算-21 3.2.3驱动电动机的选择计算-23 3.2.4Y轴键的校核-24 3.2.5二维工作台底板的选择及校核-25 4 机械手控制系统设计-27 4.1 控制系统的结构分类-27 4.2 控制方式-27 4.3机械手的控制电路-28 4.3.1 增量式光电编码器辨向电路-28 4.3.2 增量式光电编码器计数电路-29 4.3.3 二相混合式步进电机的控制-29 4.3.4 二相混合式步进电机双极型驱动电路的设计-29 4.3.5 双极型驱动方式脉冲分配器的设计-30 结论-32 致谢-33 参考文献-34 |