机器人机械臂设计

1、竞赛机器人模块化抓取系统设计竞赛机器人模块化抓取系统设计指导教师：孔繁征指导教师：孔繁征 鄂明成鄂明成 组员：唐亚洲组员：唐亚洲 李洪刚李洪刚 张硕张硕 赵旭昌赵旭昌 时靖时靖 石维特石维特学院：机械与电子控制工程学院学院：机械与电子控制工程学院目录目录1 1立项依据立项依据2 2创新点创新点3 3研究内容研究内容4 4研究路线研究路线 4.1机械部分机械部分 4.1.1机械手的分类 4.1.2机械手接口 4.2控制部分控制部分 4.2.1步进电机的选取 4.2.2电机驱动电路设计 4.2.3主控系统的选择 4.2.4传感器融合 4.2.5传感器信息处理5 5项目可行性分析项目可行性分析6 6

2、经费预算经费预算7 7项目任务规划项目任务规划8 8参考文献参考文献立项依据立项依据 机器人竞赛是近年来国际上迅速开展起来的机器人技术对抗机器人竞赛是近年来国际上迅速开展起来的机器人技术对抗活动，纵观近几年的机器人竞赛，机器人比赛任务的最终完成活动，纵观近几年的机器人竞赛，机器人比赛任务的最终完成的好坏都取决于抓取机构的设计。对于的好坏都取决于抓取机构的设计。对于抓取机构抓取机构这部分，因每这部分，因每年比赛的主题不同，参赛的机器人在这方面的设计也是年年都年比赛的主题不同，参赛的机器人在这方面的设计也是年年都在不断的在不断的许多许多重复工作重复工作，而且由于学生的设计经验不足导致了，而且由于学

3、生的设计经验不足导致了每年都会面临许多类似的瓶颈问题每年都会面临许多类似的瓶颈问题。 本课题旨在对机器人竞赛中可能用到的抓取系统进行本课题旨在对机器人竞赛中可能用到的抓取系统进行模块化模块化设计设计，研究各个抓取机构的性能及参数，为以后竞赛机器人的，研究各个抓取机构的性能及参数，为以后竞赛机器人的抓取系统设计做抓取系统设计做技术参考技术参考同时设计出抓取系统与机器人其他模同时设计出抓取系统与机器人其他模块的接口。块的接口。创新点创新点1.1.对于竞赛机器人可用的抓取机构进行模块化设计，对于竞赛机器人可用的抓取机构进行模块化设计，可缩短整个机器人的设计和制作周期，同时也节约大可缩短整个机器人的设

4、计和制作周期，同时也节约大量的人力、物力和财力量的人力、物力和财力。2.2.夹持机构的优化创新设计。夹持机构的优化创新设计。3.3.机械手与机器人本体之间的接口模块化设计。机械手与机器人本体之间的接口模块化设计。研究内容研究内容1.1.研究多种夹持机构，最终完成智能机械手研究多种夹持机构，最终完成智能机械手的机械本体制作。的机械本体制作。2.2.研究各个抓取机构的性能及参数，为以后研究各个抓取机构的性能及参数，为以后竞赛机器人的抓取系统设计做技术参考竞赛机器人的抓取系统设计做技术参考。3.3.设计出抓取系统与机器人其他模块的接口设计出抓取系统与机器人其他模块的接口4.4.整合优化不同特点的机械

5、手，进行创新性整合优化不同特点的机械手，进行创新性设计设计研究路线（机械部分）研究路线（机械部分）钳爪式机械手钳爪式机械手1.回转式回转式钳爪式机械手钳爪式机械手2.移动式移动式吸盘式机械手吸盘式机械手托持式机械手托持式机械手关节式机械手关节式机械手关节式机械手主要用关节式机械手主要用途是抓一些不同尺寸途是抓一些不同尺寸的工件，可以做成三的工件，可以做成三爪式或其他形状，但爪式或其他形状，但结构和控制较复杂结构和控制较复杂机械手与其他模块的接口机械手与其他模块的接口控制部分控制部分 1.1.步进电机步进电机2.2.主控系统的选择主控系统的选择3.3.传感器融合传感器融合4.4.传感器信息处理传

6、感器信息处理1.步进电机步进电机 电机驱动电路设计电机驱动电路设计。3.传感器融合传感器融合。4.传感器信息处理传感器信息处理项目可行性分析项目可行性分析1.1.已经学习过三维制图软件已经学习过三维制图软件SolidworksSolidworks和仿真软件和仿真软件ADAMSADAMS，根，根据往届机器人比赛，从技术理论方面分析方案可以完成。据往届机器人比赛，从技术理论方面分析方案可以完成。2.2.已经完成单片机课程的学习和实验，正在学习步进电机和已经完成单片机课程的学习和实验，正在学习步进电机和现场总线等课程，根据理论基础可以通过方案。现场总线等课程，根据理论基础可以通过方案。3.3.竞赛机

7、器人的发展需要一种模块化抓取机构，我们应该尽竞赛机器人的发展需要一种模块化抓取机构，我们应该尽量减少制作成本，从实际应用和经济支出方面分析方案可行量减少制作成本，从实际应用和经济支出方面分析方案可行经费预算经费预算文献检索及办公用品费文献检索及办公用品费 10001000元元 实验材料购买及电机购置实验材料购买及电机购置 60006000元元厂机械加工费厂机械加工费 20002000元元合计合计 90009000元元 时间时间任务计划任务计划20112011年年4 4月月20112011年年6 6月月开题，文献检索和理论学开题，文献检索和理论学习习20112011年年7 7月月20112011

8、年年9 9月月 20112011年年1010月月20112011年年1212月月方案设计和论证方案设计和论证三维设计和建模三维设计和建模20122012年年1 1月月20122012年年4 4月月进行实体制作和实验，结进行实体制作和实验，结题答辩题答辩项目任务规划项目任务规划参考文献参考文献【1 1】徐小云，颜国正，闫小雪】徐小云，颜国正，闫小雪. .油气管道检测机器人油气管道检测机器人. .上海上海交通大学报交通大学报.2003.11.2003.11【2 2】费仁元，张慧慧，机器人机械设计和分析】费仁元，张慧慧，机器人机械设计和分析【3 3】何发昌，邵远，多功能机器人的原理及应用】何发昌，邵远，多功能机器人的原理及应用【4 4】吴瑞祥，机器人技术及应用】吴瑞祥，机器人技术及应用【5 5】熊有伦，机器人