机械手轴向转动系统设计计算说明书

机电控制系统设计与分析课程设计说明书设计题目：机械手轴向转动关节控制系统班级：410703学号：41070330学生姓名：徐靖斌指导教师：黄海东目录第一章设计任务 31.1设计任务介绍 3第二章总体方案设计 32.2设计任务明细 42.3系统总体结构示意图 52.4选择合适的编码器 62.5伺服电机的选择 7第三章电气原理设计 83.1单片机的选择 83.2电气系统的基本组成 9第四章课程设计总结 11第五章参考文献 12第一章设计任务1.1设计任务介绍从机器人诞生到本世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。到了90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。除了工业机器人水平不断提高之外，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了长足的进展。而机械手作为机器人不可或缺的一部分，其功能尤为重要！伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程。电气伺服系统根据所驱动的电机类型分为直流（DC）伺服系统和交流（AC）伺服系统。而机械手也广泛用于各个行业.机械手臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业。1—机身；2—大臂电机；3—光电编码器；4—大臂；5—小臂电机6—同步带；7—光电编码器；8—小臂；9—手腕升降电机；10—手抓电机；11—手抓。涌第二朱章涂总体蹈方案械设计黑(1爽)墨设计客任务扛机械蜓手轴涛向转纹动关孕节实执际上牵是一泄个蜗叶轮蜗升杆减休速器陶,垃用带疤减速就器的例24陕V骑伺服昂电机劝来驱踢动蜗付杆。筒设计吸一个撕单片旨机控岁制器涨或模如拟控你制器齐,锈用角糊度传挥感器津来检虏测蜗寸杆的通转角耽.替要求堂的蜗叔杆转绍角由卵一个劣受敬柄控驾制扯的滑社线电炸阻给跨定。取2秧.2舱腹设计鞭任务印明细牌对机沾械手凉轴向变转动奇关节栏结构颤和工湿作原利理进示行分疼析兰机械饮手包乡括书抓取译机构笛、腔传送丸机构庸、恭驱动仿部分割、甘驱动柄部分兴、仍控制等部分灰以及轻其他节部分蓄如机懂体、门行走修机构饿、行丑动检不测装军置和赏传感闭装置迈等烛。其启中各巩部分也的具姜体作胶用如听下：盐抓取测机构佩：挤包括俩手指如、收传力见机构挥等，洋主要练抓取罚和放盯置物桶件作颠用。捎传送颈机构纷：制包棒括拼手腕骄、手骨臂等南，主斗要改绘变物松件方哥位和珍位置堵的作慢用。歌驱动宫部分滴：驶是驱般动前值两部联分的财动力虾，因咐此也有称动袖力源离，常龄用的诞有液粘压、逃气压命、电浙气和报机械版式傻驱动碑四族部分虹。叹控制姑部分惩：筒是机羊械手此动作柴的指叮挥系忆统，友由它犁来控阶制动瓶作的胖顺序略（程习序）翁、位型置和彩时间叮（甚谎至速戴度和锹加速祸度）时等。惯机体郊（也领称机览身）协是用劈来支垃撑和跑连接从其它撒零件尘、部派件的召基础际件。烫行走际机构呆是为扒了扩娱大机并械手碧的使融用空排间而补设置许的。遵它本茧身又慈包括贷动力端源、姑传动痕（减闸速）雨机构肯、滚起轮或速连杆劝机构忆等。渣目前瑞大多弦数机兼械手夕还缺驻乏行菠走机悔构。梢行动侨检测姥装置眨是检丑测和览控制束机械才手各危运动帽行程惧（位挥置）漆的装其置。友传感乓装置布其中唱装有帜某种封传感但器，荒使手亩指具劲有敏粒感性悠和自碧控性澡，用宾以反科映手维指与徐物体缴是否醋接触炉、物井体有摘无滑弟下或牌脱落穗、物伍体的被方位饼是否陪正确抬、手成指对鬼物体萝的握尿紧力俗是否芦与物洽体的匙重量两相适赚应等栋。钢机械保手的哑工作秤原理撒如下吨：任多关孟节机立械手茶的臂坝部可华分为耐小臂崖和大押臂。杰其大熄臂和灶小臂江的连沟接（闸肘部啊）以强及大盼臂和幻机体割的连谊接（瓜臂部小）均身为关回节（侍铰链巾）式伍连接覆，亦逮即小坏臂对礼大臂徐可绕偶肘部油上下幻摆动府α开角。底大臂椅可绕葵肩部拣摆动惰β庸角，裁手臂且还可别以左薪右转勾动（陷仍定歪为绕含Z润轴转节动）纸γ栽角。伟各关谦节均萍采用序直流珍电机愚作为伞驱动或装置洞，在动机械窄大臂辉和小壮臂的锹旋转售关节蜜上还烘装配渐有够磁胞式光魄电编罩码器艘，提廉供半捷闭环野控制心所需诵的反垫馈信原号。膏本设晋计工华作原票理油机械愿手轴高向转托动关港节实园际上钳是一封个蜗步轮蜗葵杆减豆速器镜，用适带减绵速器歪的号24耳V真伺服欢电机附来驱姿动蜗督杆，杆蜗轮达带动沈机械习手主腹轴转焦动，填从而录带动酬机械炒手企工作孝；同献时角身度传兽感器避将角芽度值喇转换乔成督模拟内量，勉经巡A/诱D赶，税D/吃A垄转换克器，盒磁式扛旋转妈编码闹器，邻最后并将信质号反穴馈给孔单片仆机，绵同时纳单片系机通完过信赴号输阁出根书据反哲馈来氧的信姓号来国调整妨功率抵放大剑器，颗从而迈调整学伺服饺电机京的输帅出。香第二锋章蓝总体敏方案比的确闭定似2.床3世系统何总体眉结构需示意取图斤控制字系统制采用库单片朗机控宿制，庭滑线访电阻退手柄岭控制谈转角乌角度挪，转福角传悉感器余测量冠涡轮亦轴的业实际供转角染，通监过反舱馈电捡路与匪给定亡值进狭行比萄较，增给定精值与驼实际键值之丢间的讽差距美通过滨单片魔机计颤算给南以伺拦服电让机驱晋动信于号进昨行补惠偿。私其中谈滑线术电阻恼的模弊拟信礼号要挨经过及模数雀转化毅器的捞信号他转换贩，才卵能被式单片归机识航别，揉单片屋机给慨出的标控制纯伺服幼电机默的控皂制信忙号也涝要经逮过数丘模转平换器追的转行换才敏能被寨伺服遍电机厌识别栗。伺拣服电船机需贱要外角接电述源给厘以功纷率的信驱动行。涡污轮轴料的转坛角通怪过一妄对同只模数全同齿讽数的脚齿轮冬传动喘给害转角蒜传感阅器。烈如下瑞图所到示：手柄手柄A/D反馈电路单片机D/A励磁电路颠2.肌4早选择朴合适说的编揉码器=1\*GB3赌①陷编码抓器：棉编码龙器输暮出表指示位匹移增刷量的广编码衰器脉童冲信朋号，很并带椒有符吃号。团根据急检测柿原理岩，编悲码器奔可分遣为光启学式例、磁少式、聪感应脾式和绪电容姨式。贯根据远其刻沈度方软法及弹信号旨输出谎形式肿，分节为增找量式半编码渐器和倡绝对冰式编馆码器带。作言为机吵器人康位移从传感炒器，骗光电扶编码著器应浸用最骄为广隙泛。补a董光电皆编码廊器的印圆盘鸣上有拜规则闲地刻役有透浇光和娃不透敏光的翻线条姑，在漏圆盘奇两侧陡，安灶放发牺光元冠件和度光敏份元件眯。当占圆盘吸旋转甜时，收光敏悼元件吐接收纪的光睬通量想随透译光线处条同柏步变箱化，峡光敏宣元件红输出北波形速经过镇整形止后变往为脉馅冲，再码盘录上有损之相要标志箱，每岗转一周圈输钳出一步个脉贺冲。窑此外粗，为醉判断饭旋转即方向毒，码帅盘还吴可提即供相嘉位相灿差嫂90学的两亏路脉闸冲信忍号。滤b庸绝对灶式编乌码器芦与增首量式待编码趋器不碑同之蚊处在办于圆碑盘上算透光铅、不怜透光倚的线愤条图伸形，献绝对漏编码画器可纳有若荷干编宁码，巨根据夫读出迈码盘糠上的酸编码残，检斤测绝赴对位鉴置。陷编码涂的设激计可略采用货二进唯制码堡、循分环码哀、二渠进制谱补码柏等。组c步磁编晚码器晕在强爷磁性这材料谈表面政上记翠录等策间隔丰的磁袄化刻咱度标注尺，屡标尺御旁边磨相对敞放置秤磁阻贱效应刚元件眠或霍政尔元命件，与即能婆检测父出磁捞通的仙变化恢。与巷光电瞎编码礼器相壮比，贯磁编呢码器肾的刻佛度间敢隔大拨，但渠它具冲有耐新油污挤、抗窝冲击京等特鹊点。全本设寻计中怨选用葡磁式埋旋转府编码础器评磁旋丈转编柿码器胁的工尼作原鼓理判磁旋满转编价码器愈的基棒本结纽构如潮图环所示身图中姓给哲出精了毁增量邻式磁便旋转私编码傻器的呈典型樱结构音，主万要部散分由爷磁阻愧传感耐器探泻头、申充磁退磁鼓睡、信卷号处我理电窄路和绳机械胃结构俗组成四。将佳磁鼓妇刻录钞成等材间距撤的小就磁极侄，磁泄极被拥磁化竖后，惰旋转殿时产奥生周鞋期分难布的企空间耐漏磁共场。赌磁传棍感器霜探头洞通过代磁电妥阻效扁应将榜变化师着的脊磁场渴信号慈转化泄为电盒阻阻多值的现变化巡，在艳外加波电势宜的作烤用下智，变给化的伟电阻侍值转娇化成验电压途的变残化，义经过长后续付信号结处理杀电路她的处娱理，炊模拟壶的电斑压信满号转烦化成毙计算准机可竭以识骆别的械数字木信号奖，实浇现磁汪旋转躺编码笛器的体编码艺功能业2.卵5聚伺服帽电机败的选招择咱1简、旋伺服弹电机氏的优与点：员大扭过力、碌控制发简单惰、装宽配灵谱活、防相对倦经济因，但煤它亦芳有着穴先天去的不横足：去首先愁它是驰一个等精细惠的机梨械部器件，杰超出危它承王受范亭围的纠外力眨会导慌致其堪损坏笛，其叠次它沫内甜藏电变子哑控制净线路童，不岛正确投的电桑子连袭接也浙会对她它造扇成损三毁，庆因此织，很距有必押要在涝使用胡前先读了解故伺服悠电机旁的工啊作原余理，翠以免奴造成罪不必倘要的漠损失犹。软绞2芳、闲伺服皇电机悟的工肥作原洲理：宽一虹伺服连电机终是一倾个典嫩型闭持环反僻馈系胸统，嚼其原仔理可章由下毛来击表述省：饿减速躁齿轮意组由厌电机惑驱动败，其竭终端副（输榨出端在）带岔动一劣个线头性的僻比例锈电位参器作蛙位置户检测勒，该疯电位夺器把生转角笨坐标恢转换章为一方比例鸡电压乏反馈挨给控洋制线比路板宪，控适制线祥路板讽将其们与输疑入的柏控制拾脉冲劫信号次比较秩，产披生纠因正脉乒冲，继并驱适动电免机正预向或逝反向翁地转超动，荷使齿怠轮组夹的输馋出位生置与然期望唇值相杆符，夏令纠边正脉纹冲趋旷于为序0降，从番而达柴到使豆伺服哪电机与精确姐定位鲁的目肚的。香3凝、伺宵服电青机的更控制桂标准缸的伺买服电递机有胁三条惨控制辆线，能分别喇为：亏电源接、地阿及控仍制。忧电源艘线与吃地线凤用于届提供述内部左的直浩流电块机及衫控制突线路傻所需师的能撕源，杏电压些通常践介于晴4V芹—杀6V溜之间塑，该精电源瓣应尽狸可能贡与处色理系研统的数电源夕隔离清（因每为伺诊服电驱机会楼产生纺噪音喉）。哨甚至堪小伺廊服电碧机在纤重负蚂载时孤也会防拉低冶放大峰器的僚电压伪，所捏以整锋个系渠统的骡电源晌供应齿的比丢例必冻须合蕉理。涂输入宇一个石周期澡性的蒜正向晨脉冲谢信号剪，这爷个周婆期性睬脉冲底信号蜘的高贿电平恒时间朵通常堤在帐1m匀s找—撕2m汪s沫之间员，而拾低电窑平时笼间应核在蠢5m鸦s订到竟20蛇ms彩之间戒，并陈不很殿严格继.相简单洁的说疾伺服当电机匪用在勺控制冲精度铁要求拦比较阁高的苦地方熊(甘比如沾机器腥人的霜手能)楚。说本设揉计选喉用交AD摩P遣系列拾AD默P-迹26昆3

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