生產(chǎn)線裝配機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　狀配是產(chǎn)品生產(chǎn)的后續(xù)工序, 在制造業(yè)中占有重要地位, 在人力、物力、財(cái)力消耗中占有很大比例，所以為了節(jié)約裝配時(shí)間，實(shí)現(xiàn)裝配的自動(dòng)化，裝配機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。本文介紹了裝配機(jī)器人的設(shè)計(jì)過程，其中緒論中介紹了設(shè)計(jì)的背景和意義，還有簡(jiǎn)要的設(shè)計(jì)要求，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求先進(jìn)行機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)，接著針對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行了具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后為該機(jī)器人

2、設(shè)計(jì)了一套單片機(jī)控制系統(tǒng)。所設(shè)計(jì)的機(jī)器人為關(guān)節(jié)型機(jī)器人，自由度為六個(gè)；應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；在減速器設(shè)計(jì)中應(yīng)用了結(jié)構(gòu)緊湊的諧波齒輪減速；在傳動(dòng)過程應(yīng)用了同步帶傳動(dòng)；機(jī)器人的控制系統(tǒng)為基于單片機(jī)STC89C52的控制步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；諧波齒輪減速；單片機(jī)控制；生產(chǎn)線</p><p><b>　　Abstract</b&

3、gt;</p><p>　　Assembly is a follow-up production processes in the manufacturing sector, which plays an important role in the manufacturing. It takes a large proportion in the consumption of human, material an

4、d financial, so in order to save assembly time, to achieve the automation of the assembly, the assembly robot came into being. This article describes the design process of the assembly robot. There are the background

5、0;and significance of the design in the introduction, which followed by a brief  design req</p><p>　　Keywords : Industrial robots; harmonic gear; microcomputer control; production line</p>&

6、lt;p>　　目錄 </p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1裝配機(jī)器人的概念1</p><p>

7、　　1.2工業(yè)機(jī)器人的分類1</p><p>　　1.3工業(yè)機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.4裝配機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.5裝配機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.6課題研究的意義與內(nèi)容5</p><p>　　第2章 裝配機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)7</p><

8、p>　　2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)內(nèi)容7</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)方案7</b></p><p>　　2.2.1 運(yùn)動(dòng)方案的確定7</p><p>　　2.2.2 傳動(dòng)方式的確定8</p><p>　　2.2.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇9</p><p>　　第3章 裝配機(jī)器人手

9、臂各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù)10</p><p>　　3.2 機(jī)器人各關(guān)節(jié)力和力矩的計(jì)算10</p><p>　　3.3 機(jī)器人各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3.1 關(guān)節(jié)1（腰部）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3.3 關(guān)節(jié)3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18<

10、/p><p>　　3.3.4 手腕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.3.5 手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22</p><p>　　第4章 裝配機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.1控制電路各芯片的選擇28</p><p>　　4.2控制電路原理圖的設(shè)計(jì)31</p><p><

11、b>　　結(jié)論33</b></p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1裝配機(jī)器人的概念</p><p>

12、;　　設(shè)計(jì)所指的裝配機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人的一種。所謂工業(yè)機(jī)器人，就是一種具有自動(dòng)控制操作移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程的機(jī)電一體化產(chǎn)品。也可稱為機(jī)器人操作臂、機(jī)器人臂、機(jī)械手等。從外形來(lái)看，它和人的手臂相似，是由一系列剛性連桿通過一系列柔性關(guān)節(jié)交替連接而成的開式鏈。這些連桿就像人的骨架，分別類似于胸、上臂和下臂，工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)相當(dāng)于人的肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)，如圖1-1所示。操作臂的前端裝有末端執(zhí)行器或相應(yīng)的工具。也常稱為手或手抓。手

13、抓是由兩個(gè)或多個(gè)手指所組成，手指可以“開”或“合”，實(shí)現(xiàn)抓取動(dòng)作和細(xì)微操作。綜上所述，裝配機(jī)器人就是指應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)線通過計(jì)算機(jī)控制能夠完成所要求的裝配任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人。</p><p>　　突1-1 工業(yè)機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.2工業(yè)機(jī)器人的分類</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人按發(fā)展歷史的演變順序可分類三類，第一代機(jī)器人、第二代機(jī)器人和第三代機(jī)

14、器人。</p><p>　　第一代機(jī)器人具有示教再現(xiàn)的功能后具有可編程N(yùn)C裝置，設(shè)有位置、速度、力等內(nèi)部信息的檢測(cè)元件（內(nèi)部傳感器）和基于這些傳感器的控制系統(tǒng)的私服機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)在工業(yè)中應(yīng)用的噴漆、搬運(yùn)、電焊機(jī)器人，大多屬于第一代機(jī)器人。</p><p>　　第二代機(jī)器人不僅具有內(nèi)部傳感器，還能利用外部傳感器探測(cè)外部環(huán)境和操作對(duì)象的有關(guān)信息，來(lái)改變行動(dòng)，進(jìn)行規(guī)劃，適應(yīng)外界的變化和干擾。第二代機(jī)器

15、人的中心技術(shù)是傳感器技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)。</p><p>　　第三代智能機(jī)器人將極大地?cái)U(kuò)展機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。智能機(jī)器人本身能夠認(rèn)識(shí)工作環(huán)境、工作對(duì)象及其狀態(tài)，他根據(jù)人給予的指令和自身認(rèn)識(shí)外界的結(jié)果，獨(dú)立地決定工作方式，由操作機(jī)構(gòu)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)，并能適應(yīng)工作環(huán)境的變化。</p><p>　　1.3工業(yè)機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　機(jī)器

16、人整機(jī)，基本上由兩部分組成，一是操作機(jī)，一是控制裝置，操作機(jī)是機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，包括： 基座、驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)單元、手臂、手腕、末端執(zhí)行器、行走機(jī)構(gòu)以及安裝在操作機(jī)上的各種感受裝置等?？刂蒲b置一般包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、司服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源裝置以及與操作者聯(lián)系的裝置等。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)單元是機(jī)器人的動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)動(dòng)力源的類別不同， 可分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 液壓驅(qū)動(dòng)和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)三類。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)在多數(shù)情況下采用直流

17、、交流司服電機(jī)， 也可采用力矩電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。</p><p>　　手臂和手腕是機(jī)器人操作機(jī)中的基本部件，它由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)組成。其結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的， 但多數(shù)機(jī)器人的手臂和手腕是由關(guān)節(jié)和桿件構(gòu)成的空間機(jī)構(gòu)， 一般有3~10 個(gè)自由度組成，工業(yè)機(jī)器人一般有3~ 6 個(gè)自由度，由于機(jī)器人具有多自由度手臂、手腕的機(jī)構(gòu)， 使操作運(yùn)動(dòng)具有通用性和靈活性， 這也是區(qū)別于一般自動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。</p>

18、<p>　　末端執(zhí)行器是機(jī)器人手腕末端機(jī)械接口所連接的直接參與作業(yè)的機(jī)構(gòu)，如夾持器，焊鉗，焊槍，噴槍或其他作業(yè)工具，傳感器等。</p><p>　　1.4裝配機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　裝配是產(chǎn)品生產(chǎn)的后續(xù)工序, 在制造業(yè)中占有重要地位, 在人力、物力、財(cái)力消耗中占有很大比例, 作為一項(xiàng)新興的工業(yè)技術(shù), 機(jī)器人裝配應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>&l

19、t;b>　　1)我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　　經(jīng)過多年來(lái)的研究與開發(fā), 我國(guó)在裝配機(jī)器人方面有了很大的進(jìn)步。目前在裝配機(jī)器人研制方面, 基本掌握了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)制造技術(shù), 解決了控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和配置、軟件設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù), 還掌握了自動(dòng)化裝配線及其周邊配套設(shè)備的全線自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù), 在基礎(chǔ)元器件方面, 諧波減速器、六軸力傳感器、運(yùn)動(dòng)控制器等也有了突破。</p>

20、<p>　　我國(guó)已研制出精密型裝配和實(shí)用型裝配機(jī)器人,如廣東吊扇電機(jī)機(jī)器人自動(dòng)裝配線, 小型電器機(jī)器人自動(dòng)裝配線, 以及自動(dòng)導(dǎo)引汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線, 精密機(jī)芯機(jī)器人自動(dòng)裝配線等機(jī)器人示范應(yīng)用工程。近幾年來(lái), 大連賢科機(jī)器人技術(shù)有限公司!與國(guó)內(nèi)5家高校、科研所合作, 開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列化模塊化直角坐標(biāo)型裝配機(jī)器人CAD 設(shè)計(jì)平臺(tái);開發(fā)出兩個(gè)系列共4 種規(guī)格的平面關(guān)節(jié)型裝配機(jī)器人; 開發(fā)出兩種類型3 個(gè)系列的直線運(yùn)動(dòng)單

21、元以及由此組成的直角坐標(biāo)型裝配機(jī)器人; 研制出基于開放式體系結(jié)構(gòu)的機(jī)器人控制器。 賢科!自主開發(fā)的裝配機(jī)器人已在家電、電子儀表、輕工等行業(yè)得到初步應(yīng)用,其質(zhì)量不亞于國(guó)外同類產(chǎn)品, 是國(guó)內(nèi)當(dāng)之無(wú)愧的最精密的裝配機(jī)器人。</p><p>　　上海交通大學(xué)研制的 精密一號(hào)裝配機(jī)器人!, 是一臺(tái)帶有多傳感器和多任務(wù)操作系統(tǒng)、可離線編程的高速、高精度、四軸SCARA 平面關(guān)節(jié)式智能精密裝配機(jī)器人。裝配機(jī)器人屬于高、精、尖的

22、機(jī)電一體化產(chǎn)品, 其自主開發(fā)一直受到國(guó)家863智能機(jī)器人主題專家們的關(guān)注, 必將取得更大的突破。</p><p><b>　　2)國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　　美、日、西歐的制造業(yè)中約40% 的勞動(dòng)力用于裝配, 西德電子工業(yè)產(chǎn)品總成本的50~ 70% 是裝配。裝配機(jī)器人是高質(zhì)量、高柔性、高效率完成自動(dòng)裝配的理想手段。所以裝配機(jī)器人得到迅速發(fā)展, 如美國(guó)工

23、業(yè)界Delph i法調(diào)查表明到2000年應(yīng)用于裝配和檢驗(yàn)的機(jī)器人銷售臺(tái)數(shù)將從1985年占工業(yè)機(jī)器人總數(shù)16%猛增到35%。日本裝配機(jī)器人的增長(zhǎng)比任何其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)器人都快, 增長(zhǎng)速度比歐洲和美國(guó)更快。日本裝配機(jī)器人的增長(zhǎng)臂人和其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)器人都快, 增長(zhǎng)速度比歐洲和美國(guó)更快。日本機(jī)器人的廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域在裝配工段, 1985年裝配機(jī)器人已達(dá)15800臺(tái), 是焊接機(jī)器人的兩倍, 成為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中應(yīng)用最多的機(jī)器人。1995 年

24、為33500 臺(tái), 產(chǎn)值為2590~ 3000 億日元, 到2004 年, 達(dá)到55000 臺(tái), 產(chǎn)值4200~ 5100億日元。這個(gè)數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他領(lǐng)域機(jī)器人的發(fā)展速度, 為世界所矚目。日本作為機(jī)器人王國(guó), 各產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的機(jī)器人總數(shù)占世界的40%。其中裝配機(jī)器人近年來(lái)異軍突起,發(fā)展迅速。據(jù)日本產(chǎn)業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì), 在1982 ~1991年的10年中, 日本用于</p><p>　　1.5裝配機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)<

25、;/p><p>　　目前機(jī)器人領(lǐng)域正在加大科研力度, 進(jìn)行裝配機(jī)器人共性技術(shù)及關(guān)鍵技術(shù)的研究, 并朝著智能化和多樣化的方向發(fā)展。主要研究?jī)?nèi)容集中在以下幾個(gè)方面:</p><p>　　1)裝配機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù): 探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料, 進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比, 同時(shí)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。</p><p>　　2)直接驅(qū)動(dòng)裝配機(jī)器人: 傳統(tǒng)機(jī)

26、器人都要通過一些減速裝置來(lái)達(dá)到降速并提高輸出力矩, 這些傳動(dòng)鏈會(huì)增加系統(tǒng)功耗、慣量、誤差等, 并降低系統(tǒng)可靠性, 為了減小關(guān)節(jié)慣性, 實(shí)現(xiàn)高速、精密、大負(fù)載及高可靠性。一種趨勢(shì)是采用高扭矩低速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　3)機(jī)器人控制技術(shù): 重點(diǎn)研究開放式, 模塊化控制系統(tǒng), 人機(jī)界面更加友好, 語(yǔ)言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化, 以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器己成為研究熱點(diǎn)。編程

27、技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外, 離線編程的實(shí)用化的完善成為研究重點(diǎn)。</p><p>　　4)多傳感器融合技術(shù): 為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性, 多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法, 特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。</p><p>　　5)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)要求更加靈巧, 控制系

28、統(tǒng)愈來(lái)愈小, 二者正朝著一體化方向發(fā)展。</p><p>　　6)機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù), 機(jī)器人半自主和自主技術(shù), 多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制, 通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng), 在有時(shí)延的情況下, 建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。升虛擬機(jī)器人技術(shù): 基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù), 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。</p><p>　　7)智能裝配機(jī)器人: 裝配機(jī)器人的

29、一個(gè)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)工作自主, 因此要利用知識(shí)規(guī)劃, 專家系統(tǒng)等人工智能研究領(lǐng)域成果, 開發(fā)出智能型自主移動(dòng)裝配機(jī)器人,能在各種裝配工作站工作。</p><p>　　8)并聯(lián)機(jī)器人: 傳統(tǒng)機(jī)器人采用連桿和關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu), 而并聯(lián)機(jī)器人具有非累積定位誤差, 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分布得到改善、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性提高、承載能力增加等優(yōu)點(diǎn), 而且其逆位置問題比較直接、奇異位置相對(duì)較少, 所以近些年來(lái)倍受重視。</p><p

30、>　　9)協(xié)作裝配機(jī)器人: 隨著裝配機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大, 對(duì)裝配機(jī)器人也提出一些新要求, 如多機(jī)器人之間的協(xié)作, 同一機(jī)器人雙臂的協(xié)作, 甚至人與機(jī)器人的協(xié)作, 這對(duì)一于重型或精密裝配任務(wù)非常重要。</p><p>　　10)多智能體(multiagent) 協(xié)調(diào)控制技術(shù): 這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域, 主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理, 感知與學(xué)習(xí)方法, 建模和規(guī)劃、群體行為控

31、制等方面進(jìn)行研究[1]。</p><p>　　1.6課題研究的意義與內(nèi)容</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展, 必將迎來(lái)裝配機(jī)器人的飛速發(fā)展。我國(guó)機(jī)器人技術(shù)雖起步較晚, 在國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目及國(guó)家863計(jì)劃的支持下也得到了一定的發(fā)展, 但與國(guó)際先進(jìn)水平還有很大差距, 目前國(guó)際機(jī)器人界都在加大科研力度,進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)及關(guān)鍵技術(shù)的研究, 并朝著智能化和多樣化

32、方向發(fā)展。因此, 發(fā)展我國(guó)的裝配機(jī)器人事業(yè)急不可待。我對(duì)于本課題的研究，通過對(duì)課題的逐步深入和研究，來(lái)完成對(duì)裝配機(jī)器人的初步設(shè)計(jì)，在這基礎(chǔ)上我還想做出一些創(chuàng)新，一方面開發(fā)一下創(chuàng)新思維，一方面在這個(gè)領(lǐng)域里做出一點(diǎn)突破，為裝配機(jī)器人事業(yè)出一份力。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我以后學(xué)習(xí)和工作也有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義：</p><p>　　1）對(duì)設(shè)計(jì)方案的思考，還有對(duì)設(shè)計(jì)中一些關(guān)鍵問題的解決，這

33、些都培養(yǎng)了我自己進(jìn)行綜合分析和提高解決實(shí)際問題的能力，從而達(dá)到鞏固、擴(kuò)大、深化所學(xué)知識(shí)的目的。</p><p>　　2）在設(shè)計(jì)中，查閱相關(guān)資料、手冊(cè)，學(xué)習(xí)這些資料中的知識(shí)要點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，從而運(yùn)用到自己的設(shè)計(jì)中。這些培養(yǎng)了我調(diào)查研究，熟悉有關(guān)技術(shù)政策，運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等工具書，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力。</p><p>　　3）通過指導(dǎo)教師地言傳身教，

34、還有自己對(duì)設(shè)計(jì)的見解，研究出一套或是多套設(shè)計(jì)方案。這樣使自己建立正確的設(shè)計(jì)思想；初步掌握解決本專業(yè)工程技術(shù)問題的方法和手段；從而使自己受到一次工程師的基本訓(xùn)練。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的主要的設(shè)計(jì)要求如下：</p><p>　　該關(guān)節(jié)型裝配機(jī)器人的設(shè)計(jì)，要求機(jī)器人結(jié)構(gòu)本體簡(jiǎn)單、輕量、低摩擦和較低的重復(fù)定位精度。對(duì)機(jī)器人的控制采用單片機(jī)的控制系統(tǒng)，利用STC89C52單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)

35、，完成對(duì)機(jī)器人的定向、定位以及手抓動(dòng)作的精確控制。要求機(jī)器人動(dòng)作迅速、便于控制。</p><p>　　第2章 裝配機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　本章對(duì)生產(chǎn)線自動(dòng)轉(zhuǎn)配機(jī)器人的工作模式、總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。結(jié)合具體的使用過程， 對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能和可靠性要求等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p

36、>　　本次設(shè)計(jì)的最終目的是在確保零件的安全搬運(yùn)的情況下，實(shí)現(xiàn)軸類零件準(zhǔn)確裝配的機(jī)器人自動(dòng)化裝配， 從而實(shí)現(xiàn)工裝配生產(chǎn)線的全自動(dòng)化。在本次設(shè)計(jì)中， 需要完成機(jī)器人各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分之間的準(zhǔn)確連接； 選擇合適的傳動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)電機(jī)， 實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的傳動(dòng)精度和運(yùn)行的平穩(wěn)性； 設(shè)計(jì)合理的末端執(zhí)行器用以完成對(duì)零件（如軸、盤等）的加持和裝配；選擇合適的減速器在保證合適傳動(dòng)比的情況下，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的緊湊。</p><p>　　

37、本設(shè)計(jì)所要解決的主要問題是：三自由度腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，腕部的傳動(dòng)方法的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；在保證結(jié)構(gòu)緊湊的情況下，各部分相互連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；各個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各件的安裝等。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)方案 </b></p><p>　　2.2.1 運(yùn)動(dòng)方案的確定</p><p>　　根據(jù)主要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)選擇運(yùn)動(dòng)形式是結(jié)構(gòu)

38、設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。常見機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式有五種：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型和SCARA 型，同一種運(yùn)動(dòng)形式為適應(yīng)不同生產(chǎn)工藝的需要，可采用不同的結(jié)構(gòu)。所選用的運(yùn)動(dòng)形式，在滿足需要的情況下，應(yīng)使自由度最少、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。</p><p>　　在以上五種運(yùn)動(dòng)形式中，關(guān)節(jié)型機(jī)器人動(dòng)作靈活，工作空間大，在作業(yè)空間內(nèi)手臂的干涉最小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，關(guān)節(jié)上相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位容易密封防塵，這些特點(diǎn)都符合裝配機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求

39、，因此，本設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方式確定為關(guān)節(jié)型。</p><p>　　圖2-1 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　關(guān)節(jié)機(jī)器人由2 個(gè)肩關(guān)節(jié)和1個(gè)肘關(guān)節(jié)進(jìn)行定位，由2個(gè)或3個(gè)腕關(guān)節(jié)進(jìn)行定向。其中，一個(gè)肩關(guān)節(jié)繞鉛直軸線旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)肩關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)仰俯。這兩個(gè)肩關(guān)節(jié)正交。肘關(guān)節(jié)平行于第二個(gè)肩關(guān)節(jié)軸線。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-1。</p><p>　　2.2.2 傳動(dòng)方式的確定</p

40、><p>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用來(lái)把驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)傳遞到關(guān)節(jié)和動(dòng)作部位。機(jī)器人中常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有： 齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、皮帶及鏈傳動(dòng)、流體傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)與凸輪傳動(dòng)。</p><p><b>　　1.齒輪傳動(dòng)</b></p><p>　　機(jī)器人中常用的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)是高轉(zhuǎn)速、小力矩的驅(qū)動(dòng)器， 而機(jī)器人通常卻要求低轉(zhuǎn)速、大力

41、矩， 因此， 常用行星齒輪機(jī)構(gòu)和諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速器來(lái)完成速度和力矩的變換和調(diào)節(jié)。此外， 由于諧波傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，重量輕、傳動(dòng)精度高、承載能力大、傳動(dòng)比大， 且具有高阻尼特性。因此， 在本次的設(shè)計(jì)中選用諧波傳動(dòng)。</p><p>　　在手抓的設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)手抓的“開”、“合”，主要的傳動(dòng)方式有齒輪齒條傳動(dòng)、平行四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)等，齒輪齒條傳動(dòng)，不僅能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)向直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，而且傳動(dòng)較為精確，結(jié)構(gòu)緊湊，便

42、于設(shè)計(jì)，所以手抓的傳動(dòng)方式選用齒輪齒條轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　2.同步帶傳動(dòng)</b></p><p>　　同步帶傳動(dòng)是機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用到的傳動(dòng)方式，同步帶也叫做同步齒形帶，帶內(nèi)側(cè)的工作面制成齒形，帶輪的輪緣表面也制成相應(yīng)的齒形帶與帶輪是靠齒的嚙合進(jìn)行傳動(dòng)的。同步帶通常以鋼絲繩作負(fù)載心層，由于鋼絲繩受載后變形極小，仍能保持帶長(zhǎng)不變，故帶與帶輪間不會(huì)產(chǎn)

43、生相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比較恒定。同步帶薄而輕，可用于高速場(chǎng)合，效率可達(dá)98%，以上同步帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)都很適合本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)要求[3]，能實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)3的準(zhǔn)確傳動(dòng)，因此，在本設(shè)計(jì)中還應(yīng)用到同步帶傳動(dòng)。</p><p>　　2.2.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇</p><p>　　驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)有伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和舵機(jī)等，其中步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。制造容易、價(jià)格低廉。它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、易于啟

44、停、正反轉(zhuǎn)和無(wú)級(jí)變速也容易實(shí)現(xiàn)。這其中動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、易于啟停、容易實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和無(wú)級(jí)變速的特點(diǎn)和適合本設(shè)計(jì)的要求。因此，本設(shè)計(jì)選用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)放的種類很多，主要按其工作原理可分為反應(yīng)式、永磁式和混合式（永磁感應(yīng)式）步進(jìn)電機(jī)。其中，混合式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上此案有永久磁鋼，可以說(shuō)是永磁式，但是從定子和轉(zhuǎn)子的導(dǎo)磁體來(lái)看，又和反應(yīng)式相似，所以是永磁式和反應(yīng)式相結(jié)合的一種形式，故稱為混

45、合式。該類電機(jī)的特點(diǎn)是輸出轉(zhuǎn)巨大、動(dòng)態(tài)性能好、步距角小、驅(qū)動(dòng)電源電流小、功耗低、性價(jià)比較高，綜合了永磁式和反應(yīng)式兩種電機(jī)的特點(diǎn)，當(dāng)繞組斷電時(shí)具有自鎖能力，本設(shè)計(jì)每個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩較小，運(yùn)用混合式這一特點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)斷電式的關(guān)節(jié)自鎖，因此，本設(shè)計(jì)選用混合式步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　第3章 裝配機(jī)器人手臂各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù)</p>&

46、lt;p>　　1）結(jié)構(gòu)形式： 關(guān)節(jié)式</p><p><b>　　2）自由度數(shù)： 6</b></p><p>　　3）驅(qū)動(dòng)方式： 混合型步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　4）大臂回轉(zhuǎn)角度：≤20°/s</p><p>　　5）小臂回轉(zhuǎn)角度：±45°</p><p>

47、　　6）手腕回轉(zhuǎn)角度：±180°</p><p>　　7）大臂長(zhǎng)度: 250mm</p><p>　　8）小臂長(zhǎng)度: 250mm</p><p>　　9）最大持重： 0.5Kg</p><p>　　10）環(huán)境溫度：0～ 50C</p><p>　　11）電源：3 相；380V/50Hz</p&

48、gt;<p>　　3.2 機(jī)器人各關(guān)節(jié)力和力矩的計(jì)算</p><p>　　上一節(jié)列出的設(shè)計(jì)參數(shù)中，裝配機(jī)器人的最大持重為0.5Kg，在加上手爪的重量和工作中的不確定因素，初步確定機(jī)器人的末端載荷重量為</p><p><b>　　即載荷 。</b></p><p>　　這里計(jì)算機(jī)器人各關(guān)節(jié)所受的力和力矩時(shí)，采用力雅克比矩陣，將廣義

49、操作力矢量通過力雅克比矩陣換算成關(guān)節(jié)力矢量，從而計(jì)算出每個(gè)關(guān)節(jié)所受的力和力矩。具體過程如下：</p><p>　　本設(shè)計(jì)仿照PUMA560機(jī)器人的雅克比建立過程[5]計(jì)算出本設(shè)計(jì)機(jī)器人的雅克比矩陣，如下：</p><p>　　, , ,以此類推。</p><p><b>　　當(dāng) ， 時(shí)，</b></p><p>　　已知

50、末端廣義力矢量 </p><p>　　式中，n為末端所受力矩。</p><p>　　設(shè) 為6關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力</p><p>　　由公式 得出驅(qū)動(dòng)力為：</p><p>　　設(shè) 為6關(guān)節(jié)所受力矩</p><p><b>　　由上式得出</b></p><p>　

51、　由此，就得出了每個(gè)關(guān)節(jié)所受的力和力矩。</p><p>　　3.3 機(jī)器人各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1關(guān)節(jié)1（腰部）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　腰部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-1所示，下方的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)諧波齒輪[6]的波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)，通過諧波齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)減速增距，輸出通過鍵連接和螺栓連接與其他部分連接，實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p>

52、<p>　　圖 3-1 關(guān)節(jié)1的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　上圖中，步進(jìn)電機(jī)用螺栓固定在電機(jī)底座上，諧波齒輪采用柔輪固定，波發(fā)生器輸入，鋼輪輸出的傳動(dòng)形式，柔輪同樣固定在電機(jī)底座上，電機(jī)與波發(fā)生器采用鍵連接實(shí)現(xiàn)徑向固定，由于電機(jī)輸出軸所受的軸向力較小，所以利用2個(gè)彈性擋圈就可以實(shí)現(xiàn)軸向固定。圖中的軸承選用的是深溝球軸承，因?yàn)檩敵鲚S基本不受軸向力。</p><p>　　彈簧。具體結(jié)

53、構(gòu)如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 手爪的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　手爪中的齒輪的設(shè)計(jì)過程如下：</p><p>　　齒條所受的力主要是夾持工件是所受的反作用力 </p><p>　　工件重力 取摩擦系數(shù) </p><p><b>　　則 </b></p>&

54、lt;p><b>　　工作載荷 </b></p><p><b>　　初定齒輪模數(shù) </b></p><p><b>　　齒數(shù) </b></p><p>　　則 設(shè)傳動(dòng)比 </p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩 </b></p>

55、<p>　　小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB 286HB，平均取為260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB 286HB，平均取為240HB。直齒傳動(dòng)。</p><p>　　齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算</p><p><b>　　初步計(jì)算小齒輪直徑</b></p><p>　　小齒輪轉(zhuǎn)矩T1=180Nmm</p

56、><p>　　齒寬系數(shù) 參照表齒輪相對(duì)于軸承的位置懸臂布置時(shí)，軟齒面接觸，Ψd=0.3-0.4，取0.35</p><p>　　解除疲勞極限 =710MPa</p><p><b>　　=580MPa</b></p><p>　　初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力[ ]

57、 </p><p>　　由公式 [ ]≈0.9 =0.9x710=639MPa</p><p>　　[ ]≈0.9 =0.9x580=522MPa</p><p>　　Ad值 取Ad=85</p><p>　　初步計(jì)算小齒輪直徑d1</p><p>　　d1 =

58、85x =7.67mm 取d1=30mm</p><p>　　初步齒寬b=Ψdd1=0.35x30=10.5mm 取b=15mm</p><p><b>　　校核計(jì)算</b></p><p>　　圓周速度：v= = =1.57m/s</p>

59、<p>　　精度等級(jí) 選8級(jí)精度</p><p>　　初選齒數(shù)z和模數(shù)m z1=20；z2=iz1=1x20=180mm</p><p>　　m=d1/z1=30/20=1.5</p><p>　　使用系數(shù)KA KA=1.5

60、</p><p>　　動(dòng)載系數(shù)Kv Kv=1.1</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù) ，先求</p><p>　　Ft= = =12N</p><p>　　= =0.6N/mm 100N/mm</p><p>　　=[1.88-3.2(

61、)]cosβ </p><p>　　=[1.88-3.2( )]=1.61</p><p>　　= = =0.89 </p><p>　　由此得 = = =1.26</p><p>　　齒向載荷分配系數(shù) </p><p>　　=A+B( ) +C·10-3b</p><p

62、>　　1.17+0.16 +0.61 10-3 15</p><p><b>　　2.42</b></p><p>　　載荷系數(shù)K K=KAKv </p><p>　　=1.5x1.1x1.26x2.42=5.49</p><p>　　彈性系數(shù)ZE

63、 ZE=189 </p><p>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH ZH=2.5</p><p>　　接觸最小安全系數(shù)SHmin SHmin=1.05</p><p>　　接觸壽命系數(shù)ZN

64、 ZN=1.2</p><p>　　許用接觸應(yīng)力[ ] [ ]= = =798MPa</p><p>　　[ ]= = =845MPa</p><p>　　驗(yàn)算 </p><p>　　=189.8x2.5x0.89x </p&

65、gt;<p><b>　　=364MPa </b></p><p>　　計(jì)算結(jié)果表明，齒輪傳動(dòng)副接觸疲勞強(qiáng)度比較合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。否則，尺寸調(diào)整后還應(yīng)再進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p><b>　　確定傳動(dòng)主要尺寸</b></p><p>　　實(shí)際分度圓直徑d 齒輪無(wú)需圓整

66、 d1=mz1=2x15=30mm</p><p>　　d2=mz2=1x30=30mm</p><p>　　中心a a= =195mm</p><p>　　齒寬b b1=20mm；b2=20mm&

67、lt;/p><p>　　齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　重合度系 =0.25+ =0.25+ =0.72</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù) =1.4</p><p>　　齒向載荷分配系 b/h=2

68、0/(2.25x2.5)=2.8</p><p><b>　　=1.28</b></p><p>　　載荷K K= =1.5x1.2x1.4x1.28=3.22</p><p>　　齒形系數(shù) =2.46</p>&

69、lt;p><b>　　=2.19</b></p><p>　　應(yīng)力修正系數(shù) =1.65</p><p><b>　　=1.8</b></p><p>　　彎曲疲勞極限 =600MPa</p

70、><p><b>　　=450MPa</b></p><p>　　彎曲最小安全系數(shù) =1.25</p><p>　　彎曲壽命系數(shù)YN YN1=0.95</p><p><b>　　YN2=0.97</

71、b></p><p>　　尺寸系數(shù)YX YX=1.0</p><p>　　許用彎曲應(yīng)力 = </p><p><b>　　= =456MPa</b></p><p><b>

72、　　= </b></p><p><b>　　= =456MPa</b></p><p>　　驗(yàn)算 </p><p>　　x2.46x1.63x0.676 </p><p><b>　　23.7MPa </b></

73、p><p><b>　　61 </b></p><p><b>　　60.5MPa </b></p><p>　　傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過載，故不做靜強(qiáng)度校核。</p><p>　　綜上可得，所選齒輪傳動(dòng)副材料尺寸合格。</p><p>　　以上有關(guān)齒輪副校核計(jì)算內(nèi)容中所用公式，圖表等均參照

74、《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第四版）</p><p>　　第4章 裝配機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 控制電路各芯片的選擇</p><p>　　1)單片機(jī) STC89C52</p><p>　　STC89C52是最常見的MCS51系列單片機(jī)，是Inter公司早期的成熟的單片機(jī)產(chǎn)品，應(yīng)用范圍涉及到各行各業(yè)[8]，下面是它的引腳圖和在本設(shè)計(jì)

75、系統(tǒng)中應(yīng)用到的接線方法。</p><p>　　圖4-1 STC89C52引腳圖</p><p>　?。?）主電源引腳Vss和Vcc</p><p><b>　?、?Vss接地</b></p><p>　　② Vcc正常操作時(shí)為+5伏電源</p><p>　?。?）外接晶振引腳XTAL1和XTAL2

76、</p><p>　?、?XTAL1為內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 </p><p>　?、?XTAL2為內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。</p><p>　?。?）控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/ ，和 /Vpp</p&

77、gt;<p>　?、?RST/VPD 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位</p><p>　　在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p><p>　?、?正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的

78、）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖，ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)LSTTL電路。 對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（ 功能）</p><p>　?、?/Vpp為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng) /Vpp為高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng) /Vpp 為低電平時(shí)，則訪問

79、外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　2) THB7128兩相混合式 步進(jìn)電機(jī)芯片式驅(qū)動(dòng)器選擇 </p><p>　　圖4-2 THB7128管腳圖</p><p>　　(1)特性：雙全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)，低導(dǎo)通電阻Ron＝0.53Ω; 最高耐壓40VDC，大電流3.3 A（峰值） ;多種細(xì)分可選（1、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/6

80、4、1/128）;自動(dòng)半流鎖定功能 ;內(nèi)置混合式衰減模式 ;內(nèi)置輸入下拉電阻 內(nèi)置溫度保護(hù)及過流保護(hù) </p><p><b>　　(2)管腳說(shuō)明: </b></p><p>　　表 4-1 THB7128 引腳表</p><p>　　(3)端子說(shuō)明：CW/CCW:電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制CW/CCW為低電平時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)CW/CCW為高電平時(shí)，電機(jī)反

81、轉(zhuǎn)；ENABLE: 使能端ENABLE端子為低電平時(shí)，輸出強(qiáng)制關(guān)斷，為高阻狀態(tài)；ENABLE重新置為高電平時(shí)，恢復(fù)輸出； VREF電流設(shè)定端，調(diào)整此端電壓即可設(shè)定驅(qū)動(dòng)電流值 Io（100%）=VREF*（1/5）*（1/Rs） Rs為NFA(B)外接檢測(cè)電阻 (例)VREF=1.5V、Rs電阻為0.3Ω時(shí)，設(shè)定電流為： Iout = (1.5V／5) ／ 0.3Ω = 1.0A 斬波頻率由OSC1端子端子-GND間連接的電容，依據(jù)下

82、面的公式設(shè)定。 Fcp = 1 ／ (Cosc1 / 10×10-6) (Hz) （例）Cosc1=100pF時(shí)，斬波頻率如下。 Fcp = 1 / (100×10-12 / 10×10-6) = 100(kHz) （電容值一般選在100PF至470PF之間，對(duì)應(yīng)的斬波頻率為100KHz至21KHz） 當(dāng)CLK輸入低于1.6HZ時(shí)，芯片的輸出電流將自動(dòng)降為正常工作電流的一半。 </p&g

83、t;<p>　　(4) THB7128衰減模式固定為混合式衰減模式，快衰和慢衰的比列為1：4 。 該IC為防止對(duì)電源或?qū)Φ囟搪穼?dǎo)致IC損壞的情況，內(nèi)置了短路保護(hù)電路，使輸出置于待機(jī)模式。檢測(cè)出輸出短路狀態(tài)時(shí)，短路檢出電路動(dòng)作，關(guān)斷一次輸出。此后，延遲一段時(shí)間（typ:256uS）之后再度輸出，如輸出仍然短路的話，將輸出固定于待機(jī)模式。由輸出短路保護(hù)電路動(dòng)作而使輸出固定于待機(jī)模式的場(chǎng)合，可給VCC一個(gè)低電平來(lái)解除鎖定。

84、</p><p>　　4.2控制電路原理圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)對(duì)控制系統(tǒng)的要求主要是對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，控制電路主要的控制原理是，單片機(jī)STC89C52的 CP口接光電隔離器上，為控制系統(tǒng)提供脈沖信號(hào)；THb7128接線如圖所示；由于需要控制的步進(jìn)電機(jī)較多，所以引腳控制設(shè)置較多;具體接線如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3控制系統(tǒng)原理圖<

85、/p><p>　　從STC89C52輸出的脈沖信號(hào)還需要經(jīng)過光電隔離電路還有功率放大電路才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，因此，控制系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)了光電隔離和功率放大電路。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們作為學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過程，這一

86、過程對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考及工作能力也是一個(gè)培養(yǎng)，同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)的水平也反映了大學(xué)教育的綜合水平。在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會(huì)參與實(shí)際工作的一次極好的演示，也是對(duì)我們自學(xué)能力和解決問題能力的一次考驗(yàn)，是學(xué)校生活與社會(huì)生活間的過渡。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我盡量的把畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)際工作有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，實(shí)踐與理論相結(jié)合。這樣更有利于自己能力的提高。</p><p>　　社會(huì)是在不斷的變化

87、、發(fā)展的，眼下社會(huì)變革迅速，對(duì)人才的要求也越來(lái)越高，要用發(fā)展的眼光看問題，要學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)創(chuàng)新，學(xué)會(huì)適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展要求。在走出校園，邁向社會(huì)之即，把握今天，才能創(chuàng)造未來(lái)，老師的熏陶和教誨，使我懂得了更多處世為人的道理，有了一定的創(chuàng)新精神和鉆研精神。</p><p>　　在三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)到了很多，這里有課本上的知識(shí)，還有很多課本上學(xué)不到的，這些都將成為我人生的一筆不菲的財(cái)富。</p>

88、<p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，最困難也是最重要的我認(rèn)為就是所謂的原始設(shè)計(jì)，就是設(shè)計(jì)靈感產(chǎn)生的階段。在這個(gè)階段中，如何讓自己快速地、準(zhǔn)確地入題是這一階段的關(guān)鍵問題。我在解決這個(gè)問題上就花費(fèi)很多時(shí)間，因?yàn)閷?duì)裝配機(jī)器人的了解程度只停留在它的外形上，至于內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)還不知道，在經(jīng)過一個(gè)月的原始設(shè)計(jì)后，機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)就設(shè)計(jì)出來(lái)了，從此以后，在向下的設(shè)計(jì)就順利多了。</p><p>　　任何事情都是一分為二的，

89、在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。最突出的一點(diǎn)就是自己對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)掌握的不牢，用到這些知識(shí)的時(shí)候還得查閱相關(guān)書籍在學(xué)習(xí)一遍；在者就是對(duì)知識(shí)綜合運(yùn)用的技巧的缺乏，對(duì)材料了解的不夠透徹，。感覺自己所學(xué)習(xí)的只是冰山一角，面對(duì)稍微復(fù)雜的東西還是沒能得心應(yīng)手，再一次體會(huì)到學(xué)無(wú)止境的意義了。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次設(shè)

90、計(jì)，我要感謝母校——哈工大華德學(xué)院，是她的辛勤培育才有了我的今天；感謝汽車工程系，是她給我提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境；而且，我要特別地感謝我的指導(dǎo)老師于連志老師，是他的耐心指導(dǎo)和諄諄教誨使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　于老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刂螌W(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作精神和誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺。同時(shí)，他在學(xué)習(xí)和生活上給予我的幫助和照顧，使我渡過了一個(gè)又一個(gè)的難關(guān)，讓我難以忘懷，感激不盡。</p&

91、gt;<p>　　感謝我的家人對(duì)我的支持和幫助。</p><p>　　感謝我的同學(xué)、朋友以及一切幫助過我的人。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 董欣勝 張傳思. 裝配機(jī)器人的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司</p><p>　　[2] 許果，王峻峰

92、，何嶺松，一種基于機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)器人技術(shù)</p><p>　　[3] 熊友倫主編.機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ).武漢：華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　[4] 太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)電教研室.數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書</p><p>　　[5] 邱宣懷主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第四版.北京：高等教育出版社.1997.7</p><p>　

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94、寧，段智敏 工業(yè)機(jī)器人，—沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2007.12</p><p>　　[10] 王連明，宋寶玉主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2005.7</p><p>　　[11] M.Taylan Das,L. Canan Dulger，Mathematical modelling, simulation and experimental verificat

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