面向注塑機械的四自由度機械臂研制.pdf

1、隨著我國注塑機產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對注塑機的自動化程度要求越來越高，現(xiàn)代化的注塑機都開始配備機械手。目前，注塑機械手都是針對臥式注塑機開發(fā)的，很難被用于立式注塑機；此外，注塑機開模周期變短對注塑機機械手的響應(yīng)速度和定位精度提出了更高的要求。傳統(tǒng)注塑機械手多采用氣壓或直流伺服驅(qū)動。氣壓驅(qū)動速度快，但運動平穩(wěn)性差，定位精度低；直流伺服調(diào)速性能好且定位精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。交流伺服作為一種日漸成熟的驅(qū)動技術(shù)，其最突出特點就是快速響應(yīng)和精確定位，且體

2、積小、結(jié)構(gòu)簡單，被廣泛用于機器人及醫(yī)療器械等需要快速精確定位的場合。
　　考慮到上述現(xiàn)狀，本課題定位于為立式注塑機研制一款采用交流伺服驅(qū)動的注塑機機械臂，使其能夠快速精確定位，滿足立式注塑機的工作需求。課題中，注塑機械臂系統(tǒng)主要包括機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。
　　在機械系統(tǒng)方面，本文首先對機械臂的機械本體結(jié)構(gòu)及關(guān)節(jié)傳動系統(tǒng)進行設(shè)計，在對整體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化分析后試制了物理樣機。其次，利用MATLAB對機械臂的運動學進行分析，建

3、立機械臂關(guān)節(jié)變量（位置及速度）與末端執(zhí)行機構(gòu)變量（位置及速度）之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上確定出機械臂的工作空間。
　　在控制系統(tǒng)方面，課題采用永磁同步電機作為關(guān)節(jié)驅(qū)動電機，對關(guān)節(jié)交流伺服系統(tǒng)的硬件控制電路進行設(shè)計。同時，以PID控制策略和磁場定向空間矢量控制策略為基礎(chǔ)，對關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的控制算法進行研究，實現(xiàn)了關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)中機械環(huán)和電流環(huán)的同周期控制，提高關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度和定位精度。
　　最后，對整個機械臂系統(tǒng)進行了組裝和調(diào)