多关节式测量机械臂研究

关节臂测量机调研报告

关节臂测量机的定义：关节臂测量机是由几根固定长度的臂通过绕互相垂直轴线转动的关节(分别称为肩、肘和腕关节)互相连接，在最后的转轴上装有探测系统的坐标测量装置。很明显它不是一个直角坐标测量系统，每个臂的转动轴或者与臂轴线垂直，或者绕臂自身轴线转动(自转)，一般用三个“-”隔开的数来表示肩、肘和腕的转动自由度，2-2-3 配置可以有a0-b0-d0-e0-f0 和a0-b0-c0-d0-e0-f0-g0 角度转动的关节臂测量机，为了适应当前情况，关节数一般小于7，目前一般为手动测量机。 工作原理：关节臂式测量机是一种新型的非正交式坐标测量机，它以角度基准取代长度基准，将若干杆件和一个测头通过旋转关节串联连接，一端固定，另一端(测头)在空间自由运动，构成一个球形测量空间。一般它由基座、6个关节、2个臂，以及测头等部分组成，该测量系统具有空间六自由度，可以方便地实现复杂工件的测量。关节臂式坐标测量机以各个关节的转角和作用臂作为测量基准，通过坐标系变换实现坐标测量。因此，数据采集系统中首要测量的参数为各个关节的转角，作用臂长通过机械结构的标定来确定。 特点：在检测空间一固定点时关节臂测量机与直角坐标系测量机完全不同，在测头确定情况下直角坐标测量机各轴的位置X，Y，Z 对固定空间点是唯一的、完全确定的；而关节臂

测量机各臂对测头测量一个固定空间点却有无穷的组合，即各臂在空间的角度和位置是无穷多、不是唯一的，因而各关节在不同角度位置的误差极大影响了对同一点的位置检测误差。由于关节臂测量机的各臂长度固定，引起误差的主要因素为各转角的误差，因此转角误差的测量和补偿对提高关节臂测量机的精度至关重要。 探测系统(测头)距各关节的距离不同，根据实验和理论推导，不同级的转角误差对测量结果的影响是不同的，越靠近基座处关节的转角误差对测量结果影响越大。 由于关节臂测量机是固定于基座上，基座的的固定方式及刚性对测量精度及重复性的影响亦不能忽略。 关节臂测量机可能有测量死角或精度特别差的区域，供应商应加以说明。 关节臂测量机是便携式的，工作环境条件变化很大，因此在验收方法中对环境条件作了特殊说明。 一般来说关节臂测量机的精度比传统的框架式三坐标测量机精度要低，精度一般为10 微米级以上，加上只能手动，所以选用时要注意应用场合。 应用领域： 汽车及其零部件制造商 汽车内饰 航空航天零部件制造商 重型设备及其零部件制造商 船舶和造船 机械制造 家具制造业 土木工程 新能源及其零部件制造商 轨道交通 适用于检测、逆向工程、快速成形、3D建模。此设备的特别功能是在扫描黑色和高反光材质时无需喷显影剂，提供了更好的表面扫描性能 坐标机精度评定标准：ISO 10360 1994年，ISO 10360 国际标准《坐标测量机的验收、检测和复检检测》开始实施。这个标准说明了坐标测量机性能检测的基本步骤。中国目前实行的测量机国家标准 GB/T16857.2-1997 《坐标计量学－第二部分：坐标测量机的性能测定》便等同于ISO相应标准。 ISO主要包含三个主要参数：长度测量最大允许示值误差(MPEE)、最大允许探测误差(MPEP)；对于扫描测量，采用最大允许扫描探测误差(MPETHP)

平面关节型机械手设计

平面关节型机械手设计 设计任务书 一、通过设计平面关节型机械手，培养综合运用所学知识，分析问题和解决问题的能力。 有关资料：上下料搬运机械手，个自由度，平面关节型；需要搬运的工件：环类零件，内孔直径；高,厚,（只能从内孔夹持工件），材料钢，将工件从一条输送线搬运到与之平行的另一条输送线上，（两输送线距离为,高度差）。 要求：设计方案和计算正确，叙述清楚，图纸符合规范。 二、图纸： .机械手机构简图 .工作空间投影图 .机械手传动原理图 .机械手装配图 .零件图 三、实习： .本校机械实验室组装各类机械手模型。 .学习工业机械人设计方面知识。 五、进度： 月日到月日实习，拟订设计方案 月日到月日机械手传动原理图 月日到月日机械手装配图

月日到月日零件图 月日到月日写说明书 引言 平面关节型机械手是应用最广泛的机械手类型之一，既可以用于实际生产，又可以用于教学实验和科学研究。用于实际生产，它能够满足装配作业内容改变频繁的要求；用于教学实验，它能够使人直观地了解机器人结构组成、动作原理等，所以开发设计和研究平面关节型机械手具有最广泛的实际意义和应用前景。其中比较突出的是美国国家半导体公司生产的可编程全数字运动控制芯片，它具有位的位置、速度和加速度寄存器，内置算法，其参数可以修改；支持实时读取和设定速度、加速度以及位置等运动参数，内置的梯形图发生器能够自动生成速度曲线，平稳地加速、减速；支持增量式光电码盘的倍频输入；芯片的主频为和。 一机械手结构 本文设计的平面关节型机械手的实物照片如图所示，其主要包括两个旋转关节（分别控制机械大臂和小臂旋转以及手抓张合）和一个移动关节（控制手腕伸缩），图为机械手简化模型。各关节均采用直流电机作为驱动装置，在机械大臂和小臂的旋转关节上还装配有增量式光电编码器，提供半闭环控制所需的反馈信号。直流电机的运动控制采用自行开发的基于和构成的多关节控制卡，并编制了能满足运动控制要求的软件，实现对机械手的速度、位置以及关节联动控制。由于机械手个关节电机的控制系统基本类似，因此在下文中，笔者将以单个关节电机为例向读者介绍平面关节型机械手的控制系统设计过程。

关节臂三坐标测量机操作规程

关节臂三坐标测量机操作规程 （ISO9001-2015/IATF16949-2016） 1.0适用范围 关节臂依靠其便携，高精度等优势，广泛用于汽车，模具，检具，航天等相关行业。 2.0操作方法 2.1 机器安装 2.1.1 打开包装箱，双手提取测量臂FaroArm,注意不要让各关节受力。 2.1.2 机器安装之前磁力底座跟安装磁力底座的位置都要擦干净，磁力底座固定好后，设备跟磁力底座接口（安装在三角架上）要用专用工具拧紧，注意扭矩适中。利用绑带绑缚测量臂，防止其自由落下而损伤关节，注意每次测量完成都要将测量臂复位绑缚好。 2.1.3 安装探针时一只手握住FaroArm末端的按钮区域；顺时针旋转探针，将探针转入FaroArm，使用12mm扳手拧紧探针转矩扳手拧紧另一端，注意扭矩适中。 2.1.4 设备连接到计算机，通过数据线、电源线、将测量机跟电脑连接，将电池安装到测量臂主机上充电，注意检查是否连接正确，打开电源后电源指示灯亮，打开电脑及测量软件界面，插入加密狗，测量软件界面显示设备连接完好。 2.2 探针校准 2.2.1 打开测量软件，在设备选项上点硬件配置图标打开设备控制面板，选中探针管理。根据需要选择3mm球探针、6mm球探针。

2.2.2 选择“探针校准器”，将其固定。 2.2.3 在测量软件界面选择校准。 2.2.4 进行探针校准。 2.3 测量 2.3.1 除了常规测量之外，对超出测量臂范围的大型工件，可以用三个“蛙跳球”进行位置移动转换测量。 2.3.2 在测量过程中不允许用力压迫探针，测量力道要均匀，测面测点尽量垂直探针，测量圆探针保护在45度的角度，减少误差。 2.3.3 每次测完步骤后测量臂复位及绑缚带绑缚，起到保护关节作用。 3.0注意事项 3.1 要注意软件界面对测量臂FaroArm关节转动极限位置的报警提示，尽量减少测量臂在接近极限的状态下测量，延长设备使用寿命 3.2 定期探针校准，在温差变化过大的情况下必须对探针进行校准在进行测量。 3.3 使用配备电源，杜绝在工作状态下将设备断电。 3.4 测量工件必须与测量臂的相对位置保持不变。 3.5 测量过程中测量员不允许带手套工作。 3.6 保证测量结果的准确性。 3.7 及时保存测量结果输出数据。 3.8 按要求发送测量报告。 3.9 做好测量工作记录。 3.10 测量完成后必须先拆卸测量臂放置到运输包装箱。 3.11 电源线、数据线检查是否有损坏。

机械臂控制系统的设计

机械臂控制系统的设计 1 引言 近年来，随着制造业在我国的高速发展，工业机器人技术也得到了迅速的发展。根据负载的大小可以将机械臂分为大型、中型、小型三类。大型机械臂主要用于搬运、码垛、装配等负载较重的场合；中小型机械臂主要用于焊接、喷漆、检测等负载较小的场合。随着国外工业机器人技术的不断发展，尤其是一些中小型机器人，它们具有体积小、质量轻、精度高、控制可靠的特点，甚至研发出更为轻巧的控制箱，可以在工作区域随时移动，这样大大方便了工作人员的操作。在工业机器人的应用中最常见的是六自由度的机械臂。它是由6个独立的旋转关节串联形成的一种工业机器人，每个关节都有各自独立的控制系统。 2机械臂硬件系统设计 2.1 机械臂构型的选择 要使机器臂的抓持器能够以准确的位置和姿态移动到给定点，这就要求机器人具有一定数量的自由度。机器臂的自由度是设计的关键参数，其数目应该与所要完成的任务相匹配。为了使安装在双轮自平衡机器人上的机械臂能够具有完善的功能，能够完成复杂的任务，将其自由度数目定为6个，这样抓持器就可以达到空间中的任意位姿，并且不会出现冗余问题。在确定自由度后，就可以合理的布置各关节来分配这些自由度了。 由于计算数值解远比封闭解费时，数值解很难用于实时控制，这样，后3个关节就确定了末端执行器的姿态，而前3个关节确定腕关节原点的位置。采用这种方法设计的机械臂可以认为是由定位结构及其后面串联的定向结构或手腕组成的。这样设计出来的机器人都具有封闭解。另外，定位结构都采用简单结构连杆转角为0或90°的形式，连杆长度可以不同，但是连杆偏距都为0，这样的结构会使推倒逆解时计算简单。 定位机构是涉及形式主要有以下几种：SCARA型机械臂，直角坐标型机械臂，圆柱坐标型机械臂，极坐标型机械臂，关节坐标型机械臂等。 SCARA机械臂是平面关节型，不能满足本文对机械臂周边3维空间任意抓取的要求；直角坐标型机械臂投影面积较大，工作空间小；极坐标方式需要线性移

多关节机械手控制系统

摘要 随着微处理器、计算机、数字通信技术的迅速发展，计算机控制已广泛的应用在各种工业控制领域，为了满足生产设备和自动化的必须有高度可靠性和灵活性的要求，可编程控制器的出现满足了这一要求，它是以微处理器为基础的通用工业装置。 可编程控制器,简称PLC，它的应用广泛，功能强大，使用方便，已成为当今工业自动化的重要支柱之一，在工业生产的所有领域中得到充分的利用。 PLC已广泛的应用在各种生产设备和生产过程自动控制过程中，PLC在其他领域，例如在民用或家用的自动化设备中的到迅速的发展。 关键词：PLC机械臂旋转传感器梯形图 目录 摘要 (1) 1.多关节机械手简介 (2) 2.多功能机械手控制系统的功能要求 (2) 3.硬件系统配置 (4) 3.1. PLC选型 (4) 3.2. PLC的I/O资源配置 (5) 4.软件系统设计 (6) 4.1. 总体流程设计 (6) 4.2. 梯形图设计 (6) 4.3. 主程序初始化梯形图 (6) 4.4. 机械手运转过程梯形图 (8) 4.5. 步进电机脉冲程序梯形图 (11) 5.总结 (13) 6.致谢 (14) 7.参考文献 (14)

多关节机械手控制系统 1.多关节机械手简介 在工业生产和其他领域的木屑工作中，人们经常那个处于高温或有毒等对人体有伤害的环境中从事重复的劳动，这样生产成本不但高，而且会危及人们的生命安全。随着工业自动化的发展、生产效率的提高和劳动强度的增大，机械手的出现使得这些问题得到很好的解决，把人们从繁重的劳动中解放出来，处理更加复杂的生产过程，既能提高产品质量，又可以使人们受到跟小的伤害。机械手一般由耐高温、耐腐蚀的材料制成，多用于恶劣的生产环境，以及要求精度较高的工作场合。 机械手的出现和发展已经使传统工业发生了根本的变化，从手工。机械式的生产跨越到自动化、智能化的生产。一般的工业机器人指的就是一个机械臂带动一个简单的夹紧机构组成，此类机器人用来完成大范围的工件转移或者加工，且不能实现精细操作的功能，同时由于传统机器人的各个不见的尺寸通常较大，其运动定位的精度就不高，所以无法进行装备及微小操作。普通机械手手抓结构多为夹钳式、托持式、吸附式等，只能用来抓握形状规则而且固定的工件，其抓握能用性非常有限。而多关节机械手则利用关节连接两个相连的杆体，即连杆，关节提供连杆之间的相对运动，在这个机构中关节多是其中一个特点，正是由于关节多，所以抓握功能远远强于传统的夹钳式等机械手。它可以完成对不同形状。不规则工件的抓握 2.多功能机械手控制系统的功能要求 传统的机械手用继电器控制，由于其线路复杂、维护困难、可靠性差等缺点，无法免租机械手的控制需求。可编程控制器（PLC）的出现使得这一问题得到解决，PLC控制，具有结构简单、控制方便、可靠性高、编程简单、功耗低和改造方便的特点。传统的机械手无法完成精确的操作工作，所以PLC控制的多关节机械手的应用逐渐广泛起来，并且能够完成动作要求精度高的工作。 在机械行业中，大部分产品的装备不是采用工人装备的形式就是采用传统的继电器控制系统，工人劳动强度大，产品质量得不到保证，同时继电器经过长期使用后，容易发生故障，维修工作量大，而且生产控制灵活性差、控制过程复杂、控制过程不易改变。在装备线上采用PLC控制可以完成精确定位的要求，提高产品质量、降低工人工作量。此外由于PLC编程简单、组合灵活、可靠性高、控制灵活度高，可根据控制流程的不同，方便的改变控制顺序来满足工艺要求。 其动作过程为：

关节臂测量设备测头校准方法

关节臂测量设备测头精度校准 关节臂测量设备测头校准分为：单点校准法、平面校准法和标准球校准法，标准球校准法和平面校准法最为常用。 单点校准测头方法 双击“CimCore Arm Utilities ”图标进入Arm Utilities软件，点击“Init”按键，机器连接后单击“Probe Calib”快捷键进入测头校准程序内。 1、在“Method”选择框内选“Single Point”； 2、在“Measure Against Nominal Data”选择框内选“No”； 3、安装待校准的测头； 4、点击“OK”进入下一界面； 5、点击“Next”下一步； 点击“Resume Measure”进行测头校准，此校准过程分前后左右四个方向，每个方向5个点，每组内每个点与点之间的夹角为20度。请见下图

测完20个点后按住中间测量键，2~5秒退出测量程序 点击“Next”按键进入下一界面 Max Error 值小于0.15点击“Yes”保存。点击“Finish”退出测头校准程序（注：Max数值越小代表测头精度越好） 平面校准测头方法 双击“CimCore Arm Utilities ”图标进入Arm Utilities软件，点击“Init”按键，机器

连接后单击“Probe Calib”快捷键进入测头校准程序内。 1、在“Method”选择框内选“Plane”； 2、在“Measure Against Nominal Data”选择框内选“Yes”； 3、安装15MM钢测头; 4、点击“OK”进入下一界面； 5、点击“Next”下一步； 点击“Next”进入下一步 点击“Start Measurements”进入测量程序(注：平面校准法是通过对比的方法来校准测头，

三关节机械臂设计

南京工业大学学士学位论文 三关节机械臂及其控制系统设计 摘要 随着科技的不断进步，机械臂特别是仿人型机械臂的发展非常迅速。其在人们的日常生活，生产中开始扮演着不可或缺的角色。本文呈现的是一种仿人型机械臂，其主要特点在与多样化，简单化，直觉化的人机交互方式。将以往复杂的主从式操作，诸如摇杆控制等，转化为简单的触摸屏操作，同时辅佐以双目机器视觉，还可以实现通过人的手势来控制机械臂动作，实现了直觉化的控制。 为了能高效稳定地控制机械臂，本设计使用了双控制系统协同作业：下位控制系统使用嵌入式系统—ARM 微处理器（S3C2440 芯片）—实现机械臂的基本动作的控制封装，包括定位算法以及运动控制等；上位控制系统是在PC 上实现的，控制软件使用VC++ 6.0 编写，主要实现机器视觉的相关运算，并将运算结果通过串口通信，传递给下位系统—ARM 微处理器，并最终转换成机械臂的动作。 整个设计过程包含了底层的驱动硬件设计：舵机的选型与控制；机械结构设计：结构设计，负载校核；控制系统电路设计；上位，下位软件的编写：舵机的控制方式—PWM 脉宽调制，点定位算法，轨迹控制算法，机器视觉算法；还编写了3 维软件进行仿真：三维的投影算法，及贴面，光照，面的排序算法；并最终制作成实物进行演示，在末端装上笔之后，能够进行简单的书写。 关键字：触摸屏机器视觉嵌入式系统运动控制

Abstract Three joint mechanical arm and its control system design Abstract As technology advances, mechanical arm especially humanoid type of mechanical arm is developing fast. This paper presents a humanoid type of mechanical arm.Its main characteristics is multiple ,simple, intuitive man-machine interactive way.Touch screen control and machine version are introduced covering for complex operation ,such as joystick control. Mechanical arm is control by daily gestures which makes it much easier to use a mechanical arm. In order to control the mechanical arm stabily, this design uses the dual control system under coordinated assignments: one control system uses embedded system – ARM microprocessor (S3C2440 chip) - realizing the basic mechanical arm movement control encapsulation, including localization algorithm and motion control, etc.;Upper control system is on the PC platform, using vc + + 6.0 for software, realizing machine vision calculation, and will transmit results through serial communication, to lower level system -the ARM microprocessor, leading to mechanical arm movements The whole design process contains rock-bottom drive hardware design: steering gear selection and control; Mechanica l structure design structure design, load checking; Control system circuit design; Superior position software: steering gear -- PWM pulse width modulation, point positioning algorithm, trajectory control algorithm, machine vision algorithms; And finally make physical for demonstration realizing writing with pen loaded. Key words: Touch screen；Machine version；embedded systems

一种取件式平面多关节机械手的研究与计算

第1章绪论 1.1 引言 工业机器人的出现和高速发展是社会、经济发展的必然，是为提高社会的生产水平和人类的生活质量，让机器人替人们干那些人们不愿干、干不了、干不好的工作。我国对于工业机器人的定义为：“一种自动化的机器，所不同的这种机器具备一些与人或者生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。 20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，如图0.2所示，这是一种主从型控制系统，主机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。 1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年，美国发明家英格伯格与德沃尔制造出世界上第一台工业机器人Unimate以来，从此工业机器人在现代化社会工业生产的环节中的占比与日俱增。同时伴随着新一轮工业革命及科技革命的到来，各国对于工业现代化都提出了更高的要求，德国提出了“工业4.0”美国提出了“先进制造业国家战略计划”，并采取多种措施“吸引制造业回流”，英国提出了“高价值制造业战略”，日本提出了“产业复兴计划”、法国提出了“新工业法国”等。中国作为全球制造业中心，更要做好充分准备，提升中国制造业的国际竞争新优势，打造中国的工业现代化、做大做强中国制造，对此，我国提出了“中国制造2025”战略。在这场全球聚焦的科技革命中，机器人由于其安全，高效，智能，高精度及稳定性必将在这场革命中发挥巨大的作用。

关节臂式坐标测量机校准装置校准方法

关节臂式坐标测量机校准装置校准方法 1.范围 本方法适用于关节臂式坐标测量机的校准。 2.引用文献 本方法引用下列文献： JJF1071--2010《国家计量校准规范编写规则》 ASME B89.4.22 关节臂式坐标测量机性能评估方法 注：使用本校准方法时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。 3.校准条件 3.1温度条件应根据受检测量臂的测量不确定度或用户约定要求确定，温度变化不应超过1.0℃/h 。 3.2各活动部分的作用应平稳可靠，无松动和卡住现象，测量轮与被测件之间无滑动。 4.校准项目及校准方法 4.1用目视和手动检查外观及各部分相互作用 4.2此处用标准球法测量 在每一次位置处，测量标准球至少5个点（4个点分布在赤道上，1个点位于球的一级）测量时，在每一位置处，将测量臂从左方摆动到右方约180°，同时旋转腕关节约90°，拟合求球心坐标。重复测量至少6次，得到6个球心坐标，单轴坐标的最大值和最小值之差的二分之一为x δ ，y δ ，z δ ，取x δ ，y δ ，z δ的最大值为测量结果。 ()()max min 2 i i x x x δ-= （1） ()()max min 2 i i y y y δ-= （2） ()()max min 2i i z z z δ-= （3）

4.3空间长度示值误差 选用两个标准球杆，短球杆长度()50%~70%i L R = ,长球杆长度 ()2=120%~150%L R R ， 为测量臂测量半径。 测量臂的球形工作范围分为4个相等的象限，球半径等于测量臂测量半径，球心为肩关节的角度编码器的中心，仪器的安装平面为赤道平面。 标准球杆的摆放姿态为水平、垂直及50°倾斜；摆放位置以赤道平面为界分高位和低位；摆放距离是指从标准球杆中心到仪器中心的距离，以50%R 为界分远近。摆放方向是指球杆或延长线与球的关系，当球杆或延长线不通过球心时表示为切向，通过球心为径向。 10个摆放位置见下两图。每次长度测量时，采集每球至少5个点（4个点分布在赤道上，1个点位于球的一级），计算球杆中心长度。

关节型机器人机械臂结构设计

本科毕业论文 关节型机器人 机械臂结构设计 姓名 学院机械工程学院 专业机械设计制造及其自动化指导教师 完成日期2012年5月

全日制本科生毕业设计（论文）承诺书 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）关节型机器人机械臂结构设计是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。 承诺人（签名）： 日期：

关节型机器人机械臂结构设计 摘要 随着现代科学技术的发展，机器人技术越来越受到广泛关注，在工业生产日益现代化的今天，机器人的使用变得越来越普及。因此，对于机器人技术的研究也变得越来越迫切，尤其是工业机器人方面。本论文针对工业机器人的工作领域特点，设计了一款拥有6个自由度的机械人，尤其针对机器人机械臂进行详细的设计，确定了其传动结构图，选择合适的电机，齿轮，液压缸，等各零部件。以及对各关节传动轴的设计和进行齿轮计算和校核完成其设计，该机器人具有刚性好，位置精度高、运行平稳的特点。 关键词：关节型机器人，6自由度，传动设计，零件计算校核

ARTICULATED ROBOT MANIPULATOR STRUCTURE DESIGN ABSTRACT With the development of modern science and technology, robotics, more and more attention in an increasingly modernized industrial production, the use of robots becoming more and more popular. Therefore, robotics has become increasingly urgent, especially industrial robots. For this area, the authors designed a robot with 6 degrees of freedom,especially for the detailed design of the robot arm,determine the transmission chart,thus select the appropriate motor,gear,hydraulic cylinder,and so on.And the design of the joint drive shaft and gear calculation and verification of completion of its design,the robot has a good rigidity,high positional accuracy and smooth run characteristics. KEYWORDS：articulated robot; 6 degrees of freedom; transmission design; parts calculation checking

一种多关节智能机械手臂控制系统设计

一种多关节智能机械手臂控制系统设计 摘要：在制造业飞速发展的今天，工厂和企业为了提高自己生产上的绩效，而且也可以在一定程度上提高产品质量，还可以提高企业整体机械自动化的程度。工业机器人和工业自动化的水平关系到一个国家整体制造业发展的水准，所以国家的制造业要想得以快速发展，就必须要意识到工业机器人和工业自动化建设的重要性。因此，本文首先概述了机械手臂的组成和工作模式；其次，根据机械手臂以上的基本理论和原理的基础上，设计一种多关节智能机械手臂控制系统，进而使得机械手臂的工作效率大大提高，智能性也逐步增强。 关键词：机械手臂；智能；控制系统；设计 前言 由于机械手臂是近现代制造业发展中出现的新型的技术形式，它的逐步发展使得企业整体的生产水平得以进一步提高，因此在这种条件下开发研制一种多关节智能机械手臂，但是这种机械手臂所要涉猎学科广泛，包括机械学、力学和计算机信息技术等，这就使得机械手臂在控制上常常出现一些不足，因此本文主要基于机械手臂的工作原理和构成，采用CAN总线对于机械手臂进行智能控制，可以使得机械手臂的控制能力大大提高。 1.概述机械手臂的组成和工作模式 1.1机械手臂的组成 机械手臂主要是由控制系统和驱动装置、执行装置组成。首先，执行装置主要由手掌和腕部、手臂等组成，主要的用来抓取一些部件和工具，而且它可以根据不同抓取物的大小和形状变换不同的方式抓取；驱动装置主要是使得手臂变换不同的形态对于抓取物进行灵活抓取；控制系统主要是利用网络和多媒体信息技术对于整个机械手臂的自由度进行控制，进而使得机械手臂的自由度进一步提升，相对于以前的点动和连续性控制效率大大提高。由于现在大多的工厂采用伺服电动和计算机信息技术进行机械手臂控制的[1]。 1.2机械手臂的工作模式 机械手臂的伺服驱动装置，主要是通过关节的驱动对于机械手的基本动作进行控制，目前机械手臂主要是采用闭环控制的原理进行控制。伺服电机的基本原理是计算主机给出的关节应该操作的位置和计算机探测到的关节应该操作之间出现的误差，该误差通过数据模型的转换和功放之后，这样可以使得机械手臂和关节操作更加精准。各种伺服电机是现在经常使用的驱动装置，由于一般伺服电机输出的速率较高，输出转矩小，但是关节带动的力度和转速不足，但是力矩却较大。因此，在电机与负载间需要一种优质的驱动装置，使得转矩和转速在一定意义上达成一致。

多关节工业机械手PLC控制系统设计()

摘要：随着社会和科学技术的发展，工业生产的操作方式也发生着革命性的变化，从手工作坊式的劳动，逐渐演变成自动化、智能化的生产方式，人类也逐渐无法完成某些生产过程，所以为了适应生产的需要 出现了特殊的生产工具——机械手。与此同时也出现了一些新的生产活动，在这些生产活动中，有些是属于高 危险的，对人体伤害较大，有些领域不适宜人类工作，机械手则正好适应这类工作。 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程 度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并 且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 机械手是模仿着人手部的部分动作，按照给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。本文对多关节工业液压机械手的结构进行了详细研究。关键词：三自由度，机械手，PLC 系统 Abstract ：As society and the development of science and technology ，Industrial production operation mode has also undergone a revolutionary change, from manual mill of labor, gradually evolved into automatic and intelligent mode of production and human also gradually unable to complete some production process, so in order to adapt to the needs of the production of the appeared special production tools - manipulator.Meanwhile also appeared a few new production activities in these production activities, some are belong to high risk, to human body harm is larger, some areas not suitable for human work is just, manipulator to meet this kind of work. In today's large-scale manufacturers, enterprises to improve production efficiency and ensure product quality, universal attention production process automation degree, industrial robots as an important member of automatic production line, gradually the enterprise recognizes and adopted. Industrial robot technology level and USES degree in a certain extent reflect a nation industrial automation level, at present, the industrial robot main bearing welding, spraying, handling and stacking repeatability and the intensity of labor etc greatly, work normally take the reappearance of the demonstration teaching way. Manipulator is imitating the people hand movement, according to a given part of the program, track and requests to realize the acquirement, handling and operation of automatic mechanical device. In this paper, three doff industrial hydraulic structure of the manipulator are studied. Keywords: three doff, manipulator, PLC system

三关节机械臂设计

三关节机械臂及其控制系统设计 摘要 随着科技的不断进步，机械臂特别是仿人型机械臂的发展非常迅速。其在人们的日常生活，生产中开始扮演着不可或缺的角色。本文呈现的是一种仿人型机械臂，其主要特点在与多样化，简单化，直觉化的人机交互方式。将以往复杂的主从式操作，诸如摇杆控制等，转化为简单的触摸屏操作，同时辅佐以双目机器视觉，还可以实现通过人的手势来控制机械臂动作，实现了直觉化的控制。 为了能高效稳定地控制机械臂，本设计使用了双控制系统协同作业：下位控制系统使用嵌入式系统—ARM 微处理器（S3C2440 芯片）—实现机械臂的基本动作的控制封装，包括定位算法以及运动控制等；上位控制系统是在PC 上实现的，控制软件使用VC++ 6.0 编写，主要实现机器视觉的相关运算，并将运算结果通过串口通信，传递给下位系统—ARM 微处理器，并最终转换成机械臂的动作。 整个设计过程包含了底层的驱动硬件设计：舵机的选型与控制；机械结构设计：结构设计，负载校核；控制系统电路设计；上位，下位软件的编写：舵机的控制方式—PWM 脉宽调制，点定位算法，轨迹控制算法，机器视觉算法；还编写了3 维软件进行仿真：三维的投影算法，及贴面，光照，面的排序算法；并最终制作成实物进行演示，在末端装上笔之后，能够进行简单的书写。 关键字：触摸屏机器视觉嵌入式系统运动控制

. Three joint mechanical arm and its control system design Abstract As technology advances, mechanical arm especially humanoid type of mechanical arm is developing fast. This paper presents a humanoid type of mechanical arm.Its main characteristics is multiple ,simple, intuitive man-machine interactive way.Touch screen control and machine version are introduced covering for complex operation ,such as joystick control. Mechanical arm is control by daily gestures which makes it much easier to use a mechanical arm. In order to control the mechanical arm stabily, this design uses the dual control system under coordinated assignments: one control system uses embedded system – ARM microprocessor (S3C2440 chip) - realizing the basic mechanical arm movement control encapsulation, including localization algorithm and motion control, etc.;Upper control system is on the PC platform, using vc + + 6.0 for software, realizing machine vision calculation, and will transmit results through serial communication, to lower level system -the ARM microprocessor, leading to mechanical arm movements The whole design process contains rock-bottom drive hardware design: steering gear selection and control; Mechanica l structure design structure design, load checking; Control system circuit design; Superior position software: steering gear -- PWM pulse width modulation, point positioning algorithm, trajectory control algorithm, machine vision algorithms; And finally make physical for demonstration realizing writing with pen loaded. Key words: Touch screen；Machine version；embedded systems

多关节机械臂运动控制中的重力因素分析

1 双关节旋转空间机械臂动力学模型 γ 均表示作用在机械臂关节处的控制力矩； 2 均表示机械臂两连杆转动时经过的角度； 示机械臂两连杆的质量；l和l均表示机械臂两连杆的长度。 空间机械臂的运动控制设计 空间机械臂的动力学设计。结合图 间机械臂的动力学模型，得出空间机械臂两连杆的质心向量表达式为： 轴上的单位向量。设定空间其中，（i=1，2）表示X i i T，由此可以推断机械臂相邻两连杆的旋转变换矩阵为 i+1 出位于连杆i上的力平衡方程式如下： i F =i f i-i+1i T i+1f i+1 i 由于该空间机械臂系统的机械手末端不受外力作用，

96 Computer CD Software and Applications M （θ）表示惯性矩阵；V （θ， 哥氏力及离心力矩阵；G （θ）表示重力载荷向量矩阵；（θ， 个关节的重力载荷向量矩阵的表达式为：结合上述机械臂动力学模型来看，当我们对机械臂的轨迹跟踪进行控制时，若θ为常值，那么轨迹跟踪控制的 e=θd -θ其中， （θ）表示重力载荷向量矩阵的估算值。此时应分地面装调阶段和空间应用阶段两种情况讨论：参考文献： [1]郝峰.空间机械臂回转臂式微重力模拟装置研究[D].哈尔滨工业大学,2010,06,01. [2]陈钢,张龙,贾庆轩,孙汉旭.基于主任务零空间的空间机械臂重复运动规划[J].宇航学报,2013,08(01). 作者简介：孙承志（1975－），男，江苏赣榆人，讲师，硕士，主要研究方向：智能检测、目标识别与跟踪、运动控制等。作者单位：三江学院电气与自动化工程学院，南京 210012 ， ， 另外，在期望位置方面，θ 图a 1号关节的控制输入 图b 2号关节的控制输入图2 空间机械臂各关节的控制力矩仿真曲线图图a 1号关节位置跟踪输出 图b 2号关节的位置跟踪输出 图3 空间机械臂各关节跟踪输出仿真曲线图

关节型机器人机械臂结构设计

《认识平行四边形》说课稿 大家好!今天我要为大家讲的课题是《认识平行四边形》。首先，我对本节教材进行简单分析: 一、说教材 1、教材地位分析 《认识平行四边形》是义务教育课程标准实验教科书（苏教版）数学四年级下册的内容，是“平行四边形和梯形”的第一课时。这节课是在学生已经直观认识平行四边形，初步掌握了长方形、正方形的特征及垂直概念的基础上，通过一系列的探究实践活动继续认识平行四边形的特性、底和高，为以后学习平行四边形面积打基础，有利于提高学生动手能力，增强创新意识，进一步发展学生对“空间与图形”的学习兴趣。 2、教学目标 根据上述教材分析，考虑到学生已有的认知结构心理特征，我将本课的教学目标定为以下几点： 知识目标：使学生在图形具体的活动中认识平行四边形，知道它的基本特征；能正确判断平行四边形；认识平行四边形的底和高，能正确测量和画出它的高。 能力目标：使学生在观察、操作、比较、判断等活动中，经历探索平行四边形的基本特征的过程，进一步积累认识图形的经验，发展空间观念。 情感目标：使学生体会平行四边形在生活中的广泛应用，培养数学应用意识，增强认识平面图形的兴趣。 3、重点，难点 本着课程标准，在吃透教材的基础上，我确立了如下的教学重点、难点： 重点：掌握平行四边形的特征；认识平行四边形的底和高；会测量平行四边形底所对应的高。 难点：会画平行四边形底所对应的高。 二、说教法 新课标指出教无定法，贵在得法，就是教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。因此本节课，我将以学生为主体，发挥教师的组织、引导与合作的作用，运用以下教法组织教学： 1 1、直观演示法。 凡是需要知道的事物，都要通过事物本身来进行教学，由于小学阶段的学生的逻辑思维仍须以具体形象为支柱，所以在教学中我选用了长方形框架教具演示长方形渐变为平行四边形的过程、用各种生活中常见的图片使学生感知平行四边形。这样不仅把数学的抽象概念形象化了，而且还发展了学生的观察能力和思维能力。 2、活动体验法。 《课标》指出：“学生是数学学习的主人，教师是数学学习的组织者、引导者与合作者。”学生只有亲身经历知识的形成，才能真正理解知识和运用知识。在本节课中，通过“感知-猜想－操作－测量－演示－验证－结论”等一系列“做数学”的活动，让学生在体验中学会探究、学会创造。既锻炼了学生的动手操作能力，也使学生在学到数学知识的同时还体验到了成功的喜悦。 三、说学法