2019年-机械臂的研制 培训课件-PPT课件-PPT精选文档
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机械臂结构设计原理ppt (1)
1、槽钢的型号与高度尺寸 h有关，如：10号槽钢即指 其高度尺为100mm。 2、其它参数如截面积、单 位长度的理论质量、截面 静力矩等可查相应的设计 手册。
3、导向性能好，定位精度高：
为防止手臂在直线运动中，沿运动轴 线发生相对转动，应设置导向装置。 同时要采用一定形式的缓冲措施。
4．重量轻、转动惯量小：
电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4
肘关节摆动：
电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
肩关节的摆动：
电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
关节型机器人传动 系统图：
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
2．手臂的回转运动机构
常见方式：
常见的有齿轮传动机构，链轮传动机构，活塞及连 杆传动机构等。
曲柄滑块机构：
假设滑块是主动件，当滑块沿一定的导轨移动时， 可以推动曲柄做摆动或圆周运动。
典型机构：
液压缸—连杆回转机构： 齿轮驱动回转机构：
平面四杆机构图例：
双曲柄机构
平面四杆机构
双摇杆机构
各运动的协调： 称为5轴关节型机器人。
五轴关节型机器人手臂运动图例（1）：
偏转 肘转
俯仰
肩转
腰转
腰转姿态
五轴关节型机器人手臂运动图例（2）：
肩关节、肘关节与手腕的协调
3．关节型机械臂的结构（2）
各运动的实现：
腕部的旋转：
电机M5→减速器R5→链轮副C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
腕部俯仰：
肘关节局部图例：
电机M3→两级同步带传动B3、 B3′→减速器R3→肘关节摆动n3
3、导向性能好，定位精度高：
为防止手臂在直线运动中，沿运动轴 线发生相对转动，应设置导向装置。 同时要采用一定形式的缓冲措施。
4．重量轻、转动惯量小：
电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4
肘关节摆动：
电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
肩关节的摆动：
电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
关节型机器人传动 系统图：
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
2．手臂的回转运动机构
常见方式：
常见的有齿轮传动机构，链轮传动机构，活塞及连 杆传动机构等。
曲柄滑块机构：
假设滑块是主动件，当滑块沿一定的导轨移动时， 可以推动曲柄做摆动或圆周运动。
典型机构：
液压缸—连杆回转机构： 齿轮驱动回转机构：
平面四杆机构图例：
双曲柄机构
平面四杆机构
双摇杆机构
各运动的协调： 称为5轴关节型机器人。
五轴关节型机器人手臂运动图例（1）：
偏转 肘转
俯仰
肩转
腰转
腰转姿态
五轴关节型机器人手臂运动图例（2）：
肩关节、肘关节与手腕的协调
3．关节型机械臂的结构（2）
各运动的实现：
腕部的旋转：
电机M5→减速器R5→链轮副C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
腕部俯仰：
肘关节局部图例：
电机M3→两级同步带传动B3、 B3′→减速器R3→肘关节摆动n3
机械臂结构设计原理1 (1)PPT课件
腕部俯仰：
电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4
肘关节摆动：
电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
肩关节的摆动：
电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
可编辑课件
28
关节型机器人传动 系统图：
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
可编辑课件
12
3．关节型：
由动力型旋转关节 和前、下两臂组成。 关节型机器人以臂 部各相邻部件的相 对角位移为运动坐 标。动作灵活，所 占空间小，工作范 围大，能在狭窄空 间内饶过各种障碍 物。
可编辑课件
13
4．极坐标型：
臂部由两个转动 副和一个移动副 组成。产生沿手 臂轴X的直线移 动，绕基座轴Y 的转动和绕关节 轴Z的摆动。其 手臂可作绕Z轴 的俯仰运动，能 抓取地面上的物 体。
腕部俯仰局部图例：
电机M4→减速器R4→链轮副 C4→俯仰运动n4
肩关节局部图例：
电机M2→同步带传 动B2→减速器R2→肩 关节摆动n2
四、机械臂的控制
可编辑课件
33
1、伺服系统的分类：
液压伺服系统：
机械臂各关节的运动通常由液压伺服阀 控制液压缸实现。
电动伺服系统：
机械臂各关节的运动通常由步进电机或 直流电机驱动。
可编辑课件
16
油缸—齿条机构图例：
可编辑课件
17
油缸驱动的手臂伸缩运动结构图例：
特点： 工作行程长，抓重大， 适合于抓举工件形状不 规则、有偏转力矩的场 合。
可编辑课件
18
电机驱动丝杆螺母直线运动结构图例：
可编辑课件
电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4
肘关节摆动：
电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
肩关节的摆动：
电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
可编辑课件
28
关节型机器人传动 系统图：
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
可编辑课件
12
3．关节型：
由动力型旋转关节 和前、下两臂组成。 关节型机器人以臂 部各相邻部件的相 对角位移为运动坐 标。动作灵活，所 占空间小，工作范 围大，能在狭窄空 间内饶过各种障碍 物。
可编辑课件
13
4．极坐标型：
臂部由两个转动 副和一个移动副 组成。产生沿手 臂轴X的直线移 动，绕基座轴Y 的转动和绕关节 轴Z的摆动。其 手臂可作绕Z轴 的俯仰运动，能 抓取地面上的物 体。
腕部俯仰局部图例：
电机M4→减速器R4→链轮副 C4→俯仰运动n4
肩关节局部图例：
电机M2→同步带传 动B2→减速器R2→肩 关节摆动n2
四、机械臂的控制
可编辑课件
33
1、伺服系统的分类：
液压伺服系统：
机械臂各关节的运动通常由液压伺服阀 控制液压缸实现。
电动伺服系统：
机械臂各关节的运动通常由步进电机或 直流电机驱动。
可编辑课件
16
油缸—齿条机构图例：
可编辑课件
17
油缸驱动的手臂伸缩运动结构图例：
特点： 工作行程长，抓重大， 适合于抓举工件形状不 规则、有偏转力矩的场 合。
可编辑课件
18
电机驱动丝杆螺母直线运动结构图例：
可编辑课件
机械臂结构设计原理ppt
4．极坐标型：
臂部由两个转动 副和一个移动副 组成。产生沿手 臂轴X的直线移 动，绕基座轴Y 的转动和绕关节 轴Z的摆动。其 手臂可作绕Z轴 的俯仰运动，能 抓取地面上的物 体。
三、典型机械臂结构
1．手臂直线运动机构
常见方式：
行程小时：采用油缸或汽缸直接驱动； 当行程较大时：可采用 油缸 或汽缸驱动 齿条传动的倍增机构或采用步进电机或 伺服电机驱动，并通过丝杆螺母来转换 为直线运动。 油缸驱动的手臂伸缩运动结构 电机驱动的丝杆螺母直线运动结构
2．圆柱坐标型：
臂部由一个转 动副和两个移 动副组成。相 对来说，所占 空间较小，工 作范围较大， 应用较广泛。
3．关节型：
由动力型旋转关节 和前、下两臂组成。 关节型机器人以臂 部各相邻部件的相 对角位移为运动坐 标。动作灵活，所 占空间小，工作范 围大，能在狭窄空 间内饶过各种障碍 物。
典型结构：
油缸—齿条机构图例：
油缸驱动的手臂伸缩运动结构图例：
特点： 工作行程长，抓重大， 适合于抓举工件形状不 规则、有偏转力矩的场 合。
电机驱动丝杆螺母直线运动结构图例：
2．手臂的回转运动机构
常见方式：
常见的有齿轮传动机构，链轮传动机构，活塞及连 杆传动机构等。 假设滑块是主动件，当滑块沿一定的导轨移动时， 可以推动曲柄做摆动或圆周运动。 液压缸—连杆回转机构： 齿轮驱动回转机构：
3．关节型机械臂的结构（1）
存在的运动型式：
机身的旋转运动； 肩关节和肘关节的摆动； 腕关节的俯仰和旋转运动；
各运动的协调： 称为5轴关节型机器人。
机械臂结构设计原理ppt
3．关节型机械臂的结构（1）
存在的运动型式：
机身的旋转运动； 肩关节和肘关节的摆动； 腕关节的俯仰和旋转运动；
各运动的协调： 称为5轴关节型机器人。
五轴关节型机器人手臂运动图例（1）：
俯仰 偏转 肘转
肩转
腰转
腰转姿态
五轴关节型机器人手臂运动图例（2）：
肩关节、肘关节与手腕的协调
3．关节型机械臂的结构（2）
5．合理设计与腕部和机身的连接部位：
臂部的安装形式和位置不仅关系到机 器人的强度、刚度和承载能力，而且 还直接影响到机器人的外观。
二、机械臂的运动形式
1．直角坐标型：
臂部由三个相互 正交的移动副组 成。带动腕部分 别沿 X 、 Y 、 Z 三 个坐标轴的方向 作直线移动。结 构简单，运动位 置精度高。但所 占空间较大，工 作范围相对较小。
2．圆柱坐标型：
臂部由一个转 动副和两个移 动副组成。相 对来说，所占 空间较小，工 作范围较大， 应用较广泛。
3．关节型：
由动力型旋转关节 和前、下两臂组成。 关节型机器人以臂 部各相邻部件的相 对角位移为运动坐 标。动作灵活，所 占空间小，工作范 围大，能在狭窄空 间内饶过各种障碍 物。
工字钢（GB706-88）：
1、工字钢的型号与高度尺 寸h有关，如：10号工字钢 即指其高度尺寸为100mm。 2、其它参数如截面积、单 位长度的理论质量、截面静 力矩等可查相应的设计手册。 3（GB707-88）
1、槽钢的型号与高度尺寸 h有关，如：10号槽钢即指 其高度尺为100mm。
各运动的实现：
腕部的旋转：
电机M5→减速器R5→链轮副C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5 电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4 电机M3→两级同步带传动 B3 、B3′→ 减速器 R3→肘关节摆动 n3 电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
机械手臂教材ppt课件
三、机器手臂的组成
手臂由以下几部分组成： （1）运动元件。如油缸、气缸、齿条、凸轮等是驱
动手臂运动的部件。 （2）导向装置。是保证手臂的正确方面及承受由于
工件的重量所产生的弯曲和扭转的力矩。 （3）手臂。起着连接和承受外力的作用。手臂上的
零部件，如油缸、导向杆、控制件等都安装在手臂上。 此外，根据机械来自运动和工作的要求，如管路、冷却
多轴机械手臂研发方面，多轴式机械手臂广泛应用于汽车製造 商、汽车零组件与电子相关产业。机械手臂可以提昇产品技术 与品质，而这些初期工作大多可以藉由机械手臂来完成。
近年来，各先进国家为了提昇台机器人的技术水准，都会推广 机器人产业与创立相关联盟，并且特别针对工业以外的领域进 行推广，例如：医疗、服务、生活方面…等。
机械手臂教材
目录
一、演进与发展 二、种类与原理
三、组成 四、应用于发展
一.演进与发展
1921年捷克科幻作家卡雷尔·恰佩克的《罗素姆的万 能机器人》最早出现机器人。 1956年第一台专门应用于产业生产使用的机械手臂 则是由具有「机械手臂之父」之称的约瑟夫·恩格伯 格（Joseph F. Engelberger）所发明的。利用乔治·迪 沃尔（George Devol）所授权的专利技术，研发出第 一台工业用机械手臂，名为「Unimate」。
装置、行程定位装置和自动检测装置等，一般也都装 在手臂上。所以手臂的结构、工作范围、承载能力和 动作精度都直接影响机械手的工作性能。
四、应用与发展
机械手臂在产业自动化的应用已经相当广泛，主要是使用于人 工无法进行或者会耗费较多时间来做的工作，机械手臂在精度 与耐用性上可以减少许人为的不可预知问题。
乔治·迪沃尔
1963年日本不二輸送机工业株式会社制造出专门 使用在栈板装载（Palletizing）的机械手臂，研发出 针对栈板专用的搬运工具。 1973年德国库卡机器人集团（KUKA Robot Group） 就研发出第一台采用机电驱动的6轴机械手臂。
机械臂结构设计原理ppt
机械臂结构设计的基本原理
机械臂结构设计的基本原理包括运动学原理、力学原理和控制原理，通过优化设计来实现机械臂的高效运动。
机械臂结构设计的要素和考虑因素
载荷要素
根据应用需求确定机械臂的最大负载，确保结 构设计满足承载要求。
结构刚度
设计合适的结构来提高机械臂的刚度，提高运 动精度和控制性能。
工作空间
材料科学
采用新材料和工艺，提高机械 臂的轻量化和强度，改善整体 性能。
机械臂末端执行器设计和选择 的重要性
机械臂末端执行器是机械臂的关键组件，不同的执行器设计和选择会直接影 响机械臂的运动灵活性和工作效率。
机械臂结构设计的案例分析
工业自动化
通过合理的结构设计实现工业生 产线的自动化作业，提高生产效 率和品质。
考虑机械臂的活动范围和工作空间限制，确保 能够完成所需的各种任务。
安全因素
考虑机械臂运动过程中的安全性，确保不会对 人员和周围环境造成伤害。
机械臂结构设计的常见方法和技术
仿生设计
根据生物学原理，借鉴生物形 态和结构设计机械臂，提高机 械臂的柔顺性和适应性。
优化算法
使用优化算法来优化机械臂结 构设计，提高机械臂的性能和 效能。
医疗手术
精确的机械臂结构设计可用于辅 助医生进行精细的手术操作，提 高手术安全性和精准度。
物流业，自动完成物品的搬运和仓 储操作，提高效率和减少人力成 本。
机械臂结构设计的发展趋势和 前景
未来的机械臂结构设计将不断优化，包括更高的精度、更灵活的结构、更高 的负载能力和更智能的控制系统，为各行业带来更广泛的应用。
机械臂结构设计原理ppt
本演示文稿将介绍机械臂的定义、应用、基本原理、要素、常见方法、技术 和末端执行器的重要性。之后，通过案例分析展示机械臂结构设计的具体步 骤。最后，我们将探讨机械臂结构设计的发展趋势和前景。
《机器人手臂》PPT课件
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五轴关节型机器人手臂运动图例（1）：
偏转 肘转
俯仰
肩转
腰转
腰转姿态
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五轴关节型机器人手臂运动图例（2）：
肩关节、肘关节与手腕的协调
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5．关节型机械臂的结构（2）
各运动的实现：
腕部的旋转：
电转机运M动5n→5 减速器R5→链轮副C5→锥齿轮副G5→旋 腕部俯仰：
电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4 肘关节摆动：
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工字钢（GB706-88）：
1、工字钢的型号与高度尺 寸h有关，如：10号工字钢 即指其高度尺寸为100mm。
2、其它参数如截面积、单 位长度的理论质量、截面静 力矩等可查相应的设计手册。
3、工字钢的长度按长度系 列购买。如：5~19m。
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工字钢
工字钢也称钢梁，是截面为工字形的长 条钢材。其规格以腰高( h)*腿宽(b)*腰 厚(d)的毫数表示，如“工160*88*6”， 即表示腰高为160毫米，腿宽为88毫米， 腰厚为6毫米的工字钢。工字钢的规格也 可用型号表示，型号表示腰高的厘米数， 如工16#。
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丝杆螺母传动手臂升降机构
P47 图2.41
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3．手臂俯仰运动机构
机器人手臂的俯仰运动一般采用活塞油 (气)缸与连杆机构联用来实现。手臂的 俯仰运动用的活塞缸位于手臂的下方, 其活塞杆和手臂用铰链连接, 缸体采用 尾部耳环或中部销轴等方式与立柱联接, 如图2.42、图2.43所示。此外,还有采用 无杆活塞缸驱动齿轮齿条或四连杆机构 实现手臂的俯仰运动。
电关节机摆M3动→n两3 级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘 肩关节的摆动：
机械臂的研制 培训课件
机械臂的研制培训系统结构上位机pc步进电机步进电机驱动遥控无线数传模块伺服电机控制下位机avrmcu伺服电机障碍物检测模限位控制模块语音录放模块机械臂的研制培训控制部分采用上位机pc与下位avrmcu结合的控制方式遥控控制机械臂的研制培训下位mcu采用srwf1a型无线数传的ttl电平接收方式上位pc机采用rs232与srwf1a型无线数传模块相接机械臂的研制培训10可视化用户界面
需要 执行 的控 制信 息
信 号 隔 离
对主 控无 安全 隐患 前后 隔离
电机 执行 机构
机 械 传 动
机 械 动 作
*信号调理与信号隔离
机械部分
四个自由度上采用 不同的解决方案： 上下、伸缩自由度： 导规＋电机传动 左右摆动自由度： 整体平台沿轴转动 抓放自由度：钢丝连 杆推拉实现张闭
设计经过
• 随着科学技术的进步，新技术不断涌现，出于学习目标的 学生自主机器人项目也随之有了新的挑战。 • 希望有兴趣的同学加入
感谢
• 指导老师：裴东 王全州 • 热心参与的低年级同学 • 合作搭档 • 所有帮助过我们的人们
技术特点一：控制系统
• 控制部分采用上位 机（ＰＣ）与下位 机 （ＡＶＲ ＭＣＵ）结合的控 制方式 • 遥控控制
远程控制：上位PC机与下位MCU的通信接口
• 下位MCU采用SRWF-1A型无线数传的TTL电平接 收方式 • 上位PC机采用RS-232与SRWF-1A型无线数传模 块相接
可视化用户界面：上位机发送设计
机械臂的研制
指导教师：裴 东
作者：谢超成
王全州
常元军
前言
• 机械臂项目作为学生机器人兴趣组的一个重要 组成部分，有着长期的、分层次的发展计划， 我们本次的研究已属第二阶段。 • 本次机械臂的研究是在去年仿生机械臂的基础 上进一步发展而来的，相比去年的仿生臂有了 较大的改进，主要体现在进一步向工业化、实 用化靠拢。
需要 执行 的控 制信 息
信 号 隔 离
对主 控无 安全 隐患 前后 隔离
电机 执行 机构
机 械 传 动
机 械 动 作
*信号调理与信号隔离
机械部分
四个自由度上采用 不同的解决方案： 上下、伸缩自由度： 导规＋电机传动 左右摆动自由度： 整体平台沿轴转动 抓放自由度：钢丝连 杆推拉实现张闭
设计经过
• 随着科学技术的进步，新技术不断涌现，出于学习目标的 学生自主机器人项目也随之有了新的挑战。 • 希望有兴趣的同学加入
感谢
• 指导老师：裴东 王全州 • 热心参与的低年级同学 • 合作搭档 • 所有帮助过我们的人们
技术特点一：控制系统
• 控制部分采用上位 机（ＰＣ）与下位 机 （ＡＶＲ ＭＣＵ）结合的控 制方式 • 遥控控制
远程控制：上位PC机与下位MCU的通信接口
• 下位MCU采用SRWF-1A型无线数传的TTL电平接 收方式 • 上位PC机采用RS-232与SRWF-1A型无线数传模 块相接
可视化用户界面：上位机发送设计
机械臂的研制
指导教师：裴 东
作者：谢超成
王全州
常元军
前言
• 机械臂项目作为学生机器人兴趣组的一个重要 组成部分，有着长期的、分层次的发展计划， 我们本次的研究已属第二阶段。 • 本次机械臂的研究是在去年仿生机械臂的基础 上进一步发展而来的，相比去年的仿生臂有了 较大的改进，主要体现在进一步向工业化、实 用化靠拢。
机械臂结构 ppt课件
PPT课件
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油缸—齿条机构图例：
PPT课件
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油缸驱动的手臂伸缩运动结构图例：
特点： 工作行程长，抓重大， 适合于抓举工件形状不 规则、有偏转力矩的场 合。
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电机驱动丝杆螺母直线运动结构图例：
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2．手臂的回转运动机构
常见方式：
常见的有齿轮传动机构，链轮传动机构，活塞及连 杆传动机构等。
PPT课件
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4．重量轻、转动惯量小：
为提高机器人的运动速度，要尽量减 少臂部运动部分的重量，以减少整个 手臂对回转轴的转动惯量。
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5．合理设计与腕部和机身的连接部位：
臂部的安装形式和位置不仅关系到机 器人的强度、刚度和承载能力，而且 还直接影响到机器人的外观。
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二、机械臂的运动形式
大，空心管的弯曲刚度和扭转刚度都 比实心轴大得多。
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工字钢（GB706-88）：
1、工字钢的型号与高度尺 寸h有关，如：10号工字钢 即指其高度尺寸为100mm。
2、其它参数如截面积、单 位长度的理论质量、截面静 力矩等可查相应的设计手册。
3、工字钢的长度按长度系 列购买。如：5~19m。
各运动的协调： 称为5轴关节型机器人。
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五轴关节型机器人手臂运动图例（1）：
偏转 肘转
俯仰
肩转
腰转
腰转姿态
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五轴关节型机器人手臂运动图例（2）：
肩关节、肘关节与手腕的协调
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3．关节型机械臂的结构（2）
各运动的实现：
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• 希望有兴趣的同学加入
感谢
• 指导老师：裴东 王全州 • 热心参与的低年级同学 • 合作搭档 • 所有帮助过我们的人们
仿生机械臂
• 执行单一的 固化动作 左→右→左
本次机械臂可实现功能
• 自动寻障，排障。 • 可视化用户界面远
程控制 • 遥控 • 附加功能：语音录
放
二者相比
• 一、吸收学习 1、积累了大量的经验，为这次的作品做了前 期准备 2、局部设计沿用：爪的设计
• 二、改进之处：向实用化靠拢 1、臂的机械结构改进 2、控制方式改进 3、实现功能更加丰富 4、采用了传感器
*信号调理与信号隔离
机械部分
四个自由度上采用 不同的解决方案：
上下、伸缩自由度： 导规＋电机传动 左右摆动自由度： 整体平台沿轴转动 抓放自由度：钢丝连 杆推拉实现张闭
设计经过
• 整个系统的研制过程呈 循环式前进
• 经过一轮轮的改进，才 有了最终的成果，功能 也随着一次次的改进 逐渐增强。
方案比较
总体规划
• 在设计机械臂的立项阶段，我们首先从可行性 上进行了技术论证，根据我们现在的能力，决 定了我们的机械臂不必追求完美，但一定要有 创新点。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
系统结构
上位机PC
无线数传模块
遥 控 模 语音录放
块
模块
下位机 AVR MCU
障碍物 检测模
块
限位控 制模块
步进电机驱动
伺服电机控制
步进电机
伺服电机
技术特点一：控制系统
• 控制部分采用上位 机（ＰＣ）与下位 机 （ＡＶＲ ＭＣＵ）结合的控 制方式
• 遥控控制
远程控制：上位PC机与下位MCU的通信接口
• 下位MCU采用SRWF-1A型无线数传的TTL电平接 收方式
• 上位PC机采用RS-232与SRWF-1A型无线数传模 块相接
可视化用户界面：上位机发送设计
• 上位PC机采用VB的MSComm控件进行上位机的数据发送。通 信时工作界面如下：
机械臂的研制
指导教师：裴 东 王全州
作者：谢超成 常元军
前言
• 机械臂项目作为学生机器人兴趣组的一个重要 组成部分，有着长期的、分层次的发展计划， 我们本次的研究已属第二阶段。
• 本次机械臂的研究是在去年仿生机械臂的基础 上进一步发展而来的，相比去年的仿生臂有了 较大的改进，主要体现在进一步向工业化、实 用化靠拢。
主程序流程图
技术特点二：传感器
• 采用大量的传感 器，为机械臂安装 耳目，让机械臂自 行动作
智能化基本原理
外界 信号
传 传感 器输
感 出不 标准
器 信号
信
号
调理 成标
调
准信 号
理
需要
主控处 执行
理机构
的控 制信
息
信 号 隔 离
对主 控无 安全 隐患 前后 隔离
电机 机
执行
械 传
机构 动
机 械 动 作
功能设计
方案实现
分析总结
规划
改进
机械臂演示----上位机控制
机械臂演示----自行动作
前景展望
• １、机械结构 • ２、控制系统上位机与下位机之间通信功能 • ３、对物体的识别能力 • ４、下位机ＭＣＵ的设计 • ……
• 随着科学技术的进步，新技术不断涌现，出于学习目标的 学生自主机器人项目也随之有了新的挑战。
感谢
• 指导老师：裴东 王全州 • 热心参与的低年级同学 • 合作搭档 • 所有帮助过我们的人们
仿生机械臂
• 执行单一的 固化动作 左→右→左
本次机械臂可实现功能
• 自动寻障，排障。 • 可视化用户界面远
程控制 • 遥控 • 附加功能：语音录
放
二者相比
• 一、吸收学习 1、积累了大量的经验，为这次的作品做了前 期准备 2、局部设计沿用：爪的设计
• 二、改进之处：向实用化靠拢 1、臂的机械结构改进 2、控制方式改进 3、实现功能更加丰富 4、采用了传感器
*信号调理与信号隔离
机械部分
四个自由度上采用 不同的解决方案：
上下、伸缩自由度： 导规＋电机传动 左右摆动自由度： 整体平台沿轴转动 抓放自由度：钢丝连 杆推拉实现张闭
设计经过
• 整个系统的研制过程呈 循环式前进
• 经过一轮轮的改进，才 有了最终的成果，功能 也随着一次次的改进 逐渐增强。
方案比较
总体规划
• 在设计机械臂的立项阶段，我们首先从可行性 上进行了技术论证，根据我们现在的能力，决 定了我们的机械臂不必追求完美，但一定要有 创新点。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
系统结构
上位机PC
无线数传模块
遥 控 模 语音录放
块
模块
下位机 AVR MCU
障碍物 检测模
块
限位控 制模块
步进电机驱动
伺服电机控制
步进电机
伺服电机
技术特点一：控制系统
• 控制部分采用上位 机（ＰＣ）与下位 机 （ＡＶＲ ＭＣＵ）结合的控 制方式
• 遥控控制
远程控制：上位PC机与下位MCU的通信接口
• 下位MCU采用SRWF-1A型无线数传的TTL电平接 收方式
• 上位PC机采用RS-232与SRWF-1A型无线数传模 块相接
可视化用户界面：上位机发送设计
• 上位PC机采用VB的MSComm控件进行上位机的数据发送。通 信时工作界面如下：
机械臂的研制
指导教师：裴 东 王全州
作者：谢超成 常元军
前言
• 机械臂项目作为学生机器人兴趣组的一个重要 组成部分，有着长期的、分层次的发展计划， 我们本次的研究已属第二阶段。
• 本次机械臂的研究是在去年仿生机械臂的基础 上进一步发展而来的，相比去年的仿生臂有了 较大的改进，主要体现在进一步向工业化、实 用化靠拢。
主程序流程图
技术特点二：传感器
• 采用大量的传感 器，为机械臂安装 耳目，让机械臂自 行动作
智能化基本原理
外界 信号
传 传感 器输
感 出不 标准
器 信号
信
号
调理 成标
调
准信 号
理
需要
主控处 执行
理机构
的控 制信
息
信 号 隔 离
对主 控无 安全 隐患 前后 隔离
电机 机
执行
械 传
机构 动
机 械 动 作
功能设计
方案实现
分析总结
规划
改进
机械臂演示----上位机控制
机械臂演示----自行动作
前景展望
• １、机械结构 • ２、控制系统上位机与下位机之间通信功能 • ３、对物体的识别能力 • ４、下位机ＭＣＵ的设计 • ……
• 随着科学技术的进步，新技术不断涌现，出于学习目标的 学生自主机器人项目也随之有了新的挑战。