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1、 毕业设计慧鱼机器人机械手的结构设计及其控制三号楷体学生姓名： 学号： 系 部： 机械工程系 专 业： 机械电子工程 指导教师： 二零一五年五月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 慧鱼机器人机械手的机械结构及其控制系统设计 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 专业负责人： 1设计的主要任务及目标本课题要求学生以慧鱼教具作为辅助，搭建出具有实用意义或价值的机器人模型，基于模块化的方法设计并构建出中柱，手臂，机械手的
2、基本结构，并将机械手臂和车体合理的结合起来，完成软件及硬件设计。通过仿真和模拟演示试验验证所设计系统的合理性。2主要任务（1）主要设计内容：确定机器人的任务要求和基本数据，预先拟定机器人的技术参数、驱动方案；（2）工作要求：1）在调研及多方搜集资料及毕业设计实习基础上，明确所设计题目及内容，确定机器人的任务要求和基本数据及驱动方案，并撰写开题报告一篇。2）对ROBO接口板进行初步的芯片介绍和传感器设计；3）基于模块化的方法设计并构建出中柱，手臂，机械手的基本结构，并将机械手臂和车体合理的结合起来，完成软件及硬件设计，并完成中期答辩报告一份。4）撰写毕业设计论文一篇。 3 主要参考文献1朱世强,
3、王宣银.机器人技术及其应用M.浙江:浙江大学出版社,2001.2曲凌.慧鱼创意机器人设计与实践教程M.上海:上海交通大学出版社,20073郭洪红.工业机器人技术M.西安:西安电子科技大学出版社,2006.4. 进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1确定课题，查阅相关资料，写开题报告2014.12.30前完成2工作机构和传动系统方案的拟定与分析2014.12.312015.3.13对ROBO接口板进行了解2015.3.12015.3.74对ROBO接口板进行初步介绍和传感设计2015.3.82015.3.165设计并构建出中柱，手臂，机械手的基本结构2015.3.172015.3.316完成中期
4、答辩报告2015.4.5前完成7将机械手臂与车体结合起来，完成硬件设计2015.4.62015.4.208分别针对机械手和车进行编程调试2015.4.212015.5.59编写设计说明书2015.5.62015.5.2010作答辩准备以及答辩审核人： 年 月 日慧鱼机器人机械手的结构设计及其控制摘 要：在如今的大部分制造业中，各企业为了提高生产质量，加快生产速度，都比较重视生产的自动化。作为自动化生产的重要组成部分，工业机器人正步入被企业采纳的路途中。工业机器人的技术水平以及应用程度在一定程度上可反应一个国家的机械自动化的水平高低。就目前而言，工业机器人主要被用于一些重复性强，工作环境差，劳动
5、性大的岗位，比如说喷涂、搬运等。本文将以慧鱼教具作为辅助，搭建具有实际意义或价值的机器人模型。基于模块化的方法设计并构建出中柱，手臂，机械手的基本结构，并将机械手臂和车体合理的结合起来，完成软件及硬件设计。通过方针和模拟演示试验验证所设计系统的合理性。关键词：工业机器人,自动化,慧鱼IStructure design and control of fischertechnik robot manipulatorAbstract：In most of todays manufacturing, various enterprises pay attention to the automation
6、 of production in order to improve the quality of production and speed up the production. As an important part of automatic production, the industrial robots is adopted by enterprises .and the level of technology and application can reflect the level of mechanical automation of one country in some d
7、egree.For now, the industrial robot is mainly used in the jobs that have repetitive strength and bad environment ,such as spraying, handling, etc.This article build a robot model that has a actual meaning based on the fischer AIDS. At the same time,I will also build the basic structure of the middle
8、 column ,robotic arm and the manipulator. And I need combine the robotic arm with the car body reasonably in order to complete the design of hardware and software. And I verified the rationality of the designed system through the principle and simulation demonstration. Keywords: Industrial robots, a
9、utomation, fischerII目 录1 绪论11.1 选题背景及其意义11.2 国内外发展状况21.3 机器人的发展趋势31.4 研究目标及研究内容42 系统的总体设计52.1 系统设计的任务要求52.2 系统的运动形式62.3 机械工程车的车体方案82.4 机械手的传动方案92.4.1 机械手臂的伸缩环节传动方案102.4.2 机械手臂的升降环节传动方案112.4.3 机械手臂中柱回转环节传动方案112.5 慧鱼机器人的控制方案123 机械结构的设计133.1 机器人的驱动方式133.2 慧鱼机器人的手部设计143.2.1 机械手的手部电机的选择143.2.2 机械手的传动方案15
10、3.2.3 光电传感器的选择153.3 慧鱼机器人的手臂设计163.3.1 手臂伸缩结构的电机选择163.3.2 手臂升降结构的电机选择173.3.3 机械手臂的伸缩以及升降传动设计173.5 慧鱼机器人的车体设计183.6 慧鱼机器人的构件203.6.1 慧鱼组件中的机械元件203.6.2 慧鱼组件中的电气元件22III3.7 慧鱼机器人的机械手臂的组装234 硬件电路设计244.1 硬件的控制部分244.1.1 ROBO接口板的组成244.1.2 接口板的工作模式264.2 传感器部分275 软件系统的设计285.1 ROBO Pro的使用285.2 自动控制程序编制305.2.1 系统启
11、动前进程序编制315.2.2 目标物检测程序编制325.2.3 返回安放程序编制335.3 手动控制程序编制336 结论与建议35参考文献36致 谢37附 录A 部分程序图38IV太原工业学院毕业设计1 绪论1.1 选题背景及其意义机械工业是各国的国民装备库，是为各国经济提供基础设施的必不可少产业。不论是传统产业还是新兴产业，都离不开各式各样的机械设备，一个国家生产的机械设备的性能、质量以及成本对本国的经济发展以及技术研究水平的提高有着直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一1。“机器人”一词诞
12、生于1910年，由捷克斯洛伐克的著名科幻小说家卡雷尔创出，原意为“劳苦的工人”。 二十世纪三四十年代，机器人更多意义上是一种自动化的机器。以至于今天，每当我们回顾为使机器人拥有人类特点而用闪光灯作为机器人的眼睛的种种尝试，总会让人忍俊不禁。局限于那时的机械水平，当时的机器人多显得笨重，并且难以操作，随着电子行业的发展，控制电路的出现，机器人才初步实现了“智能化”。直至今日，机器人的智能化任然是人类的重要研究目标。作为机器人主要研究的类型，工业机器人并不是专门为取代人类的劳动而存在的。机器人可以做到一些人类难以做到或者不适合人体工作的作业，而且比人来，机器人可以长时间的工作且能精确完美地完成各种
13、作业，极大地提高了生产效率，方便了人们的生活。而智能机器人更可以通过更改程序，方便迅速地改变工作内容或方式，以满足生产要求变化。随着对工业生产线越来越高的柔韧性要求，对各种工业机器人的需求也越来越广泛。1964年的某一天，慧鱼机器人在德国诞生。目前为止，慧鱼创意组合模型是展现机械结构以及设备工作过程的最理想的教具。慧鱼创意组合模型的主要部件采用优质尼龙塑胶制造，尺寸精确，不易磨损，可以在不影响模型结合的精确度的同时反复拆装，构件的工业燕尾槽设计使六面都可拼接，独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充2。“慧鱼创意模型组合”又可叫作“慧鱼”，其包含了众多学科，包括测控、电气、机械、汽车技术、焊接、热
14、动等传统学科领域，同时还涵盖了像机器人控制技术、新能源技术、气动传感技术、计算机控制技术等新兴学科，因此，被机械电子行业业内人员称为“工程魔方”和“智慧积木”。慧鱼创意模型组合中的各组件几乎包含了我们日常所用的所有零件，像离合器、传感器、电动机、齿轮、蜗轮蜗杆等。在用这些零部件组装完成设想的机械结构后，再添加一些必要的控制环节以及理论分析和试验即可设计出各种复杂动作的组合包，能够还原各种复杂技术工程，以及模拟出大部分工业工程中用到的大型机械设备。在学习慧鱼的过程中，我们可以对各机械结构有更深刻的认识，同时可以对一些机械装备进行模型组装，更加直观地了解机器的工作过程，结合所看所学，加深对以往所学课程的理解。慧鱼组合模型在搭建的过程中我们需要对个机构有最基础的认识才能进行下去，所以
