机械臂如何计算尺寸

也许我只是个怕孤独的疯子 2019-05-04 06:56:29

我设计一个机械手用它喷洒颗粒和液体的，两颗树之间距离3-5米，小车推小车底盘与地是220mm，喷洒菌液和膨化颗粒距离经济作物根部1~2m且可调节，喷洒效率≥100kg/h，喷洒系统可以调节菌液和膨化物喷洒比例，喷洒机构效率≥0.9，如何确定它的尺寸，包括大臂小臂，底座，旋转的角度及大小臂的上下角度是如何计算

...全文

222 回复打赏收藏转发到动态举报

写回复

回复

切换为时间正序

请发表友善的回复…

发表回复

题主要开展了以下几个方面的工作：首先，依据工作空间中机械臂抓持器要想达到任意位姿，至少需要六个自由度的结论，采用了六自由度链式关节的结构。根据自平衡机器人的尺寸设计了一套机械臂的结构方案，并通过各连杆的质量，采用静力学估算各个关节的力矩，从而选择与之匹配的电机。采用了一种基于 CAN 总线分布式的控制方案。将工控机和关节控制器挂在 CAN 总线上。工控机主要功能是对关节控制器进行监控，同时也完成机械臂运动学、轨迹规划方面算法的实现。关节控制器采用 TI 公司的 TMS320LF2407 DSP ，主要实现位置，速度和力矩伺服控制算法的实现。其次，采用标准的 D-H 建模方法，建立了机械臂的数学模型。对机械臂的正运动学进行了分析，采用解析法对关节角进行解耦运算，推导出了逆运动学的封闭解析解，并采用功率最省做为性能指标，确定了唯一解。使用基于 Matlab 平台下的 Robotics Toolbox 机器人工具箱对推导过程的正确性进行了验证与仿真。再次，重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法：三次多项式和五次多项式轨迹规划方法。仿真结果表明三次多项式轨迹规划方法计算量较小，但是不能保证角加速度连续；五次多项式轨迹规划方法计算量较大些，但能够保证角加速度的连续性，从而使电机平稳地运行。然后又在笛卡儿空间中对机械臂进行了轨迹规划，采用了空间直线和空间圆弧插补算法，详细地介绍了这两种轨迹计划的实现算法，并且对种插补算法进行了仿真实验。最后，根据六自由度机械臂的构型，基于 MFC 框架类和 Open GL 图形库，在 VC++6.0 开发平台上专门开发了一套适用于这种构型的三维仿真工具。仿真工具把运动学和轨迹规划算法融入了其中，有效地验证了机械臂数学模型以及正、逆运动学求解过程的正确性，并且对四种轨迹规划方法的效果做了直观的比较。有效地解决了运动学和轨迹规划分析结果不易验证以及在实际本体上试验成本较高的问题。

针对本文所研制的走自由度机械臂 ，设计一种基于ＣＡＮ总线通讯的控制系统。通   过Ｄｅｎａｖｉｔ－Ｈａｒｔｅｎｂｅｒｇ参数法构建机械臂的数学模型，推导正运动学公式，设计基于牛   顿迭代法的逆解算法，解决逆运动学的数值解法多解性问题，获取最优解。在此基础上，   在关节空间设计了Ｈ次插值和五次插值算法进行路径规划，实现对机械臂 的点到点的运   动控制；在笛卡尔空间，设计空间直线轨迹和空间圆弧轨迹规划算法，实现机械臂直线   和圆弧运动。设计机械臂控制系统的硬件框架，包括微处理器系统电路和传感器模块电   路设计、通讯总线与各元器件的选型。编写机械臂控制软件，包括ＰＩＤ控制器、人机交   互软件和下位机角度获取模块程序，制定系统通信协议，实现用户对机械臂的各种操作   和设置。  为验证古自由度机械臂控制系统的性能满足设计要求，进行试验Ｉ第一，验证基于   牛顿迭代法的逆解算法的准确性，对机械臂 逆解结果进行分析测试。第二，在机械臂 安   装过程中，需要对安装的部件进巧测试，Ｗ确保安装部件可Ｗ正常工作，当单个关节安   装完毕时也需要进巧测试，保证每安装新的关节之前系统是正常的。第Ｈ，对机械臂各   关节尺寸进行标定实验，计算机械臂建模所需要的关节参数，为后续的误差优化处理做   准备。第四，实现用户通过软件准确地控制机械臂 ，对系统的通讯进行测试，计算总线   负载率，保证各关节可Ｗ正常通讯；对控制界面的各功能测试，保证毎个按键实现其对   应功能。第五，系统测试保证机械臂可Ｗ完成用户指定动作，设计多种动作，测试机械   臂是否可Ｗ完成指定动作。第六，测试机械臂的精度和误差，设计机械臂运动路径点的坐标，测量实际坐标系所经过点的坐标，分析计算误差。

毕业设计机械手说明书共37页目录目录.........................................................1 文摘.........................................................3 Abstract.....................................................3 第一章绪论 1.1 机械手概述.............................................4 1.2 机械手的组成和分类.....................................4 1.2.1 机械手的组成. 1.2.2 机械手的分类 1.3 国内外发展状况.. ...........................................................................................7 1.4 课题的提出及主要任务………………………………………………8 1.4.1 课题的提出 1.4.2 课题的主要任务第二章机械手的设计方案 2.1 机械手的座标型式与自由度……………………………………….10 2.2 机械手的手部结构方案设计……………………………………….11 2.3 机械手的手腕结构方案设计………………………………………..12 2.4 机械手的手臂结构方案设计……………………………………….12 2.5 机械手的驱动方案设计…………………………………………….12 2.6 机械手的控制方案设计……………………………………………..12 2.7 机械手的主要参数…………………………………………………..12 2.8 机械手的技术参数列表……………………………………………12 第三章手部结构设计 3.1 夹持式手部结构…………………………………………………….14 3.1.1 手指的形状和分类 3.1.2 设计时考虑的几个问题 3.1.3 手部夹紧气缸的设计第四章手腕结构设计 4.1 手腕的自由度……………………………………………………….18 4.2 手腕的驱动力矩的计算……………………………………………..19 4.2.1 手腕转动时所需的驱动力矩 4.2.2 回转气缸的驱动力矩计算 4.2.3 回转气缸的驱动力矩计算校核第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核 5.1 手臂伸缩部分尺寸设计与校核……………………………………..24 5.1.1 尺寸设计 5.1.2 尺寸校核 5 .1 .3 导向装置 5 .1 .4 平衡装置 5.2 手臂升降部分尺寸设计与校核……………………………………26 5.2.1 尺寸设计 5.2.2 尺寸校核 5.3 手臂回转部分尺寸设计与校核……………………………………27 5.3.1 尺寸设计 5.3.2 尺寸校核第六章气动系统设计 6.1 气压传动系统工作原理图…………………………………………29 6.2 气压传动系统工作原理图的参数化绘制…………………………30 第七章机械手的 PLC 控制设计 7.1 可编程序控制器的选择及工作过程……………………………….31 7.1.1 可编程序控制器的选择 7.1.2 可编程序控制器的工作过程 7.2 可编程序控制器的使用步骤……………………………………….31 7.3 机械手可编程序控制器控制方案…………………………………..32 第八章结论…………………………………………………………………...36 致谢…………………………………………………………………………….37 参考文献

气动机械手设计内含计算步骤及尺寸装配图等等.doc

气动机械手设计内含计算步骤与尺寸装配图等等.doc

3,405

社区成员

1,071

社区内容

发帖

与我相关

我的任务

社区管理员

加入社区

近7日
近30日
至今

加载中

查看更多榜单

社区公告

暂无公告

试试用AI创作助手写篇文章吧

+ 用AI写文章