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    4) 设计平台的电气部分

    5) 开发机器手臂的控制界面、控制程序以及控制接口;

    6) 计算机进行程序模拟并连接机械手臂进行实物调试;

    7) 撰写毕业论文。

    第二章 总体方案设计

    2.1概述

    本设计的主要内容有两个,一是要设计工作平台的机构部分,二是完成机械手臂搬运物的控制部分。首先要对SCORBOT-ER 4U机械手臂的机械机构系统和软件控制系统进行全面的分析,根据机械臂的重量,运动姿态计算出丝杠的直径和平台的相关参数,用PROE绘制出平台的三维模型,确定驱动平台的电机型号。本课题的重点在控制部分,初步拟定机械手臂搬运物体的总体方案后要进行可行性分析,然后拟定了控制流程图,开发该方案的控制界面、控制程序和控制接口,并用软件RoboCell进行了仿真,再对设备和平台安装调试,进行实物模拟。

    2.2平台的概要设计

    2.2.1运动平台整体构想

    根据要求,需要设计运动平台如图2-1:

    整个平台采用滚珠丝杠螺母副传动,由直流伺服电机提供动力驱动。

    2.2.2设计的基本依据  

    1) 直流伺服电机特指直流有刷伺服电机——电机成本高结构复杂,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷),会产生电磁干扰,对环境有要求。直流伺服电机(不包括直流无刷伺服电机)的特点是电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定,电机功率有局限做不大。容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况,效率很高,运行温度低噪音小,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。直流伺服电机可同时配置2500P/R高分析度的标准编码器及测速器,更能加配减速箱、令机械设备带来可靠的准确性及高扭力。 调速性好,单位重量和体积下,输出功率最高,大于交流电机,更远远超过步进电机。目前广泛应用于数控机床,电工机械,橡胶机械,包装机械,纺织印染机械,医疗机械,印刷机械,电子试验机,雷达跟踪,电动车辆,机器人等多领域,多方位中。

    2) 滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动,这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展,这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力源`自`751\文-论/文`网[www.751com.cn,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反覆作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点[6]。

    2.3电气控制概要设计

    2.3.1控制方案设计

    将运动平台作为机械手臂的第七自由度控制有以下两种方法:

    1) 将运动平台作为第七轴,通过串口连接到控制器,由程序直接控制。

    这种控制方式也是厂家推荐的,根据厂家提供的信息,可以有以下几种方案:

    A:计算平台参数,根据需要向厂家直接购买整套的控制设备;

    B:根据机械手臂所用设备购买元器件自己组装;

    2)

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