機(jī)器人項目報告循跡避障智能車設(shè)計

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1、《機(jī)器人技術(shù)》課程項目智能涂膠避障裝配多功能機(jī)器人姓名：指導(dǎo)教師：智能涂膠避障裝配多功能機(jī)器人摘要本次項目我們在掌握單片機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合畫圖軟件及matlab和機(jī)器人技術(shù)深入了解并掌握機(jī)械臂設(shè)計的知識。設(shè)計過程當(dāng)中經(jīng)過談?wù)?，我們確定最后方案，然后用三維軟件做出了最后方案機(jī)械臂的三維實體并做了具體操作分析，為了對其進(jìn)行控制還進(jìn)行了動力學(xué)分析，最終確定了實體的制作過程。報告主要包括：機(jī)械臂方案的討論及確定，機(jī)械臂尺寸參數(shù)的確定，動力學(xué)分析及軌跡規(guī)劃。目錄目錄31、前言：42、設(shè)計方案的確定42.1任務(wù)分析42.2設(shè)計參數(shù)：42

2、.3具體項目任務(wù)要求53、參數(shù)的確定53.1機(jī)械手臂的設(shè)計53.1.1機(jī)械手臂桿數(shù)和軸數(shù)的確定53.2手臂尺寸的確定63.2.1機(jī)械臂一尺寸的確定63.1.3機(jī)械臂二、三尺寸的確定64、工作空間分析74.1空間模擬74.2初始位置：84.3運(yùn)動學(xué)正解94.4運(yùn)動學(xué)反解105、速度分析116、軌跡規(guī)劃136.1各關(guān)節(jié)位移、速度、加速度曲線136.2詳細(xì)程序157、項目總結(jié)168、參考文獻(xiàn)161、前言：機(jī)械手臂是目前在機(jī)械人技術(shù)領(lǐng)域中得到最廣泛實際應(yīng)用的自動化機(jī)械裝置，在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂服務(wù)、軍事、半導(dǎo)體制造以及太空探

3、索等領(lǐng)域都能見到它的身影。盡管它們的形態(tài)各有不同，但它們都有一個共同的特點(diǎn)，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。在三級項目智能移動小車的基礎(chǔ)上設(shè)計出機(jī)械臂和手爪，與小車組裝為一體，通過程序控制，實現(xiàn)小車的避障，循跡，通訊，以及裝配螺栓的動作。裝配機(jī)器人智能小車主要由機(jī)械系統(tǒng)，環(huán)境識別系統(tǒng)，運(yùn)動控制系統(tǒng)及機(jī)械臂控制系統(tǒng)組成。2、設(shè)計方案的確定2.1任務(wù)分析要求在已設(shè)計的智能小車上加裝機(jī)械臂，如圖1完成：1、按動開關(guān)，啟動生產(chǎn)線；2、到涂膠工位完成涂膠；3、找到迷宮入口，進(jìn)入迷宮；4、實現(xiàn)穿越迷

4、宮；5、尋跡；6、到裝配工位車體或機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)；7、手爪張開8、實現(xiàn)對指定工件的抓取和裝配等一些列的動作。2.2設(shè)計參數(shù)：工件的形狀為球形或圓柱形，直徑為70-120，重量小于0.5千克，膠刷尺寸同工件。涂膠中心線距地面高260mm,長400高200mm矩形區(qū)域的正弦曲線承料臺的高度：300mm開關(guān)高度：310mm(280~320mm)開關(guān)大?。?0x60mm2.3具體項目任務(wù)要求本小車的第一任務(wù)為前半部分的涂膠避障過程，主要包括在迷宮的入口通過尋跡定位抓涂膠，然后然后通過智能避障系統(tǒng)走出迷宮；第二任務(wù)為后半部分的循跡和裝配

5、過程，主要包括小車循跡走到指定工作位置，然后用機(jī)械臂及手抓取零件并進(jìn)行裝配。3、參數(shù)的確定3.1機(jī)械手臂的設(shè)計3.1.1機(jī)械手臂桿數(shù)和軸數(shù)的確定機(jī)械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)很多，但是為了實現(xiàn)其抓球、放球及灌籃的功能，一般應(yīng)采用有兩個連桿組成的機(jī)械臂。關(guān)節(jié)可采用移動關(guān)節(jié)，也可以采用轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)?？紤]到項目中的實際情況和手臂制作的可實現(xiàn)行，初步確定采用三桿轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的手臂。3.2手臂尺寸的確定3.2.1機(jī)械臂一尺寸的確定設(shè)計用的尺寸包括：小車的高度80mm；涂膠目標(biāo)為中心線距地面高260mm的長400×200mm的矩形區(qū)域內(nèi)的正弦曲線，距掃描軌

6、跡200mm，故機(jī)械臂末端執(zhí)行器能達(dá)到的最低高度為160mm，最高高度為360mm；膠刷形狀球形或圓柱形，直徑70~120mm，重量小于0.5kg；工件距平臺上表面高300mm，承料臺距軌跡距離為200~300mm。根據(jù)實際的要求尺寸進(jìn)行設(shè)計，首先我們需要確定手臂一的高度，手臂一的高度將會很大程度上影響手臂的長度，根據(jù)計算，手臂末端要達(dá)到的豎直高度為360mm，如果機(jī)座太高則整個機(jī)械手穩(wěn)定性將降低，而機(jī)座太低則手臂長度便會相應(yīng)增長，影響其強(qiáng)度，因此選機(jī)座高度為90mm；樣基座將不會非常的穩(wěn)定，為此，我們采用在三角鋁合金的下

7、面加木質(zhì)墊片來穩(wěn)定其位置，并用木質(zhì)的支撐來支持基座，這樣也可以很好的吸收舵機(jī)工作時產(chǎn)生的震動。3.1.3機(jī)械臂二、三尺寸的確定根據(jù)要求，基座到承料臺上工件的距離即機(jī)械手最大高度為300mm，而小車在裝配時的停車位置距工件200-300mm。為保證機(jī)械手能抓到工件，我們選定260mm

8、120+90=390>360mm，即所設(shè)計的尺寸符合任務(wù)要求。涂膠工位的草圖模擬：小車平臺一桿二桿三桿3.2位移分析4、工作空間分析4.1空間模擬在solidworks中建立了機(jī)構(gòu)簡圖后，直接描繪出工作空間，如圖3工作空間是以機(jī)械臂1末端為圓心，機(jī)械臂2和機(jī)械臂3差值為半徑的小圓，和機(jī)械臂2和機(jī)械臂3的