中Industrially,automaticcontrolsystemsarefoundinnumerousapplications,suchasautomationmachinetoolcontrol,computersystemsandrobotics.Industrialrobotsarerelativelynewelectromechanicaldevicesthatarebeginningtochangetheappearanceofmodernindustry.Aphysicalrobotisnormallycomposedofamainframe(orarm)withawristandsometooling(usuallysometypeofgripper)attheendoftheframe.Anauxiliarypowersystemmayalsobeincludewiththerobot.Thispaperismorecomprehensiveintroductionandsumming-upfortheforthewholedesignwork..：arm；gripper；Industrial1980年開始進(jìn)入了實用階段，不久即將普及工業(yè)機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系概述工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計分2零件尺寸：外孔￠101.6，高106。零 AD2-3章工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械工業(yè)機(jī)器人的運動系統(tǒng)分析 （1）工作空間 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)，工作空間圖如圖2-2。

RPP3-3-工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計采用滑槽杠桿式回夾持器，用小型缸驅(qū)動夾緊，它的結(jié)構(gòu)形式如圖2-4。滑槽杠1相鉸接的兩手指（鉗爪）2向下運動時，手指松開。 考慮到所要夾持的是比較小的零件，最大工作載荷很小，故初選缸型號為 2 VR2h3.1450.82858940(mm3mGmgvg27808589409.823.4(N

3-5f=0.15，N為作用在零件內(nèi)壁上壓緊力，G為零件重力。FN

F 2

80(N)20.15 P

cos2圖3-6滑槽杠桿式回夾持為斜面傾角，49o，

0.850.92P2154.5380cos2490按《傳動與氣壓傳動》4-DF 4

0.85

3- 100002000030000取p=0.5MPa。由 系統(tǒng)設(shè)計》可查得：mDF4

P

3.14(401034

0.51060.92

220103

4MPa[ 3.2.2.1的設(shè)計要c、盡量減小重量和相對其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量和偏重力矩，以減小驅(qū)動裝置的 3-表3-4冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)油技術(shù)規(guī)格 2 由靜力平衡方ΣMB=0 R1·LAB－Q·LBC=0 R2·LAB－則在BτB=R2/A=4

(28103

1.02MPa σB= (28103

21.89MPa 旋轉(zhuǎn)運動，通過安裝在頂部的缸帶動橫梁轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的上下移動。采用了導(dǎo)向桿3-5各種驅(qū)動方式比較比較內(nèi)步進(jìn)或伺服輸出力輸出力可輸出力矩較控制性速度可高，速度和加速度均由機(jī)構(gòu)控制，定位精度高，可與主機(jī)較差，慣性大，步易精但控制系統(tǒng)油縮性小，壓力流量均容易控制，可無級調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實現(xiàn)要油減速維修使維修使用維修使用較維修方便，液體對溫度變化敏感，油應(yīng)用范適用于自由度少的機(jī)械手，高速低速均能適適用于抓取重量大和速度低的專用機(jī)可用于程序復(fù)雜和運動軌跡要求嚴(yán)格的小型通中小型通中小型通用機(jī)械手都有，特別時電機(jī)型電機(jī)型最高空載啟動頻率105Kg·m4四相MD (Kg/cm2 對于鋼材，材料密度為7.8103Kgcm3),把數(shù)據(jù)代入上式得：MD 2.99(Kgcm2 、轉(zhuǎn)動慣量JG的折 (L0)2

（cm (L0)2

711.15kg2 23.14系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣J計1.7642.990.391.156.294kgJJDJLJSMmqMj 2-12P35得＝0.707Mmq0.7073.922.77MKqMKaMKfM 式中：MKq為空載啟動力矩（N?cm；Mka為空載啟動時運動部件由靜止升cm擦力矩（NcmMKq的各項力矩值計算如下

MKf為空載時折算到電機(jī)軸上的M

Jv

J

2nmax

nmaxmaxp大快進(jìn)速度對應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速；t為運動部件從靜止啟動加速到最大快進(jìn)速度所需的時vmax為運動部件最大快進(jìn)速度；bp為脈沖當(dāng)量。 maxb 1250r/ p

0.01 J2nmax1026.29423.14125010241.17 60GfMkf 數(shù)總效率，?。?.8；L0為活塞工作長度M

719.80.0050.80.55升速規(guī)律升速。啟動結(jié)束時，步進(jìn)電機(jī)達(dá)到了最高運行速度?！稒C(jī)電綜合設(shè)計指導(dǎo)》表2-11P34，步進(jìn)電機(jī)150BF002啟動頻率fq2000HZfyq步進(jìn)電機(jī)的最高快進(jìn)運行頻率fKJ可按下式計算f

快進(jìn)力矩MKJ的計算MKJMKfM

fKJA、環(huán)形軸承3作為機(jī)座的支承原件，是為機(jī)器人研制的軸承，具有寬度小、直徑3- 動載 靜載 3-dzm4Rbphcs齒輪材料為20Cr且經(jīng)滲碳淬火，接觸材料系數(shù)：KHC=0.86 第四 工業(yè)機(jī)器人的計算機(jī)控制系統(tǒng)概工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點及對控制功能的基本要求點位控制方式（PTP控制）這種控制方式考慮到末端執(zhí)行器在運動過程中只在某些規(guī)定達(dá)到目標(biāo)點的運動軌跡（包括移動的路徑和運動的姿態(tài)）4-1a)圖，這種連續(xù)軌跡控制方式（CP控制）動。如圖4-1b)圖，這種連續(xù)軌跡運動，可看成是若干密集軌跡曲線。若設(shè)定的點足夠密，就能計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案RS-232接口，既接收示教盒信息，完成示教動作，又向示教盒發(fā)送信息，顯示示教情況。還可以連接軟驅(qū)，CRT終端。硬件電路的組成

從CPU擴(kuò)展可編程多功能接口8155六片；D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832六片；運算放大器μA741六片；功率放大器六片；光電編六片；電路接口說明CPU采用8031，由于片內(nèi)無程序器，數(shù)據(jù)器也只有128字節(jié)，因此，擴(kuò)展外部程序器27256一片(16K)，數(shù)據(jù)器62256一片(16K)。8031的I/O口也不能滿足輸入輸出口的要求，本系統(tǒng)也擴(kuò)展了一片8155可編程接口。采用74LS138三八譯的輸出作為片選信號。27256，62256，8251A，8155的片選信號分別接到譯的Y0～Y4MCS-51系列單片機(jī)，64K字節(jié)外部RAM是由16根地址線(A0～A15)決由于27256和62256都是32KB，需要15根地址線。其A0～A7低8位接74LS373此時，P0口可用來向片外傳送讀寫數(shù)據(jù)。8031要和示教盒通信，因此擴(kuò)展一片8251A增加一個串行RS-232C接口。8251A的數(shù)據(jù)8031P0口相接WRRD對應(yīng)相連。8251CS接74LS138Y3CD接74LS3731Q，。RXRDYTXRDY8031INT08251A準(zhǔn)備好接收或發(fā)送數(shù)據(jù)時都能向8031申請中斷。時鐘部分，8251A的CLK接到8031的ALE；TXC和RXC接在一起，由ALE經(jīng)過一個分頻電路后提供時鐘。TTL電平與RS-232C電平的轉(zhuǎn)換通過專門的電平轉(zhuǎn)換MAX232。由于不用調(diào)制解調(diào)器DSR和CTS接地。8155PA0～PA7、PB4～PB7作為顯示器位選信號，顯示器的段選信號由8031P1.2～4個分別顯XYZ軸的坐標(biāo)。8155PB.0～PB.3是鍵盤掃描輸入，采用行列式結(jié)構(gòu)，123從CPU8031要控制6個關(guān)節(jié)位置的伺服量，8031的I/O口不能滿足輸入輸出口的要求，本系統(tǒng)擴(kuò)展了6片8155可編程接口。每一個負(fù)責(zé)其相應(yīng)伺服系統(tǒng)的輸入輸出量。采用74LS138三八譯的輸出作為片選信號。27256，62256，六片8155的片選信號分別接到譯的Y0～Y7。74LS138的輸入A、B、C口分別接8031的P1.0、P1.1、P2.7。由于27256和62256都是32KB，用74LS373的輸出端線1Q～8Q及P2口的P2.6輸出地址作為、的15根地址線，尋址空間各32K字節(jié)8155I/O輸入輸出口來控制伺服電機(jī)，在計算機(jī)系統(tǒng)求出控制量之后，把這個控制數(shù)據(jù)送出D/A轉(zhuǎn)換DAC0832去，把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓，再去控制功率放大器工作。DAC0832的輸入數(shù)據(jù)線DI0～DI7接到8155的PA口，DAC0832內(nèi)部有輸入寄存器，所和傳送控制信號XFER一起接到8155的地址PC5，寫信號WR1和WR2一起接到8031的WR端。D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832和運算放大器μA741組成一個完整的D/A轉(zhuǎn)換電路，它可以把數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號。按照常規(guī)的用法，DAC0832D/A轉(zhuǎn)換的。其轉(zhuǎn)換結(jié)果以電流形式在I1、I2端輸出，而I1、I2再接一個運算放大器μA741的兩個輸入端，同時運算放RfbDAC0832的輸出I1、I2的信號轉(zhuǎn)換成電據(jù)和一個角度對應(yīng)。光電編碼盤輸出的數(shù)據(jù)的最從8155的PC0輸入，而低八位則從PB端口輸入。光電編碼盤的數(shù)據(jù)時，單片機(jī)只需I/O口PC0和PB