方式的特点见表方便较复杂表种驱动方式的特点对照机械手驱动系统各有其优缺点,通常对机械手的驱动系统的要求有驱动系统的质量尽可能要轻,单位质量的输出功率要高,效率也要高反应速度要快,即要求力矩质量比和力矩转动惯量比要大,能够进行频繁地起制动,正反转切换驱动尽可能灵活,位移偏差和速度偏差要小安全可靠操作和维护方便对环境无污染,噪声要小经济上合理。设计方案的定型的选择由于单片机体积小,价格便宜且具有高稳定性和很强的抗干扰能力,因此本设计中用单片机取代控制。由于本设计中精度要求较高,首先排除了极坐标式和关节坐标式,而且它们还存在平衡问题,直角坐标式灵活性差,不利于提高工作效率。因此为了使其工作方式更加简单直观,机械手坐标类型选择为圆柱坐标机械手。本设计要求传动方式为电机的转动带动机械手臂的上下左右移动,即圆周运动转换为直线运动,首先排除了带传动。与此同时,由于设计精度要求较高,所以链条传动也不作考虑。剩下丝杆传动和齿轮传动,从零件的加工方面考虑,最终确定了加工较为简单的齿轮传动。除此之外,机械手可以配置多种传感器如位置力,触觉,视觉等传感器,用以检测其运动位置和工作状态。机械手按坐标形式控制方式驱动方式和信号输入方式种分类方法。按坐标形式分坐标形式是指执行机构的手臂在运动时所取的参考坐标系的形式。直角坐标式直角坐标机械手的末端执行器在空间位置的改变式通过个互相垂直的轴线移动来实现的,即沿轴的纵向移动沿轴的横向移动及沿轴的升降。这种机械手位置精度最高,控制无耦合,比较简单,避障性好,但结构较庞大,动作范围小,灵活性差。圆柱坐标式圆柱坐标机械手是通过两个移动和个转动来实现末端执行器空间位置的改变,其手臂的运动由在垂直立柱的平面伸缩和沿立柱升降两个直线运动及手臂绕立柱转动复合而成。这种机械手位置精度较高,控制简单,避障性好,但结构也较庞大。极坐标式极坐标机械手的运动式由个直线运动和两个转动组成,即沿手臂方向的伸缩,绕轴的俯仰和绕轴的回转。这种机械手占地面积小,结构紧凑,位置精度尚可,但避障性差,有平衡问题。关节坐标式关节坐标机械手主要是由立柱大臂和小臂组成,立柱绕轴旋转,形成腰关节,立柱和大臂形成肩关节,大臂和小臂形成肘关节,大臂和小臂作俯仰运动。这种机械手工作范围大,动作灵活,避障性好,但位置精度低,有平衡问题,控制耦合比较复杂,目前应用越来越多。按控制方式分点位控制采用点位控制的机械手,其运动为空间点到点之间的直线运动,不涉及两点之间的移动轨迹,只在目标点处控制机械手末端执行器的位置和姿态。这种控制方式简单,适用于上下料点焊等作业。连续轨迹控制采用连续轨迹控制的机械手,其运动轨迹可以是空间的任意连续曲线。机器人在空间的整个运动过程都要控制,末端执行器在空间任何位置都可以控制姿态。按驱动方式分电力驱动电力驱动式目前采用最多的种。早期多采用步进电机驱动,后来发展了直流伺服电动机,现在交流伺服电动机的应用也得到了迅速发展。这类驱动单元可以直接驱动机构运动,也可以通过谐波减速器装置减速后驱动机构运动,结构简单紧凑。液压驱动液压驱动的机械手具有很大的抓起能力,可抓取质量达上百公斤的物体,油压可达,液压传动平稳,动作灵敏,但对密封性要求较高,不宜在高温或低温现场工作,需配备套液压系统。气压驱动气压驱动的机械手结构简单,动作迅速,价格低廉,由于空气可压缩性,导致工作速度稳定性差,气源压力般为,因此抓取力小,只能抓取重量为几公斤到十几公斤的物体。控制周期脉冲宽度为。送出不同的正脉冲宽度是,就可以得到不同的控制效果。控制正脉冲宽度如下增量式编码器编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的种装置。前者成为码盘,后者称码尺按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种接触式采用电刷输出,电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是还是非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是还是。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每个位置对应个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。旋转增量式编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来知道其位置,当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样,当停电后,编码器不能有任何的移动,当来电工作时,编码器输出脉冲过程中,也不能有干扰而丢失脉冲,不然,计数设备记忆的零点就会偏移,而且这种偏移的量是无从知道的,只有的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点,编码器每经过参考点,将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前,是不能保证位置的准确性的。为此,在工控中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法。比如,打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理,每次开机,我们都能听到噼哩啪啦的阵响,它在找参考零点,然后才工作。增量式编码器特点增量式编码器转轴旋转时,有相应的脉冲输出,其计数起点任意设定,可实现多圈无限累加和测量。编码器轴转圈会输出固定的脉冲,脉冲数由编码器光栅的线数决定。需要提高分辨率时,可利用度相位差的两路信号进行倍频或更换高分辨率编码器。丝杆及螺母副主要确定丝杆的外径,及长度,选择螺纹的类型,牙型角,计算出螺纹中径,螺纹升角,定出螺距,求出螺纹导程。可用下式进行计算此公式也用来计算齿轮等圆形零件的转动惯量由电机轴到丝杠级齿轮减速器的传动比,滚动轴承滚动轴承的类型尺寸和公差等级均已制定有国家标准,在机械设计中只需根据工作条件选择合适的轴承类型,尺寸和公差等级等,并进行轴承的组合结构设计。按滚动轴承承受载荷的作用方向,常用轴承可分为类,即径向接触轴承向心角接触球轴承和轴向接触轴承。在机械手的设计中,通常使用角接触球轴承圆锥滚子轴承或深沟球轴承和推力球轴承的组合件。选择轴承要根据它所支承的轴的粗度般轴径的设计要先由计算的强度来确定基本尺寸,再根据来选取标准尺寸,也可以根据标准件如轴承等决定来决定的,选定轴承后,还要进行轴承的寿命计算,可以根据下面的经验公式来计算。轴承的寿命软件电路部分设计单片机的选择单片机的概念单片机是将计算机的基本部件微型化并集成到块芯片上的微型计算机。通常在芯片内含有并行口串行口定时计数器中断控制系统系统时钟及系统总线等。单片机特点优异的性能价格比。除此之外,机械手可以配置多种传感器如位置力,触觉,视觉等传感器,用以检测其运动位置和工作状态。机械手按坐标形式控制方式驱动方式和信号输入方式种分类方法。按坐标形式分坐标形式是指执行机构的手臂在运动时所取的参考坐标系的形式。直角坐标式直角坐标机械手的末端执行器在空间位置的改变式通过个互相垂直的轴线移动来实现的,即沿轴的纵向移动沿轴的横向移动及沿轴的升降。这种机械手位置精度最高,控制无耦合,比较简单,避障性好,但结构较庞大,动作范围小,灵活性差。圆柱坐标式圆柱坐标机械手是通过两个移动和个转动来实现末端执行器空间位置的改变,其手臂的运动由在垂直立柱的平面伸缩和沿立柱升降两个直线运动及手臂绕立柱转动复合而成。这种机械手位置精度较高,控制简单,避障性好,但结构也较庞大。极坐标式极坐标机械手的运动式由个直线运动和两个转动组成,即沿手臂方向的伸缩,绕轴的俯仰和绕轴的回转。这种机械手占地面积小,结构紧凑,位置精度尚可,但避障性差,有平衡问题。关节坐标式关节坐标机械手主要是由立柱大臂和小臂组成,立柱绕轴旋转,形成腰关节,立柱和大臂形成肩关节,大臂和小臂形成肘关节,大臂和小臂作俯仰运动。这种机械手工作范围大,动作灵活,避障性好,但位置精度低,有平衡问题,控制耦合比较复杂,目前应用越来越多。按控制方式分点位控制采用点位控制的机械手,其运动为空间点到点之间的直线运动,不涉及两点之间的移动轨迹,只在目标点处控制机械手末端执行器的位置和姿态。这种控制方式简单,适用于上下料点焊等作业。连续轨迹控制采用连续轨迹控制的机械手,其运动轨迹可以是空间的任意连续曲线。机器人在空间的整个运动过程都要控制,末端执行器在空间任何位置都可以控制姿态。按驱动方式分电力驱动电力驱动式目前采用最多的种。早期多采用步进电机驱动,后来发展了直流伺服电动机,现在交流伺服电动机的应用也得到了迅速发展。这类驱动单元可以直接驱动机构运动,也可以通过谐波减速器装置减速后驱动机构运动,结构简单紧凑。液压驱动液压驱动的机械手具有很大的抓起能力,可抓取质量达上百公斤的物体,油压可达,液压传动平稳,动作灵敏,但对密封性要求较高,不宜在高温或低温现场工作,需配备套液压系统。气压驱动气压驱动的机械手结构简单,动作迅速,价格低廉,由于空气可压缩性,导致工作速度稳定性差,气源压力般为,因此抓取力小,只能抓取重量为几公斤到十几公斤的物体。基于单片机的机械手控制系统。按信号输入方式分人操作机械手是种由操作人员直接进行操作的具有几个自由度的机械手。固定程序操作机械手按预先规定的顺序条件和位置,逐步地重复执行给定的作业任务的机械手。可变程序操作机械手它与固定程序机械手基本相同,但其工作次序等信息易于修改。程序控制机械手它的作业指令是由计算机程序向机械手提供的,其控制方式与数控机床样。示教再现机械手这类机械手能够按照记忆装置存储的信息来复现由人示教的动作,其示教动作可自动地重复执行。智能机械手采用传感器来感知工作环境或工作条件的变化,并借助其自身的决策能力,完成相应的工作任务。抓取机构抓取机构是机械手执行工作的装置,可安装夹持器工具传感器等。抓取机构可分为机械夹紧真空抽吸液压夹紧磁力吸附等。机械手的驱动方式该机械手共具有个独立的运动关节,连同末端机械手的运动,共需要个动力源。机械手常用的驱动方式有液压驱动气压驱动和电机驱动种类型。这种方法各有所长,各种驱动方式的特点见表方便较复杂表种驱动方式的特点对照机械手驱动系统各有其优缺点,通常对机械手的驱动系统的要求有驱动系统的质量尽可能要轻,单位质量的输出功率要高,效率也要高反应速度要快,即要求力矩质量比和力矩转动惯量比要大,能够进行频繁地起制动,正反转切换驱动尽可能灵活,位移偏差和速度偏差要小安全可靠操作和维护方便对环境无污染,噪声要小经济上合理。设计方案的定型的选择由于单片机体积小,价格便宜且具有高稳定性和很强的抗干扰能力,因此本设计中用单片机取代控制。由于本设计中精度要求较高,首先排除了极坐标式和关节坐标式,而且它们还存在平衡问题,直角坐标式灵活性差,不利于提高工作效率。因此为了使其工作方式更加简单直观,机械手坐标类型选择为圆柱坐标机械手。本设计要求传动方式为电机的转动带动机械手臂的上下左右移动,即圆周运动转换为直线运动,首先排除了带传动。与此同时,由于设计精度