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求为求解,在矩阵方程式两边左乘逆变换,即有或上式等号右边的变换由式给出。
令矩阵方程式两边的元素,和,分别对应相等,可得联立求解得和,即和表达式的分母相等,且为正,于是根据和解的四种可能组合,由式可以得到相应的四种可能值,于是可得到的四种可能解其中,求因为式的左边均为已知,令两边元素,和,分别对应相等,则只要≠,亦即≠或,便可求出来。
将上二式两边同除以但当时,有,这时即与轴重合,与的转动效果相同,所以这时可任取,再算出相应的。
求根据求出的,可进步解出,将式两端左乘逆变换,,即得,北京化学工业出版社周伯英工业机器人设计北京机械工业出版社陈秀宁,施高义机械设计课程设计浙江大学出版社王宗荣工程图学机械工业出版社费仁元,张慧慧机器人设计和分析北京工业大学出版社龚振邦机器人机械设计北京电子工业出版社吴相宪,王正为,黄玉堂实用机械设计手册中国矿业大学出版社庞启淮小功率电动机应用技术手册机械工业出版社马香峰工业机器人的操作机设计冶金工业出版社附录序号图名图号纸张总体尺寸图腰关节装配图电机联接板基座轴承支承板基座底板中间轴小齿轮大齿轮主轴立柱因式,,和均已解出,则逆变换,为,此外,方程式的右边,,也可由式给出。
令式两边矩阵中的元素,和,分别对应相等,可得由此可得的封闭解求将改写为,令矩阵方程两边元素,和,分别对应相等,可得从而可以求出的封闭解综上所述,再考虑到等于,或不等于的两种情况,自由度关节型机器人对于同手部位姿可能存在种关节转角组合。
至此,已求出了全部的关节变量,即求得位姿矩阵的逆解。
可以看出,只有,,三式中有,和,故它们确定了手部坐标系原点的空间位置。
,,三式中有,和,所以它们确定了手部坐标系的姿态方位。
由此可以得出当关节机器人后关节轴线交于点时,前后个关节具有不同的功用。
前关节连同它的杆件,称作位置机构后关节连同它的杆件,称作姿态机构。
结论我国机器人的研究和应用起步较晚,但是随着国内外机器人的快速发展社会需求的增大和技术的进步,焊接机器人得到了迅速的发展,多品种少批量生产方式和为提高产品质量及生产效率的生产工艺需求,是推动装焊接机器人发展的直接动力。
关节型机器人在轻型较简单且要求机器人价格较低的焊接作业中大显了身手。
本课题正是在这种背景下提出来的,这是项具有重要意义的课题。
本文主要完成了如下工作进行了机器人总体设计及腰关节的详细设计关节型机器人应该具有外形简单传动原理简单等特点,为此机器人设计成具有六自由度的结构,由机身大臂小臂腕部组成。
六个自由度均为旋转关节。
关节型机器人六个关节均选直流电机驱动。
第个关节采用二级齿轮传动,这种传动方式具有精度高定位安装方便等优点其他五个关节都采用了锥齿轮与直齿轮的传动结构,充分利用了大臂和小臂的空间,结构紧凑。
对机器人位姿问题进行了详细分析运用方法建立了杆件坐标系,完成了机器人的运动学分析,包括正运动学方程的推导和逆运动学解的求取。
参考文献汪恺机械设计标准应用手册机械工业出版社成大先机械设计手册化学工业出版社徐灏机械设计手册北京机械工业出版社徐锦康机械设计机械工业出版社殷际英,何广平关节型机器人。
其特点使工作空间范围大,动作灵活,通用性强能抓取靠进机座的物体。
平面关节型采用两个回转关节和个移动关节两个回转关节控制前后左右运动,而移动关节则实现上下运动,其工作空间的轨迹图形,它的纵截面为矩形的同转体,纵截面高为移动关节的行程长,两回转关节转角的大小决定回转体横截面的大小形状。
在水平方向有柔顺性,在垂直方向有较大的刚性。
它结构简单,动作灵活,多用于装配作业中,特别适合小规格零件的插接装配。
对以上五种方案进行比较方案不能够完全实现本课题所要求的动作方案二体积大,灵活性差方案三结构复杂方案五无法实现本课题的动作。
结合本课题综合考虑决定采用方案四关节型机器人。
此方案所占空间少,工作空间范围大,动作灵活,工艺操作精度高。
额定负载目前,国内外使用的工业机器人中,其负载能力的范围很大,最小的额定负载在以下,最大可达。
负载大小的确定主要是考虑沿机器人各运动方向作用于机械接口处的力和扭矩。
其中应包括机器人末端执行器的重量抓取工件或作业对象的重量和在规定速度和加速度条件下,产生的惯性力矩。
本课题的任务要求是保证手腕部能承受的最大载荷是。
工作范围工业机器人的工作范围是根据工业机器人作业过程中的操作范围和运动的轨迹来确定的,用工作空间来表示的。
工作空间的形状和尺寸则影响机器人的机械结构坐标型式自由度数和操作机各手臂关节轴线间的长度和各关节轴转角的大小及变动范围的选择。
图运动范围图操作机的驱动系统设计关节型机器人本体驱动系统包括驱动器和传动机构,它们常和执行机构联成体,驱动臂杆和载荷完成指定的运动。
通常的机器人驱动方式有以下四种步进电机可直接实现数字控制,控制结构简单,控制性能好,而且成本低廉通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制。
但是由于采用开环控制,没有误差校正能力,运动精度较差,负载和冲击震动过大时会造成失步现象。
直流伺服电机直流伺服电机具有良好的调速特性,较大的启动力矩,相对功率大及快速响应等特点,并且控制技术成熟。
其安装维修方便,成本低。
交流伺服电机交流伺服电机结构简单,运行可靠,使用维修方便,与步进电机相比价格要贵些。
随着可关断晶闸管大功临时用电检查制度,按现场临时用电管理有关规定对现场的各种线路和设施进行定期检查和不定期抽查,并将检查抽查记录存档。
在施工现场专用的中性点直接接地的电力线路中采用接零保护系统。
电气设备的金属外壳必须与专用保护零线接地。
专用保护零线简称保护零线由工作接地线配电室的零线或第级漏电保护器电源侧的零线引出。
潮湿或条件特别恶劣施工现场的电气设备必须采用保护接零施工现场的电力系统严禁利用大地作相线或零线。
保护零线不得装设开关或熔断器。
保护零线应单独敷设,不作它用。
重复接地应与保护零线相接地。
保护零线的截面,应小于工作零线的截面,同时必须满足机械强度要求。
保护零线架空敷设的间距大于米时,保护零线必须选择不小于平方毫米的绝缘铜线或不小于平方毫米铝线。
与电气设备相连接的保护零线应为截面不小于平方毫米的绝缘多股铜线。
保护零线的统标记为绿黄双色线。
在任何情况下不准使用绿黄双色线作负荷线。
保护接零正常情况下,下列电气设备不带电的外露导电部分,应作保护接零电机变压器电器照明器具手持电动工具的金属外壳。
电气设备传动装置的金属部件。
配电屏与控制屏的金属框架。
室内外配电装置的金属框架及靠近带电部分的金属围栏和金属门。
电力线路的金属保护管敷线的钢索等。
接地与接地电阻保护零线除必须在配电室或总配电箱处作重复接地外,还必须在配电线路的中间和末端处作重复接地。
保护零线每重复接地装置的接地电阻值应不大于。
在工作接地电阻允许达到的电力系统中,所有重复接地的并联等值电阻应不大于。
每接地装置的接地线采用两根以上导体,在不同点与接地装置做电气连接。
不得用铝导体做接地体或地下接地线。
垂直接地体采用角钢钢管或圆钢。
电气设备采用专用芯线作保护接零,此芯线严禁通过工作电流。
手持式用电设备的保护零线,应在绝缘良好的多股铜线橡胶皮电缆内。
其截面不得小于平方毫米,其芯线颜色为绿黄双色。
施工现场所有用电设备,除作保持接零外,必须在设备负荷线的首端处设置漏电保护装置。
二配电箱及开关箱动力配电箱与照明配电箱采用分别设置方式。
配电箱开关箱应装设端正牢固,移动式配电箱开关箱应装设在坚固的支架上。
固定式配电箱开关箱的下底与地面的垂直距离应大于米小于米移动式分配电箱开关箱的下底与地面的垂直距离应大于米小于米。
配电箱开关箱内的工作零线应通过接线端子板连接,并应与保护零线接线端子板分设。
配电箱和开关箱的金属箱体金属电器安装板以及箱内电器的不应带电金属底座外壳等必须作保护接零。
保护零线应通过接线端子板连接。
配电箱开关箱必须能防雨防尘。
配电箱开关箱内的电器必须可靠完好,不准使用破损不合格的电器。
进入开关箱的电源线,严禁用插销连接。
三电动工程机械和手持电动工具般规定施工现场中切电动工程机械和手持电动工具的使用检查和维修必须遵守下列规定建立和执行专人专机负责制,并定期检查和维修保养。
保护零线的电器连接应符合要求,对产生振动的设备,其保护零线的连接点不少与两处。
在做好保护接零的同时,还要装设漏电保护器。
手持电动工具通电前应做好保护接地或保护接,式与式的平方和为式中已经消去,且式与式具有相同形式,因而可由三角代换求解出为式中的正负号对应的两种可能解。
求为求解,在矩阵方程式两边左乘逆变换,即有或上式等号右边的变换由式给出。
令矩阵方程式两边的元素,和,分别对应相等,可得联立求解得和,即和表达式的分母相等,且为正,于是根据和解的四种可能组合,由式可以得到相应的四种可能值,于是可得到的四种可能解其中,求因为式的左边均为已知,令两边元素,和,分别对应相等,则只要≠,亦即≠或,便可求出来。
将上二式两边同除以但当时,有,这时即与轴重合,与的转动效果相同,所以这时可任取,再算出相应的。
求根据求出的,可进步解出,将式两端左乘逆变换,,即得,北京化学工业出版社周伯英工业机器人设计北京机械工业出版社陈秀宁,施高义机械设计课程设计浙江大学出版社王宗荣工程图学机械工业出版社费仁元,张慧慧机器人设计和分析北京工业大学出版社龚振邦机器人机械设计北京电子工业出版社吴相宪,王正为,黄玉堂实用机械设计手册中国矿业大学出版社庞启淮小功率电动机应用技术手册机械工业出版社马香峰工业机器人的操作机设计冶金工业出版社附录序号图名图号纸张总体尺寸图腰关节装配图电机联接板基座轴承支承板基座底板中间轴小齿轮大齿轮主轴立柱因式,,和均已解出,则逆变换,为,此外,方程式的右边,,也可由式给出。
令式两边矩阵中的元素,和,分别对应相等,可得由此可得的封闭解求将改写为,令矩阵方程两边元素,和,分别对应相等,可得从而可以求出的封闭解综上所述,再考虑到等于,或不等于的两种情况,自由度关节型机器人对于同手部位姿可能存在种关节转角组合。
至此,已求出了全部的关节变量,即求得位姿矩阵的逆解。
可以看出,只有,,三式中有,和,故它们确定了手部坐标系原点的空间位置。
,,三式中有,和,所以它们确定了手部坐标系的姿态方位。
由此可以得出当关节机器人后关节轴线交于点时,前后个关节具有不同的功用。
前关节连同它的杆件,称作位置机构后关节连同它的杆件,称作姿态机构。
结论我国机器人的研究和应用起步较晚,但是随着国内外机器人的快速发展社会需求的增大和技术的进步,焊接机器人得到了迅速的发展,多品种少批量生产方式和为提高产品质量及生产效率的生产工艺需求,是推动装焊接机器人发展的直接动力。
关节型机器人在轻型较简单且要求机器人价格较低的焊接作业中大
