智能机械手臂的设计研究.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2017年第1期(总第207期)智能机械手臂的设计研究12魏静,蔡锁宁(1．陕西工业职业技术学院陕西咸阳，712000)(2．宝鸡钢管克拉玛依有限公司陕西岐山，83４000)摘要:首先介绍了机械手臂的机械结构、机械手臂的控制器和机械手臂的控制算法等基础技术;然后设计了机械手臂组合机构,主要包括机械臂的传动机构、手部旋转机构、夹爪倾斜机构和抓取机构;并在此基础给出了智能机械手臂的控制方案,重点描述了机械手臂伸展轴和升降轴的控制、手部旋转轴、夹爪倾斜轴的控制和抓取轴的控制。关键词:机械

2、手臂;智能控制;设计中图分类号:TP2４1文献标识码:ADOI编码:10．1４016/j．cnki．1001－9227．2017．01．067Abstract:Thispaperintroducesthemechanicalstructureofthemechanicalarm，mechanicalarmcontrollerandthecontrolalgorithmofmechanicalarmbasedtechnology;Thendesignthemechanicalarmcombination

3、mechanism，mainlyincludingthetransmissionsystemofthemechanicalarm，handrotationmechanism，griptiltingmechanismandgraspingmechanism;Andbasedonthis，givesacontrolschemeofintelligentroboticarm，focusingonthecontrolofmechanicalarmoutstretchedshaftandelevatorshaf

4、trotation，hand，gripinclinedaxisandgrabthecontrolofaxiscontrol．Keywords:mechanicalarm;intelligentcontrol;design[3]式、连杆式以及绳索式等多样化的动力传动方式。采用0引言的主流结构主要是齿轮式，其优点包括结构紧凑、传动精在工业应用中，机械手臂伴随着工业自动化的发展越度高以及承载高等。但是由于齿轮式机械手臂使用的结来越发挥着重要的作用。在近代自动控制领域中，机械手构包括减速器，所以还具有占用空间

5、大以及质量大等缺臂作为其中一项新技术，从部分领域来看，使可以替代人点。还有一些机械手臂，在各个关节中都安装了电机，这工操作的;通过遵循一定的时间、位置和程序，按照生产工样虽然能对运行精度提供保障，但是具有维护难度，不利[1]艺需求，来传送和装卸工件。本文首先对机械手臂的国于零部件的维修和更换。内研究现状进行了阐述;针对机械手臂控制系统，介绍了1．2机械手臂的控制器具体的工作原理，探讨了控制系统的动作实现过程;从总控制器在一定程度上能影响机器人的先进程度，所以体设计上进行了五自由度控制系统，并对其机械结

6、构进行十分有必要选择一个性价比高、稳定以及具有强大功能的了研究，完成了PＬC以及驱动电机的选择。控制器。随着软硬件技术以及工业控制技术的不断发展，[４]本文对五自由度机械手臂设计的动作包括伸展、手部选择机器人控制器具备了充分的条件。在机械手臂控[2]旋转、抓取、升降以及夹爪倾斜等。机械手臂运行使通制的传统系统中，大多采用单片机控制，容易在控制电机过PＬC进行控制的，从理论上来说，可编程逻辑控制器是运行时产生驱动IC故障，或者由于驱动IC过热的原因直基于计算机控制和继电器控制开发的一种新型工业自动接烧毁

7、控制电机。近年来，传统的单片机控制器逐渐由控制装置，核心是微器处理，完美的融合了通信技术、计算PＬC也即是可编程逻辑控制器替代，其稳定性更佳。但是机技术以及自动化技术。对机械手臂的要求随着工业的发展有越来越高的趋势，需要有多自由度的机械手臂，在控制上也体现出日渐复杂的1智能机械手臂趋势，但是控制多自由度的机械手臂单单靠现有的一个1．1机械手臂的机械结构PＬC主模块是远远不够的。在这种情况下，对机械手臂的从机械手臂的发展过程来看，传统设备需要占据较大控制需要依靠其他方法来实现。的空间，不适用使用在空间狭

8、窄的场合，但是有一部分特1．3机械手臂的控制算法定的工作场合需要多自由度的机械手臂，要具有动作灵对于机械手臂控制系统来说，控制方法有很多种，比活，占用较小空间的特点。在控制机械手臂的过程中，首如模糊控制方法、PID方法以及自适应控制方法等。其中先要针对机械手臂分析具体的本机结构，研究重点是动力精度较高的方法是自适应控制方法和模糊控制方法，在现传递方法和动力源。代控制领域中具有较广泛的应用，尤其是在航天和军工领电路传动机械手臂有非常广泛的应用领域，有齿轮域