机器人机械臂的设计
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3.设计出抓取系统与机器人其他模块的接口 4.整合优化不同特点的机械手，进行创新性 设计
研究路线（机械部分）
机械手的种类有很多种类型，但是怎样 对比赛中可能用到的抓取系统进行模块化设 计，还需在种类上进行细分并进行汇总，最 后进行创新性研究设计。
钳爪式机械手
1.回转式
这种手爪是目前使用最广泛的一种，当手 爪抓紧和松开工件时，做回转运动。当被 夹持物体大小变化时，要调整手爪位置才 能保持物体位置不变 。
任务计划
开题，文献检索和理论学 习 方案设计和论证 三维设计和建模 进行实体制作和实验，结 题答辩
参考文献
【1】徐小云，颜国正，闫小雪.油气管道检测机器人.上海 交通大学报.2003.11 【2】费仁元，张慧慧，机器人机械设计和分析 【3】何发昌，邵远，多功能机器人的原理及应用 【4】吴瑞祥，机器人技术及应用 【5】熊有伦，机器人学 【6】刘文波，陈白宁，段智敏，工业机器人 【7】王立权，机器人创新设计与制作 【 8 】 http://baike.baidu.com/view/13608.htm#sub13608
钳爪式机械手
2.移动式
当手爪抓紧和松开工 件时，只做平移运动， 姿态不变，但夹持空 间减小，由于夹持过 程的摩擦力过大，产 生一定的弹性变形， 积聚的弹性变形的能 量将是爪松开的时候 产生不确定的偏移。
吸盘式机械手
吸盘式机械手适用于有较高位姿精度要求的曲面物 件的自动抓取、搬运和精密装配
托持式机械手
3.竞赛机器人的发展需要一种模块化抓取机构，我们应该尽
量减少制作成本，从实际应用和经济支出方面分析方案可行
经费预算
文献检索及办公用品费 实验材料购买及电机购置 厂机械加工费 合计 1000元 6000元 2000元 9000元
项目任务规划
时间
2011年4月—2011年6月 2011年7月—2011年9月 2011年10月—2011年12月 2012年1月—2012年4月
The end! Thank you!
对于重量大的工件， 可以减少推动手爪 的动力。同时可以 提高搬运过程的稳 定性。
关节式机械手
关节式机械手主要用 途是抓一些不同尺寸 的工件，可以做成三 爪式或其他形状，但 结构和控制较复杂
机械手与其他模块的接口
控制部分
1.步进电机 2.主控系统的选择 3.传感器融合 4.传感器信息处理
Fra Baidu bibliotek
1.步进电机
5项目可行性分析 6经费预算 7项目任务规划 8参考文献
立项依据
机器人竞赛是近年来国际上迅速开展起来的机器人技术对抗 活动，纵观近几年的机器人竞赛，机器人比赛任务的最终完成 的好坏都取决于抓取机构的设计。对于抓取机构这部分，因每 年比赛的主题不同，参赛的机器人在这方面的设计也是年年都 在不断的许多重复工作，而且由于学生的设计经验不足导致了 每年都会面临许多类似的瓶颈问题。 本课题旨在对机器人竞赛中可能用到的抓取系统进行模块化 设计，研究各个抓取机构的性能及参数，为以后竞赛机器人的 抓取系统设计做技术参考同时设计出抓取系统与机器人其他模 块的接口。
入式操作系统后性能更可以充分有效的发挥更大的优势，
是主控CPU的优先选择。
3.传感器融合
角位移传感器——用于机器人与被抓取物
之间角度的定位。
压力传感器——用于机械手臂抓取应力大
小的检测。
还有可能用到的传感器包括空间定位陀螺
仪、巡线红外传感器，限位光电对管及接 近开关等。
4.传感器信息处理
如何将各路传感信息的汇总并且分步处
创新点
1.对于竞赛机器人可用的抓取机构进行模块化设计， 可缩短整个机器人的设计和制作周期，同时也节约大 量的人力、物力和财力。 2.夹持机构的优化创新设计。 3.机械手与机器人本体之间的接口模块化设计。
研究内容
1.研究多种夹持机构，最终完成智能机械手 的机械本体制作。
2.研究各个抓取机构的性能及参数，为以后 竞赛机器人的抓取系统设计做技术参考。
理，设计所选用的通信方式和通信协议综 合应用现场总线技术
高精度检测与控制技术应用
项目可行性分析
1.已经学习过三维制图软件Solidworks和仿真软件ADAMS，根
据往届机器人比赛，从技术理论方面分析方案可以完成。
2.已经完成单片机课程的学习和实验，正在学习步进电机和
现场总线等课程，根据理论基础可以通过方案。
步进电机是将电脉冲信号转 变为角位移或线位移的开环控制 元步进电机件。包括反应式步进 电机（VR）、永磁式步进电机 （PM）、混合式步进电机 （HB）和单相式步进电机等。
电机驱动电路设计
电动机的驱动主要取决于电动
机功率和电机固有步距角（它表 示控制系统每发一个步进脉冲信 号，电机所转动的角度）的大小。
具体方案将根据所设计机械手
的抓取能力选择合适步进电机。
2.主控系统的选择
传统的51单片机接口较少，主频低，功耗大，编程操作
复杂，且不适合构建多CPU体系结构
ARM系列处理器是目前应用很广的32位CPU，在工控、
通信、机电、仪表、机器人等很多领域使用，具有强大 的处理性能和速度，丰富的接口集成在芯片中，加入嵌
竞赛机器人模块化抓取系统设计
指导教师：孔繁征 鄂明成 组员：唐亚洲 李洪刚
张硕
赵旭昌 时靖
石维特
学院：机械与电子控制工程学院
目录
1立项依据 2创新点 3研究内容 4研究路线
4.1机械部分 4.1.1机械手的分类 4.1.2机械手接口 4.2控制部分 4.2.1步进电机的选取 4.2.2电机驱动电路设计 4.2.3主控系统的选择 4.2.4传感器融合 4.2.5传感器信息处理
研究路线（机械部分）
机械手的种类有很多种类型，但是怎样 对比赛中可能用到的抓取系统进行模块化设 计，还需在种类上进行细分并进行汇总，最 后进行创新性研究设计。
钳爪式机械手
1.回转式
这种手爪是目前使用最广泛的一种，当手 爪抓紧和松开工件时，做回转运动。当被 夹持物体大小变化时，要调整手爪位置才 能保持物体位置不变 。
任务计划
开题，文献检索和理论学 习 方案设计和论证 三维设计和建模 进行实体制作和实验，结 题答辩
参考文献
【1】徐小云，颜国正，闫小雪.油气管道检测机器人.上海 交通大学报.2003.11 【2】费仁元，张慧慧，机器人机械设计和分析 【3】何发昌，邵远，多功能机器人的原理及应用 【4】吴瑞祥，机器人技术及应用 【5】熊有伦，机器人学 【6】刘文波，陈白宁，段智敏，工业机器人 【7】王立权，机器人创新设计与制作 【 8 】 http://baike.baidu.com/view/13608.htm#sub13608
钳爪式机械手
2.移动式
当手爪抓紧和松开工 件时，只做平移运动， 姿态不变，但夹持空 间减小，由于夹持过 程的摩擦力过大，产 生一定的弹性变形， 积聚的弹性变形的能 量将是爪松开的时候 产生不确定的偏移。
吸盘式机械手
吸盘式机械手适用于有较高位姿精度要求的曲面物 件的自动抓取、搬运和精密装配
托持式机械手
3.竞赛机器人的发展需要一种模块化抓取机构，我们应该尽
量减少制作成本，从实际应用和经济支出方面分析方案可行
经费预算
文献检索及办公用品费 实验材料购买及电机购置 厂机械加工费 合计 1000元 6000元 2000元 9000元
项目任务规划
时间
2011年4月—2011年6月 2011年7月—2011年9月 2011年10月—2011年12月 2012年1月—2012年4月
The end! Thank you!
对于重量大的工件， 可以减少推动手爪 的动力。同时可以 提高搬运过程的稳 定性。
关节式机械手
关节式机械手主要用 途是抓一些不同尺寸 的工件，可以做成三 爪式或其他形状，但 结构和控制较复杂
机械手与其他模块的接口
控制部分
1.步进电机 2.主控系统的选择 3.传感器融合 4.传感器信息处理
Fra Baidu bibliotek
1.步进电机
5项目可行性分析 6经费预算 7项目任务规划 8参考文献
立项依据
机器人竞赛是近年来国际上迅速开展起来的机器人技术对抗 活动，纵观近几年的机器人竞赛，机器人比赛任务的最终完成 的好坏都取决于抓取机构的设计。对于抓取机构这部分，因每 年比赛的主题不同，参赛的机器人在这方面的设计也是年年都 在不断的许多重复工作，而且由于学生的设计经验不足导致了 每年都会面临许多类似的瓶颈问题。 本课题旨在对机器人竞赛中可能用到的抓取系统进行模块化 设计，研究各个抓取机构的性能及参数，为以后竞赛机器人的 抓取系统设计做技术参考同时设计出抓取系统与机器人其他模 块的接口。
入式操作系统后性能更可以充分有效的发挥更大的优势，
是主控CPU的优先选择。
3.传感器融合
角位移传感器——用于机器人与被抓取物
之间角度的定位。
压力传感器——用于机械手臂抓取应力大
小的检测。
还有可能用到的传感器包括空间定位陀螺
仪、巡线红外传感器，限位光电对管及接 近开关等。
4.传感器信息处理
如何将各路传感信息的汇总并且分步处
创新点
1.对于竞赛机器人可用的抓取机构进行模块化设计， 可缩短整个机器人的设计和制作周期，同时也节约大 量的人力、物力和财力。 2.夹持机构的优化创新设计。 3.机械手与机器人本体之间的接口模块化设计。
研究内容
1.研究多种夹持机构，最终完成智能机械手 的机械本体制作。
2.研究各个抓取机构的性能及参数，为以后 竞赛机器人的抓取系统设计做技术参考。
理，设计所选用的通信方式和通信协议综 合应用现场总线技术
高精度检测与控制技术应用
项目可行性分析
1.已经学习过三维制图软件Solidworks和仿真软件ADAMS，根
据往届机器人比赛，从技术理论方面分析方案可以完成。
2.已经完成单片机课程的学习和实验，正在学习步进电机和
现场总线等课程，根据理论基础可以通过方案。
步进电机是将电脉冲信号转 变为角位移或线位移的开环控制 元步进电机件。包括反应式步进 电机（VR）、永磁式步进电机 （PM）、混合式步进电机 （HB）和单相式步进电机等。
电机驱动电路设计
电动机的驱动主要取决于电动
机功率和电机固有步距角（它表 示控制系统每发一个步进脉冲信 号，电机所转动的角度）的大小。
具体方案将根据所设计机械手
的抓取能力选择合适步进电机。
2.主控系统的选择
传统的51单片机接口较少，主频低，功耗大，编程操作
复杂，且不适合构建多CPU体系结构
ARM系列处理器是目前应用很广的32位CPU，在工控、
通信、机电、仪表、机器人等很多领域使用，具有强大 的处理性能和速度，丰富的接口集成在芯片中，加入嵌
竞赛机器人模块化抓取系统设计
指导教师：孔繁征 鄂明成 组员：唐亚洲 李洪刚
张硕
赵旭昌 时靖
石维特
学院：机械与电子控制工程学院
目录
1立项依据 2创新点 3研究内容 4研究路线
4.1机械部分 4.1.1机械手的分类 4.1.2机械手接口 4.2控制部分 4.2.1步进电机的选取 4.2.2电机驱动电路设计 4.2.3主控系统的选择 4.2.4传感器融合 4.2.5传感器信息处理