六自由度机械手资料

目录

第一章绪论 (5)

第二章总体介绍 (7)

2.1 机械结构的总体介绍 (7)

2.2 电气结构的总体介绍 (8)

第三章机械机构及设计 (9)

3.1 底座的设计 (9)

3.2 屈臂的设计 (9)

3.21 屈臂的组成和作用 (9)

3.22 屈臂设计的基本要求 (10)

3.23 屈臂的常用结构 (10)

3.3 腕部的设计 (11)

3.31 腕部的作用 (11)

3.32 腕部的分类 (11)

3.4 手部的设计 (12)

3.41 手部的特点 (12)

3.42 手部的分类 (12)

第四章电气结构及设计 (14)

4.1 主控制器的选择 (14)

4.2 伺服控制器PSC及电机的选择 (15)

4.21 伺服控制器的选择 (15)

4.22 PSC伺服控制板接口的设计 (15)

4.23 伺服电机的选择 (16)

第五章控制程序及调试 (18)

第六章心得体会 (21)

参考文献 (22)

第一章绪论

在工资水平较低的中国，制造业仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美的跨国公司很早就在他们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是在那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣高，应为他们要面对工人的流失率高，以及交货周期缩短带来的挑战。

机械手可以确保运转周期的一致性，提高品质。另外，另外，由于机械手的控制精确，还可以提高零件的精度。机械手在工业中的应用十分广泛，如：一、以提高生产过程中的自动化程度

应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。

二、以改善劳动条件，避免人身事故

在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。

在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产

应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。

应用前景

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。

第二章总体介绍

机械手由6个伺服电机组成，实现机械手六自由度运动。机械手采用主从控制方式，以AT89S52单片机作为系统控制核心，基于软件模拟串行通信程序，实现AT89S52串行通信，使其同时与显示终端、PSC伺服控制器进行串行通信，同步的、连续的、精确的控制伺服的转动，以实现精确定位、连续动作机械手采用主从控制方式，以AT89S52为主控制器，PSC伺服控制器为从控制器。实验教学平台控制系统由主控制器、伺服电机控制器PSC、FYD12864-0402B液晶显示模块、红外传感器及6个伺服电机等部分组成，其系统组成框图如图2-1所示。

图2-1

2.1、机械结构的总体介绍

机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现，在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在，而是相互配合来完成预期的动作。机械手的机械结构系统由底座、屈臂、腕部和手部组成。信号接受器接收到主控制器发出的信号后，机械结构各个部分之间相互配合，分工合作来做系统能够完成的6个动作，分别为分别是夹紧、旋转、俯仰（1）、左右摇摆、俯仰（2）及基座的回转。

六自由度机械手的机械结构简图如图2-2所示

图2-2

2.2、电气结构的总体介绍

电气结构是机械手控制器的核心，它主要包括主控制器和从控制器。其中主控制器以AT89S52为主，从控制器以PSC伺服控制器为主。主控制器单元用来收集和处理各路信号，并根据各种信号发出相应控制指令，作为工作平台的控制系统。

第三章机械结构及设计

本次设计主要用于实验平台，对载荷没太大要求，符合要求即可。机械手的机械结构包括以下部分；底座、屈臂、腕部和手部。

3.1、底座的设计

底座用于支承和连接若干部件的基础零件。它承受其他零部件的重量和工作载荷，又起到保证各零部件相对位置的基础作用。底座多采用铸件，其基本特点是尺寸相对于其他零件较大。其次底座的变形和振动将直接影响操作的平稳性故对刚度和抗振性提出下列要求【1】；

（1）刚度和抗振行

（2）热变形

（3）稳定性

（4）其他要求

底座的三维图如图3-1所示

图3-1

3.2、屈臂的设计

3.21、臂部的组成和作用【2】