立式精鍛機自動上料機械手手部結(jié)構(gòu)的設計含12張CAD圖.zip,立式,精鍛機,自動,機械手,結(jié)構(gòu),設計,12,CAD 關節(jié)轉(zhuǎn)矩降低三維冗余的平面機械手 1.研究中心在吉隆坡50603馬來西亞大學應用電子科，馬來西亞;電子郵件:mahmoud@um.edu.my。 2.電氣和計算機工程學院,德黑蘭大學,郵政信箱14399 - 57131。 3.電氣與電子工程系：馬來西亞諾丁漢大學,道路Broga,Semenyih43500；馬來西亞;電子郵件:haider.abbas@nottingham.edu.my。 摘要 研究機器人機械手關節(jié)力矩的還原已經(jīng)受到近年來相當多的關注。其可以減少計算復雜度的扭矩，優(yōu)化計算能力的大小使關節(jié)力矩準確地將結(jié)果體現(xiàn)在在一個安全的操作,沒有超載的聯(lián)合執(zhí)行機構(gòu)。本文提出：機械設計的三維平面冗余機械手，利用數(shù)目的減少確定需要控制關節(jié)角，領先在機械手的重量的減少。 許多的努力都集中在減少機械手的重量,如使用輕量級關節(jié)設計或設置執(zhí)行器在機械手的基礎和使用肌腱的動力傳遞到這些關節(jié)。通過本文的設計，只有三個電動機需要控制任何n度自由在一個三維平面冗余機械手臂代替n電機自由。因此，這個設計是為了減少機器人的重量以及一些非常有效的需要控制的機械手電機。在本文中，所有的關節(jié)力矩提出了計算該機械手（三個馬達）和傳統(tǒng)的三維平面機械手（有一個電機，每個自由度）來顯示，機械手的有效性提出減少的重量和機械手驅(qū)動關節(jié)磨損最小化。 關鍵詞：冗余機械手;動力學;機器人;旋轉(zhuǎn)編碼器;減少關節(jié)磨損 1 介紹 從理論上講，對于一個機器人機械手的結(jié)構(gòu)可以安裝在每個環(huán)節(jié)通過減速器驅(qū)動下一個鏈接，但執(zhí)行機構(gòu)和減速器安裝在末端成為負載執(zhí)行機構(gòu)安裝在近端結(jié)束的機械手,導致一個笨重的超重系統(tǒng)[1]。為了減輕重量和機器人慣性，到目前為止，機制已經(jīng)提出去除重量的限制。一些報道[2，3]包括： （一）輕量級聯(lián)合設計基于一個特殊的旋轉(zhuǎn)接頭(4 - 6) （二）在一個滑塊底部承受盡可能多的所需驅(qū)動力[7] （三）并行機制是另一種方法來減少質(zhì)量和慣性的機械手[8] 一個典型的機并聯(lián)械手是由一個移動平臺與固定座連接，一般說,自由度的數(shù)目與并聯(lián)機械手的四肢的數(shù)量相等。該驅(qū)動器通常是安裝在基地附近,這有助于減少機器人的慣性。 （四）濃度的致動器在每個接頭的基礎和動力傳輸通過肌鍵的一個特殊的傳動機構(gòu)[2、3、9]。這種機制允許執(zhí)行機構(gòu)是位于遠程操作器上的基地,使機械手做的更輕和緊湊。 對于一系列機械手,直接運動學是相當簡單的,而逆運動學變得非常困難。參考[10]提出了一種融合智能傳感器網(wǎng)絡估計了工業(yè)機器人運動學,同時參考[11]措施范圍的數(shù)據(jù)關于機器人基礎構(gòu)架使用機器人正運動學和光學三角測量原理。逆運動學問題是更有趣的是和它的解決方案是更有用的,但是遇到的問題之一逆運動學是當機械手是冗余的,預計的逆運動學有無窮多組解。這意味著,對于一個給定位置的機械手的端部執(zhí)行器,就有可能誘發(fā)一個自動的結(jié)構(gòu)而不改變位置的端部執(zhí)行器。在本文中,我們依靠我們現(xiàn)有的作品[12,13],提出一個新的方法來解決—三元的平面冗余機械手臂的多解問題。由于本文闡述了機械手的動態(tài)而不是他的運動學，逆運動學方法將無法解釋這里。關于逆運動學冗余機械手的更多細節(jié),我們的作品[14]可以檢查。 這是前面提到的,該機械手可以用來減少的重量，機械手收益率下降用于控制機械手的電機。在降低動電動機的反力矩上顯示了該機械手的有效性，對動態(tài)的機械手進行了數(shù)學計算。逆動態(tài)模型提供了在術語的關節(jié)磨損的關節(jié)位置、速度和加速度。為機器人設計,逆動態(tài)模型是用來計算執(zhí)行機構(gòu)的扭矩,以獲得所需的運動[17]。幾種方法已經(jīng)提出的動力學模型。最常用于機器人的拉格朗日公式和牛頓歐拉公式。由于拉格朗日公式在概念上很簡單,系統(tǒng)[18],它被用在這里。拉格朗日公式提供了一個描述聯(lián)合執(zhí)行機構(gòu)之間的關系力量和運動的機制,在系統(tǒng)里從根本上操作動能和勢能。 本文的工作是基于先前的工作[14],呈現(xiàn)了一個機械設計一個三維平面冗余機械手,保證減少重量的機械手通過減少需要控制汽車的數(shù)量的機械手。因為逆運動學模型提供了一個無限數(shù)量的解決方案為冗余機械手,因此,二次性能標準可以優(yōu)化[17],如避免奇異構(gòu)型和最小化驅(qū)動關節(jié)力矩。參考[14]研究了本文的機械手運動學和顯示在細節(jié)能夠避免奇異的配置能力。可操縱性指數(shù)數(shù)值和可操縱性橢圓體的機械手是由索引值的可操縱性和彪馬的可操縱性橢圓體手臂顯示使用的有效性提出了機械手,以避免奇異機械手。在本文中,對機械手的動力學,進行了詳細解釋。這個工作的貢獻是解釋該機械手的關節(jié)力矩極小化的能力。研究了該鏈接和電機的質(zhì)量分布(三個馬達)和傳統(tǒng)的機械手(汽車)。驅(qū)動關節(jié)磨損研究提出的機械手各關節(jié)和結(jié)果，與傳統(tǒng)的機械手結(jié)果比較表明該機械手的有效性的最小化為驅(qū)動關節(jié)磨損。 2 機械手的機械設計 控制運動圖1顯示的機械手的末端執(zhí)行器的運動（一）,所有的汽車機械手應受控制。例如,控制五個環(huán)節(jié)平面冗余機械手能夠旋轉(zhuǎn)整個機械手在其垂直軸的能力,六個馬達(五發(fā)動機各關節(jié)角和一個電動機旋轉(zhuǎn)整個機械手在其垂直軸)應該控制的機械手。使用該方法的論文[12,13],配置的機械手將有三個角度控制代替n角度。圖1(b)顯示了配置機械手在只有三個角度時,需要控制。 因為末端可以遵循任何想要的路徑通過控制三個角度(θ1,θ2和θ3),因此,不使用電動機為每個關節(jié)角,三個汽車可以用于的控制機械手。這意味著對于任何數(shù)量的自由度三維平面冗余的權重,鏈接的重量將會明顯降低使用提出的設計。讓能夠移動的機械手在三維工作空間,一個馬達控制的價值的θ意味著控制整個機械手的旋轉(zhuǎn)圍繞垂直軸。這個電機坐落在這樣旋轉(zhuǎn)底部的機械手在z軸 。第二個電動機控制θ2的值,這意味著整個機械手的旋轉(zhuǎn)與它的配置。這個電動機位于該基地。第三個電動機控制θ3的價值,這種電動機位于第一個鏈接。 這種電動機將旋轉(zhuǎn)臂的第二個鏈接關于第二軸,因為所有的下一個鏈接應該對他們的軸旋轉(zhuǎn)相同的角θ3。因此,沒有必要使用電動機為每個關節(jié)角,但第二電機的旋轉(zhuǎn)將被轉(zhuǎn)移到下一個關節(jié)使用齒輪箱。圖2顯示了該機械手的機構(gòu)。三維平面冗余機械手配置;(b)三維平面冗余機械手配置使用方法[12,13]。 用于實驗的機械手[14]。草案操縱者利用SolidWorks軟件(左)。機械設計的機械手(右)。進一步闡述,第二馬達連接到第一個鏈接使用一個蝸輪控制角θ2。顯示了第二電動機的位置。第二個關節(jié)角的設計(第一個鏈接與第二電動機)[14]。利用SolidWorks軟件的二關節(jié)節(jié)角草案(左)。第二個關節(jié)角的機械設計(右)。第三個馬達連接到第二個鏈接使用一個蝸輪因為同樣的原因是使用第一個鏈接。 控制第三汽車意味著控制角之間的第一個和第二個鏈接即鏈接。,θ3角度。第三關節(jié)角機械手的設計(第二個鏈接與第三電動機)[14]。草案第三關節(jié)角利用SolidWorks軟件(左上角)。利用SolidWorks軟件對整個機械手的草案(右上)。第三個關節(jié)角度的機械設計(底部)。 相同的機制的第二個鏈接使用;唯一的區(qū)別是,而不是使用年代蠕蟲作為驅(qū)動的齒輪為驅(qū)動,使用兩個錐齒輪。第三連桿的相同機制可用于下一個鏈接。最后的鏈接有機制如圖6所示。為進一步的細節(jié)的機械設計的機械手,我們參考[14]可以檢查。 確保所有的鏈接而運動的關節(jié)角,錐齒輪之間的比例每個行星齒輪應該等于一。這意味著錐齒輪的每個行星齒輪應該有相同的直徑和數(shù)量的牙齒。