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（毕业设计全套）高压电线除冰机器人机构设计（打包下载）

表电机参数表电机型号相数步距角电压最大静转矩••最高空载启动频率运行频率转子转动惯量•分配方式质量三相六拍．控制系统的设计.机器人的控制系统工业机器人的控制技术是在传统机械系统的控制技术的基础上发展起来的，因此两者之间并无根本的不同但工业机器人控制系统也有许多特殊之处。其特点如下，工业机器人有若干个关节，典型工业机器人有五六个关节，每个关节由个伺服系统控制，多个关节的运动要求各个伺服系统协同工作。工业机器人的工作任务是要求操作机的手部进行空间点位运动或连续轨迹运动，对工业机器人的运动控制，需要进行复杂的坐标变换运算，以及矩阵函数的逆运算。工业机器人的数学模型是个多变量非线性和变参数的复杂模型，各变量之间还存在着耦合，因此工业机器人的控制中经常使用前馈补偿解耦和自适应等复杂控制技术。较高级的工业机器人要求对环境条件控制指令进行测定和分析，采用计算机建立庞大的信息库，用人工智能的方法进行控制决策管理和操作，按照给定的要求，自动选择最佳控制规律。工业机器人的控制系统发基本要求有，实现对工业机器人的位置速度加速度等控制功能，对于连续轨迹运动的工业机器人还必须具有轨迹的规划与控制功能。方便的人机交互功能，操作人员采用直接指令代码对工业机器人进行作用指示。使用工业机器人具有作业知识的记忆修正和工作程序的跳转功能。具有对外部环境包括作业条件的检测和感觉功能。为使工业机器人具有对外部状态变化的适应能力，工业机器人应能对诸如视觉力觉触觉等有关信息进行测量识别判断理解等功能。在自动化生产线中，工业机器人应用与其它设备交换信息，协调工作的能力。工业机器人控制系统可以从不同角度分类，如控制运动的方式不同，可为关节控制笛卡尔空间运动控制和自适应控制按轨迹控制方式的不同，可分为点位控制和连续轨迹控制按速度控制方式的不同，可分为速度控制加速度控制力控制。程序控制系统给每个自由度施加定规律的控制作用，机器人就可实现要求的空间轨迹。自适应控制系统当外界条件变化时，为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质，其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察，再调整非线性模型的参数，直到误差消失为止。这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。人工智能系统事先无法编制运动程序，而是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息，实时确定控制作用。当外界条件变化时，为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质，其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察，再调整非线性模型的参数，直到误差消失为止。这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。因而本系统是种自适应控制系统。.基于运动卡的控制系统的建立总体方案的确定机器人控制系统是种典型的多轴实时运动控制系统。传统的机器人控制系统基本上是设计者基于自己的独立结构和生产目的而开发，它采用了专用计算机专用机器人语言专用微处理器的封闭式体系结构。这种结构的控制器存在制造和使用成本高，开发周期长，升级换代困难，无法添加系统的新功能等系列缺点。该系统基于运动控制卡的开放式结构机器人控制系统，采用的结构来实现机器人的控制。这种机器人控制系统采用开放式硬件软件结构，可以根据需要方便地扩展功能，具有良好的开放性和扩展性，能适应于不同类型机器人或机器人自动生产线。通过运动控制卡在工业机器人控制系统中的应用，根据运动控制的相关理论和直流伺服电机的具有不易受干扰易于用微机实现数字控制无积累误差等特性以及其动作迅速反映快维护简单可实现过载自动保护等特点作为相关背景的基础之上提出了基于运动控制卡的自动化程度和定位精度均较高的工业机器人控制系统。这种机器人控制系统的重要特点在于它采用通用个人计算机加多控制回路的开放式体系结构以及它的网络控制特性。目前，由于高起动转矩大转矩低惯量的交直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用般负载相当以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是伺服电动机。其中，交流伺服电动机直流伺服电动机直流驱动电动机均采用位置闭环控制，般应用于高精度高速度的机器人驱动系统中。利用运动控制卡运动控制和逻辑算法有机的结合，轻松实现多种运动形式的运动控制器对机器人驱动系统进行控制能够有效地提高整个机器人系统的性能及开发效率。由于机器人需要精确的控制和精准的定位，采用合适的直流电机调速器和光电轴角编码器即能满足要求。由于所选用的硬件设备都是市场上成熟的，综上所述，本设计题目的理论基础整体的构想和所实施的方案是切实可行的，在老师的指导下，借鉴相关书籍，通过通过自己的学习，能够达到本次设计的要求。该系统主要由个人系列运动控制卡运动卡外接线板系列直流电机调速器光电轴角编码器系统工作状态检测输入行程开关等组成。运动控制卡通过对直流电机调速器发出模拟电压信号对直流伺服电动机的转上速角位移正反转等进行控制，从而外控制输出电机驱动且还在系统中采用光电轴角编码器对电机的参数运行状态以及程序的运行状态进行反馈另外还设置行程开关对电机的行程位置进行控制。机器人具有三个自由度即大臂回旋仰角小臂伸缩三个运动和个爪开合动作，采用全电机驱动控制。机器人本体由机身大臂小臂手找等组成。机身固定在机械小车上大臂可以绕着机身在水平面内和垂直面内旋转小臂在丝杆的传动下，可以前后进行伸缩。在大臂和小臂的共同作用下，机械手的手爪能够接近要抓的物体。当物体被控制在手爪的控制范围内时，手爪夹紧物体，然后通过大臂的旋转和小臂的伸缩运动，最终将物体置于规定的位置。机器人控制工作原理机器人具有三个自由度即大臂回旋仰角小臂伸缩三个运动和个爪开合动作，采用全电机驱动控制。机器人本体由机身大臂小臂手找等组成。机身固定在机械小车上大臂可以绕着机身在水平面内和垂直面内旋转小臂在丝杆的传动下，可以前后进行伸缩。在大臂和小臂的共同作用下，机械手的手爪能够接近要抓的物体。当物体被控制在手爪的控制范围内时，手爪夹紧物体，然后通过大臂的旋转和小臂的伸缩运动，最终将物体置于规定的位置。机器人大臂回旋运动和大臂仰角运动均采用直流电动机谐波减速器传动，脉宽调速器控制，可实现无级调速控制。手爪开合采用连杆及螺旋机构，同步电机驱动，其结构简单，无调速器，电路控制方便。由于在机械结构设计中采用了谐波减速器滚珠丝杆滚珠直线导轨等精密传动装置，机器人手爪定位可达到较高的精度。机器人大臂回旋运动和大臂仰角运动均采用直流电动机和控制，小臂伸缩采用直流电动机控制，手爪的开合由单相交流电动机控制，每个电动机均由两个中间继电器控制其正反转。首先是各运动轴分别复位，电动机反转输出端口输出电压各轴正向运动。当它们踏上了各自的行程开关时外接分别输入到的输入端口由运动控制卡进行判断并作为运动的原点。然后，当运动控制卡的电压输出端口输出指令时，接通继电器，电动机得点正转，机器人大臂向上仰运动，到达极限位置时撞下前限位开关，继电器线圈断电机停止运转。当运动控制卡电压输出端口输出指令时，继电器线圈得电，电动机得电反转机器人大臂向下仰运动，到达极限位置时撞下后限位开光，继电器断电，电机停止运转。电动机的运动控制由运动控制卡的模拟电压输出端口输出的指令控制。当运动控制卡电压输出端口输出指令时，继电器线圈得电，电动机得电正转，机器人大臂向左旋运动，到达极限位置时撞下前限位开关,继电器断电，电机停止运转。当运动控制卡电压输出端口输出指令时，继电器线圈得电，电动机得电反转，机器人大臂向右旋运动，到达极限位置时撞下后限位开关，继电器断电，电机停止运转，电动机的运转速度由运动控制卡模拟电压输出端口发出指令控制。当运动控制卡电压输出端口输出指令时，继电器线圈得电，电动机得电正转，机器人小臂向前伸运动，到达极限位置时撞下前限位开关，继电器线圈断电，电机停止运转，当运动控制卡输出断口输出指令时继电器线圈得电，电动机得电反转，机器人小臂向后缩运动到过极限位置时撞下后限位开关，继电器断电，电机停止运动，电动机运转速度由运动控制卡模拟电压输出端口发出指令控制。继电器和分别控制机器人手爪的开合当向前伸时输出,撞到前限位开关停止运动当输出时向后伸缩撞到后限位开关停止运动。光电轴角编码器由三个编码器输入端口反馈回各轴的实际运动位置给运动控制卡。.软件编程语言的特点程序界面在.中打开工程文件“.”，在编译环境中，直接运行，程序操作画面及介绍如下首先进入显示“欢迎使用运动控制操作界面”，单击进入按扭便进入程序界面。如果单击打开按扭由红色小方块变为绿色小方框，表明和之间已成功建立连接。如果仍然为红色表明和之间的连接未成功建立。在此程序中，可进行运动控制和轴位置及状态显示等功能。运动控制主要是的输出的开关控制，还有的原点检测控制，及运动距离输出控制等方面。其中关闭按扭是关闭软件的连接运动按扭是根据输入的距离值进行运动复位按扭是进行各轴的原点复位运动单击退出操作便结束程序的执行。向工程中添加控件如图在工程中调用函数图程序框图界面.指令系统轴指令指定以下运动指令所对应的轴号指定每个编程单位所对应的指令脉冲数，指定轴类型指定轴运行速度，指定轴加速度，指定轴减速度，指定原点输入点位置偏置，读取实际位置，读取指令位置，设置模拟量输出读取模拟量输入，设置进给保持输入点，设置进给保持速度。运动指令相对运动，绝对运动，恒速正向运动，恒速负向运动，停止，回原点，运动中改变目标位置，重新定义当前位置，全闭环控制，输出使能。输入输出指令读取模拟量输入,设置模拟量输出,读取开关量输入,设置开关量输出,位置比较输出,显示程序流程控制条件判断,循环控制,无条件跳转,调用子程序,条件跳转,条件调用子程序,重复执行控制,条件判断,等待运动结束。等待延时。运算处理指令算术运算逻辑运算。.运动控制程序运行过程的简介当程序运行时，自动进入窗体点击进入按扭通过调用窗体显示程序进入窗体二。进入后首先应该通过控件打开与软件的连接，这个可通过界面的打开按扭运用命令即可打开与软件的连接，并通过调用子程序更新其状态。打开了软件连接后，机器人各轴的位置应该回到初始状态，这个功能的实现了是通过复位程序来实现的。当点击复位按扭时就运行复位程序复位，在程序运行之前还要通过子程序进行各轴的参数进行设置，而设置参数是通过连接命令来分别进行设置的。设置完后而复位过程就通过循环来复位，即当各轴进行复位时分别通过控件连接的命令即输出电动机的反转电信号电压这时在软件中相应的输出角状态变为。在各轴的复位运行过程中通过子程序分别循环检测各轴的原点开关输入信号电压的状态是否为并显示各输入输出的状态，而该状态的读取是通过控件连接命令输入的。如果为该状态就退出循环通过命令来输出来关断反转电信号即该轴就回到了原点，随后再通过子程序显示编码器反馈回的各轴的位置，该数据的读取是读取轴参数的值并通过连接命令进行获取到变量通过赋值显示并把该位置做为个相对原点坐标这样整个复位程序运行完成了。各轴复位完成以后，我们要进行运动数据的输入，即该轴要运动的距离。由于各轴运动的距离有限，所以在每次运行时都要进行文本框距离数据的判断，假如距离值超过了设定值即要显示个对话框显示数据过大。如果数据在正常的范围之内，就通过控件命令分别输出各电动机的正转运动信号，并通过控件连接命令相对与反馈位置点运动断相对距离，运动完成后再通过子程序进行位置显示和子程序进行输出状态显示，同样通过命令来获取反馈值之后再通过输出关闭各轴的运动电信号，这些运动的实现是在子程序完成的。当点击运动按扭时就.