【摘要】：針對目前我國服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量過沉、電機(jī)使用效率低,不能滿足服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂輕量化、靈巧化要求。本文從服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂輕量化、靈巧化出發(fā),提出了推拉軟軸連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式,完成了服務(wù)機(jī)器人本體設(shè)計(jì)�；谠摍C(jī)械臂運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)開發(fā)了運(yùn)動(dòng)控制器和運(yùn)動(dòng)控制軟件。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,采用推拉軟軸連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式,將服務(wù)機(jī)器人各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)安裝在底盤上,在此基礎(chǔ)上完成了服務(wù)機(jī)器人三維模型設(shè)計(jì)與樣機(jī)制作。重點(diǎn)進(jìn)行了服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂的設(shè)計(jì),利用動(dòng)力學(xué)仿真軟件驗(yàn)證了該機(jī)械臂傳動(dòng)方案的可行性,對比了在相同驅(qū)動(dòng)電機(jī)的條件下,推拉軟軸連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式較傳統(tǒng)傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)了負(fù)載能力的大幅提升。實(shí)現(xiàn)了力矩空間無障礙高效傳輸,簡化結(jié)構(gòu),降低開發(fā)成本。在運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)方面,根據(jù)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),控制器設(shè)計(jì)采用主從管理架構(gòu),極大程度提高了控制器多任務(wù)并行運(yùn)行效率。為解決傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制分開造成的控制器體積大、成本高問題,重點(diǎn)進(jìn)行了步進(jìn)電機(jī)一體化運(yùn)動(dòng)控制模塊的設(shè)計(jì)。為滿足服務(wù)機(jī)器人后續(xù)控制要求,設(shè)計(jì)了控制器擴(kuò)展模塊。在軟件控制程序設(shè)計(jì)方面,根據(jù)機(jī)械臂與運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用特點(diǎn),完成了μC/OS-III操作系統(tǒng)在主從MCU上的移植與控制器各模塊功能測試。經(jīng)過基本測試,所設(shè)計(jì)的服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂及控制系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)行正常,并能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能,結(jié)果證明了整體設(shè)計(jì)方案是正確可行的,為服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂的后續(xù)發(fā)展提供了較好的支撐。
[Abstract]:At present, the structure of service robot manipulator in our country is complex, the mass is oversunk, and the efficiency of motor is low, so it can not meet the requirements of lightweight and dexterity of service robot manipulator. In this paper, starting from the lightweight and dexterous manipulator of service robot, the transmission mode of push-pull flexible shaft linkage mechanism is put forward, and the design of service robot body is completed. Based on the motion characteristics of the manipulator, a motion controller and motion control software are developed. In the aspect of mechanical structure design, the driving mode of push-pull flexible shaft linkage mechanism is adopted, and the rotating motor of each joint of the service robot is mounted on the chassis. On this basis, the 3D model design and prototype manufacture of the service robot are completed. The design of the robot manipulator is emphasized, and the feasibility of the transmission scheme is verified by using the dynamic simulation software, and the conditions of the same driving motor are compared. Compared with the traditional transmission mode, the push-pull flexible shaft linkage mechanism achieves a large increase in load capacity. The torque space can be transmitted efficiently, simplify the structure and reduce the development cost. In the design of motion controller, according to the characteristics of manipulator motion, the controller is designed with master-slave management architecture, which greatly improves the efficiency of multi-task parallel operation of controller. In order to solve the problems of large volume and high cost caused by the separation of stepping motor drive and control, the design of step motor integrated motion control module is carried out. In order to meet the requirement of the service robot, the controller extension module is designed. In the aspect of software control program design, according to the application characteristics of manipulator and motion controller, the transplant of 渭 C/OS-III operating system on master-slave MCU and the function test of controller modules are completed. After the basic test, the key technologies of the robot manipulator and control system are running normally, and the corresponding functions can be realized. The results show that the overall design scheme is correct and feasible. It provides a good support for the development of robot manipulator.
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2419621