1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)系 部 指導(dǎo)教師 職 稱學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào)論文題目 碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)論文內(nèi)容目標(biāo)及進(jìn)度要求隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使得機(jī)器人在碼垛，涂膠，點(diǎn)焊，弧焊。噴吐搬運(yùn)，測(cè)量等行業(yè)有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。有很多個(gè)原因，包括包裝的種類，工廠環(huán)境和客戶需求將碼垛變成包裝工廠里一塊難啃的骨頭。為了克服這些困難。設(shè)計(jì)一款碼垛機(jī)器人。 一、內(nèi)容:1、碼垛機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、碼垛機(jī)器人各關(guān)節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3、碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、繪制裝配圖，零件圖，以及傳動(dòng)和控制原理圖二 要求：1、收集資料（相關(guān)書(shū)籍 5 本以上，文章 10 篇以上）2、繪制 CAD 零件圖，裝配圖，原理圖3、賺些論文要符合要求，8000 字以上三、進(jìn)度1、1-6 周，主要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作，熟悉題目，收集資料，進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，明確研究目的和任務(wù)，構(gòu)思總體方案；2、7-10 周，繪制相關(guān)的圖；3、11-13 周，收尾完善，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯指導(dǎo)教師簽名：年 月 日系 部審 核論文（設(shè)計(jì)）題目 碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)一、本課題目的、意義及相關(guān)研究動(dòng)態(tài)：1、課題目的：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)是為了培養(yǎng)從事機(jī)械設(shè)計(jì)、制造行業(yè)的人才而開(kāi)設(shè)的專業(yè)。而碼垛機(jī)器人課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)設(shè)計(jì)者對(duì)機(jī)械的認(rèn)識(shí)、運(yùn)用能力而且也增進(jìn)了對(duì)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的了解和認(rèn)知。碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)涉及：機(jī)械設(shè)計(jì)原理、電氣傳動(dòng)及單片機(jī)、PLC、可編程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識(shí)。設(shè)計(jì)目的：（1）養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力；（2）擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)；（3）幫助學(xué)生培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力；（4）是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。2、課題意義：在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用碼垛機(jī)器人的意義可以概括如下： （1）以提高生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化程度 應(yīng)用碼垛機(jī)器人有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化的程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。（2）以改善勞動(dòng)條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用碼垛機(jī)器人即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以碼垛機(jī)器人代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。（3）可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用碼垛機(jī)器人代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用碼垛機(jī)器人可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，目前幾乎都沒(méi)有碼垛機(jī)器人，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。綜上所述，有效的應(yīng)用碼垛機(jī)器人，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。3、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)（1）國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀碼垛機(jī)器人最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。碼垛機(jī)器人延伸和擴(kuò)大了人的 手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環(huán)境中工作：代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用與制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。碼垛機(jī)器人與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，碼垛機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。我國(guó)的碼垛機(jī)器人發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)碼垛機(jī)器人的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用碼垛機(jī)器人，研制出示教式碼垛機(jī)器人、計(jì)算機(jī)控制碼垛機(jī)器人和組合式碼垛機(jī)器人等?？梢詫⒋a垛機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型機(jī)構(gòu)，組裝成各種用途的碼垛機(jī)器人，即便于設(shè)計(jì)制造，又便于跟換工件，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。目前國(guó)內(nèi)碼垛機(jī)器人主要用于機(jī)床加工、鍛造。所以，在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的碼垛機(jī)器人，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專業(yè)碼垛機(jī)器人的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用碼垛機(jī)器人，有條件的要研制示教式碼垛機(jī)器人、計(jì)算機(jī)控制碼垛機(jī)器人和組合碼垛機(jī)器人等。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮碼垛機(jī)器人的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺(jué)、視覺(jué)等性能的碼垛機(jī)器人，并考慮與計(jì)算機(jī)連用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。（2）國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外碼垛機(jī)器人在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來(lái)完成規(guī)定的操作。國(guó)外碼垛機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的碼垛機(jī)器人。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如 發(fā)生少許偏差時(shí)候，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。目前已經(jīng)取得一定的成績(jī)。（3）發(fā)展趨勢(shì)目前世界高端碼垛機(jī)器人均具有高精化，高速化，多軸化，輕量化等的發(fā)展趨勢(shì)。定位精度可以滿足微米及亞微米級(jí)要求，運(yùn)行速度可以達(dá)到3M/S，良新產(chǎn)品可以達(dá)到6軸，負(fù)載 2KG的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100KG。更重要的是將碼垛機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相互結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。同時(shí)，隨著碼垛機(jī)器人的小型化和微型化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)突破傳統(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域，從而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學(xué)及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。二、課題的主要內(nèi)容和創(chuàng)新之處：1、 本課題主要研究?jī)?nèi)容安排如下：（1）查閱資料，撰寫開(kāi)題報(bào)告，掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本步驟。（2）結(jié)合題目進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，深入工廠進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，在實(shí)習(xí)過(guò)程中，了解現(xiàn)場(chǎng)工程問(wèn)題，積累相關(guān)資料，做好調(diào)研筆記，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（3）了解碼垛機(jī)器人工作原理與性能及各部件零件的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案比較后優(yōu)選。2、創(chuàng)新之處由傳統(tǒng)的機(jī)械式改為機(jī)電綜合式，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積少、適用性強(qiáng)、能耗低、操作非常簡(jiǎn)單的碼垛機(jī)器人。三、研究方法、設(shè)計(jì)方案或論文撰寫提綱：1、研究方法：根據(jù)設(shè)計(jì)要求首先設(shè)計(jì)碼垛機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)所選機(jī)器人參數(shù)確定結(jié)構(gòu)及尺寸，再重點(diǎn)對(duì)氣動(dòng)手爪部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括氣缸的設(shè)計(jì)、氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖的繪制等。第一階段：準(zhǔn)備階段：了解工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，查閱課題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，擬訂設(shè)計(jì)思路。 第二階段：設(shè)計(jì)階段：確定碼垛機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)選定的工業(yè)機(jī)器人參數(shù)確定結(jié)構(gòu)及尺寸，再重點(diǎn)對(duì)氣動(dòng)手爪部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。第三階段：制圖階段：利用 CAD 制圖分別做出裝配圖和零件圖。第四階段：總結(jié)階段：撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，檢查圖紙，準(zhǔn)備答辯。2、設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)器人由手爪、手臂、手腕和基座組成，總體結(jié)構(gòu)方案如下圖：3、論文撰寫提綱第 1 章 緒論第 2 章 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1 手部機(jī)構(gòu)2.2 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3 手臂伸縮、升降的尺寸設(shè)計(jì)與校核第 3 章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總 結(jié)參考文獻(xiàn)致謝四、完成期限和預(yù)期進(jìn)度：1、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題調(diào)研階段；第 1—2 周，收集畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告階段；第 3—4 周，翻譯英文原文，撰寫開(kāi)題報(bào)告。3、畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查階段；2016 年 4 月 12 日。4、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作階段；第 5—12 周，學(xué)習(xí)軟件基本知識(shí)與課題有關(guān)專題部分二周，五周用于擬定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，一周總結(jié)。5、畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯階段；第 13 周，指導(dǎo)教師審定畢業(yè)設(shè)計(jì)資料。6、答辯時(shí)間：2015 年 6 月 23 日 五、主要參考資料：[1] 李超，氣動(dòng)通用上下料碼垛機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā).陜西科技大學(xué)，2003[2] 陸祥生 ，楊繡蓮 .碼垛機(jī)器人.中國(guó)鐵道出版社,1985.1[3] 張建民.工業(yè)機(jī)械人 .北京：北京理工大學(xué)出版社,1992[4] 史國(guó)生.PLC 在碼垛機(jī)器人步進(jìn)控制中的應(yīng)用.中國(guó)工控信息網(wǎng),2005.1[5] 李允文.碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,1996.4 [6] 蔡自興.機(jī)械人學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展戰(zhàn)略.機(jī)械人技術(shù),2001，4[7] 周洪.氣動(dòng)技術(shù)的新發(fā)展.液壓氣動(dòng)與密封,1999，4[8] 金茂青，曲忠萍，張桂華.國(guó)外工業(yè)機(jī)械人發(fā)展的態(tài)勢(shì)分析.機(jī)械人技術(shù)與應(yīng)用,2001，2[9] 王雄耀.近代氣動(dòng)機(jī)械人（碼垛機(jī)器人）的發(fā)展及應(yīng)用.液壓氣動(dòng)與密封,1999，5[10] 李明.單臂回轉(zhuǎn)碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì).制造技術(shù)與機(jī)床，2004. [11] 張軍， 封志輝.多工步搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì).機(jī)械設(shè)計(jì),2004.4：21[12] Cole Thompson Associates． “Directory of Intelligent Buildings”1999.指導(dǎo)教師意見(jiàn)簽 名： 年 月 日碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)I摘 要碼垛機(jī)器人是機(jī)械與計(jì)算機(jī)程序有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。為現(xiàn)代生產(chǎn)提供了更高的生產(chǎn)效率。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使得機(jī)器人在碼垛、涂膠、點(diǎn)焊、弧焊、噴涂、搬運(yùn)、測(cè)量等行業(yè)有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。本文首先對(duì)碼垛機(jī)器人作了簡(jiǎn)單的概述；接著，分析了碼垛機(jī)器人的工作原理及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；然后，對(duì)碼垛機(jī)器人的手部、腕部、臂部及控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，采用 CAD 制圖軟件繪制了裝配圖和主要零部件圖。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用 AutoCAD 軟件，本次碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)代表了設(shè)計(jì)的一般過(guò)程, 對(duì)今后的機(jī)器人設(shè)計(jì)工作有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：碼垛；機(jī)器人；設(shè)計(jì)AbstractPalletizing robot is a combination of mechanical and computer program. Provide a higher production efficiency for modern production. With the rapid development of the sustainable development of our country economy, science and technology, the 碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)IIrobot has a wide range of applications in the palletizing, glue, spot welding, arc welding, spraying, handling and measurement industry.This article first has made the simple outline of the palletizing robot; then, it analyzes the working principle and the design criterion of palletizing robot; then, of the palletizing robot hand, wrist, arm and control system were designed and checked. Finally, the CAD drawing software to draw the assembly drawing and the main parts of the map.Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing, and master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD software, the palletizing robot design represents the general process of design, have certain reference value for future design and robot.Keywords: Palletizing; Robot; Design;目 錄摘 要 IAbstract II第 1 章 緒 論 1碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)III1.1 簡(jiǎn)介 .11.2 課題研究背景和意義 11.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)況 2第 2 章 總體設(shè)計(jì) 42.1 工業(yè)機(jī)械手的組成 42.1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 42.1.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 42.1.3 控制系統(tǒng) 51.2 方案及參數(shù)的選擇 .5第 3 章 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 73.1 手部 .73.1.1 手指的形狀和分類 .73.1.3 手部夾緊的設(shè)計(jì) .73.2 手腕 93.2.1 手腕的自由度 93.2.2 手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 93.2.3 手腕回轉(zhuǎn)的尺寸及其校核 .113.3 手臂 .133.3.1 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 .133.3.2 尺寸設(shè)計(jì) .143.3.3 尺寸校核 .15第 4 章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 164.1 CPU 與存儲(chǔ)器 164.2 中斷處理電路 174.3 8279 鍵盤、顯示 174.3 編程 .18總 結(jié) 22致 謝 23參考文獻(xiàn) 24碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)1第 1 章 緒 論1.1 簡(jiǎn)介隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使得機(jī)器人在碼垛、涂膠、點(diǎn)焊、弧焊、噴涂、搬運(yùn)、測(cè)量等行業(yè)有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。有很多個(gè)原因，包括包裝的種類、工廠環(huán)境和客戶需求等將碼垛變成包裝工廠里一塊難啃的骨頭。為了克服這些困難，碼垛設(shè)備的各個(gè)方面都在發(fā)展改進(jìn)，包括從機(jī)械手到操縱它的軟件。市場(chǎng)上對(duì)靈活性的需求不斷增長(zhǎng)，這一個(gè)趨勢(shì)已經(jīng)影響到了包裝的多個(gè)方面，生產(chǎn)線的后段也不例外。零售客戶，尤其是那些具有影響力的如沃爾瑪一樣的大型超市，經(jīng)常需要定制一些隨機(jī)貨盤，但是他們不得不定制每一個(gè)貨盤，而貨盤的形式只是偶爾會(huì)有重復(fù)。而且這類隨機(jī)的貨盤的高效生產(chǎn)是比較困難的。1.2 課題研究背景和意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代物流作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的重要組成部分和工業(yè)化進(jìn)程中最為經(jīng)濟(jì)合理的綜合服務(wù)模式，正在全國(guó)范圍內(nèi)得以迅速發(fā)展。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，是一種多層存放貨物的高架倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，它是在不直接進(jìn)行人工干預(yù)的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)和取出物流的系統(tǒng)。碼垛機(jī)械手是完成自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的設(shè)備之一，是貨物堆放到立體倉(cāng)庫(kù)的前端設(shè)備，它能夠把單一的物料碼放到一起，便于運(yùn)輸，提高了生產(chǎn)碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)2效率。它將已裝入容器的紙箱，裝入大袋的化工產(chǎn)品、水泥、糧食等按一定排列碼放在木質(zhì)（或塑料）托盤上，進(jìn)行自動(dòng)堆碼，可堆碼多層，然后推出，便于叉車運(yùn)至倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存。可大大地減少勞動(dòng)人員和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低成本有著重要意義。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)況最早將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)用于物體的碼放和搬運(yùn)是日本和瑞典。20 世紀(jì) 70年代末日本第一次將機(jī)器人技術(shù)用于碼垛作業(yè)。1974 年，瑞典 ABB 公司研發(fā)了全球第一臺(tái)全電控式工業(yè)機(jī)器人 IRB6，主要應(yīng)用于工件的取放和物料的搬運(yùn)。除此之外，德國(guó)、意大利、韓國(guó)等國(guó)家工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)水平也相當(dāng)高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)以及人工智能控制等技術(shù)的發(fā)展和日趨成熟，日本、德國(guó)、美國(guó)、瑞典、意大利、韓國(guó)等國(guó)家在包裝碼垛機(jī)器人的研究上做了大量工作，相應(yīng)推出了自己的碼垛機(jī)器人，如日本的 FANUC 和 OKURA 以及FUJI 系列，德國(guó)的 KUKA 系列，瑞典的 ABB 系列等。德國(guó)、瑞典以及日本等國(guó)家的碼垛機(jī)器人一般為 4~6 軸機(jī)器人，主要由固定底座、連桿、連桿臂、臂部、腕部以及末端執(zhí)行器組成。機(jī)器人主體多采用優(yōu)質(zhì)輕巧的鑄鋁材料制造和連桿式關(guān)節(jié)型的機(jī)構(gòu)形式，均利用 CAD 和 FEM 有限元技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有較高的機(jī)械性能和抗震能力；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均采用模塊式數(shù)字化 AC 伺服電機(jī)和 RV 減速器，取消了腕部關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和平衡塊，大大優(yōu)化了整機(jī)結(jié)構(gòu);針對(duì)不同類型的產(chǎn)品和包裝件，還設(shè)計(jì)了真空吸持、夾持、義式等多種形式的智能末端執(zhí)行器。這些先進(jìn)碼垛機(jī)器人最顯著的技術(shù)特點(diǎn)就是采用了基于 PC 的開(kāi)放式控制系統(tǒng)，令機(jī)器人能夠高速、精準(zhǔn)、穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。如瑞典 ABB 公司為 IRB 系列碼垛機(jī)器人研發(fā)了主動(dòng)安全軟件和被動(dòng)安全軟件，可對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和載荷情況進(jìn)行監(jiān)控。日本 FANUC M410i系列碼垛機(jī)器人軟件體系也非常強(qiáng)大，PalletTool /PalletPROTM 用于碼垛設(shè)置、仿真和操作;Supports Collision GuardTM 用于減少機(jī)器人、夾持器、箱/ 袋以及外圍設(shè)備的碰撞損壞;基于網(wǎng)絡(luò)的軟件工具用于遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)、診斷和生產(chǎn)監(jiān)控 ;還專門配備了機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)系統(tǒng)，用于引導(dǎo)機(jī)器人完成拆垛和檢查工作。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從上世紀(jì) 80 年代“七五” 科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)3持下，通過(guò)“ 七五” 、 “八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人，其中有 130 多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在 20 余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線站上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人也已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總體來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外相比還有一定的差距，如可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域狹窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外相比仍有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 多臺(tái)，僅占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。形成以上現(xiàn)象的主要原因是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是迎合客戶的要求，即“一個(gè)客戶，一次重新設(shè)計(jì)” ，品種規(guī)格多，批量小，零部件通用化程度低，供貨周期長(zhǎng)，成本高，而且質(zhì)量和可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，完善系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。第 2 章 總體設(shè)計(jì)2.1 工業(yè)機(jī)械手的組成工業(yè)機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)所組成的，各部關(guān)系如圖2.1 所示。圖 2.1 機(jī)械手的組成2.1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)（1）手部 即直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型(為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單） 。也可用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤（它主要用于吸取冷的，光碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)4滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。傳力機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。（2）腕部 是連接手部和手臂的部件，并可用來(lái)調(diào)整被抓物體的方位（即姿態(tài)） 。它可以有上下擺動(dòng)，左右擺動(dòng)和繞自身軸線的回轉(zhuǎn)三個(gè)運(yùn)動(dòng)。（3）臂部 手臂是支承被抓物、手部、腕部的重要部件。2.1.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械式四種形式。氣動(dòng)式速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。采用點(diǎn)位控制或機(jī)械擋塊定位時(shí)，有較高的重復(fù)定位精度，但臂力一般在 300N 以下。液動(dòng)式的出力大，臂力可達(dá) 1000N 以上，且可用電液伺服機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，使工業(yè)機(jī)械手的用途和通用性更廣，定位精度一般在 1mm 范圍內(nèi)。目前常用的是氣動(dòng)和液動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。電動(dòng)式用于小型，機(jī)械式只用于動(dòng)作簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。2.1.3 控制系統(tǒng)有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位程序控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，采用凸輪、磁帶磁盤、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特征。1.2 方案及參數(shù)的選擇（1）手部負(fù)重：10kg（2）自由度數(shù)：4 個(gè)，沿 Z 軸的上下移動(dòng)，繞 Z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)，沿 X 軸的伸縮，繞 X 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)（3）坐標(biāo)型式：圓柱坐標(biāo)，其圓柱坐標(biāo)型式的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示（見(jiàn)圖1）（4）最大工作半徑：1800mm，最小工作半徑 1350mm（5）手臂最高中心位置：1012mm 或伺服電機(jī)上端最高行程：1387mm（見(jiàn)圖 2） ，最小行程：1237mm碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)5（6）手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)：伸縮行程（X）：450 伸縮速度： 〈250mm/s升降行程（Z）：150mm 升降速度：〈60mm/s回轉(zhuǎn)范圍（φ）：0~180 度 回轉(zhuǎn)速度：〈70/s（7）手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)：回轉(zhuǎn)范圍（ω）： 0~180 回轉(zhuǎn)速度：90/s（8）手臂握力：由 N=50Kg碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)6第 3 章 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 手部3.1.1 手指的形狀和分類夾持式是最常見(jiàn)的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式。移動(dòng)型應(yīng)用較少，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大，當(dāng)移動(dòng)型手指夾持直徑變化的零件時(shí)不影響其軸心的位置，能適應(yīng)不同直徑的工件。3.1.3 手部夾緊的設(shè)計(jì)1、手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算本課題電動(dòng)機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示：圖 3-1 齒輪齒條式手部其工件重量 G=10 公斤，V 形手指的角度 ， ,摩擦系數(shù)為?120??mRb24??10.?f碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)7(1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖，其驅(qū)動(dòng)力為:Rbp2?N(2)根據(jù)手指夾持工件的方位 ，可得握力計(jì)算公式:)(5.0???tg)(2426'N???所以： Rbp)(45(3)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力:?21K?實(shí) 際因?yàn)閭髁C(jī)構(gòu)為齒輪齒條傳動(dòng)，故取 ，并取 。若被抓取工94.0??5.1?K件的最大加速度取 時(shí)，則:ga3?12?gaK所以 )(5694.0125Np?實(shí) 際所以?shī)A持工件時(shí)所需夾緊的驅(qū)動(dòng)力為 。133.2 手腕3.2.1 手腕的自由度由于本機(jī)械手抓取的工件是水平放置，同時(shí)考慮到通用性，因此給手腕設(shè)一繞 x 軸轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求目前實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，因此我們選用。它的結(jié)構(gòu)緊湊，但回轉(zhuǎn)角度小于 ，并且要求嚴(yán)格的密封。?3603.2.2 手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算圖 2-2 所示為手腕受力的示意圖。碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)81.工件 2.手部 3.手腕圖 2-2 手碗回轉(zhuǎn)時(shí)受力狀態(tài)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算:封摩偏慣驅(qū) MM??式中: - 驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩( );驅(qū) cmN?- 慣性力矩( );慣 cmN?- 參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)的動(dòng)片 )對(duì)轉(zhuǎn)偏動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩( ).?- 手腕回轉(zhuǎn)的動(dòng)片與定片、徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力封M矩( );cmN?下面以圖 2-3 所示的手腕受力情況，分析各阻力矩的計(jì)算:手腕加速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩 M 悅?cè)羰滞笃饎?dòng)過(guò)程按等加速運(yùn)動(dòng)，手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為 ，起動(dòng)過(guò)程所用?的時(shí)間為 ，則:t?).(1cmNtJM???）（慣式中: - 參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ;).(2scmN- 工件對(duì)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。1J ).(2scN若工件中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為:1J碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)9gGJc11??2e式中: - 工件對(duì)過(guò)重心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 :c ).(2scmN- 工件的重量(N);1- 工件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的偏心距(cm),e- 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度(弧度/s);?- 起動(dòng)過(guò)程所需的時(shí)間(s);t?— 起動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度(弧度)。?（2）手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 M 偏+ ( )?偏M1eG3cmN?式中: - 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量(N);3- 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的偏心距(cm)e當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合時(shí)，則 .1eG0?（3）手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩 封M( )?封M)(21dRfBA?cmN?式中: ， - 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑 (cm);1d- 摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承 ，對(duì)于滑動(dòng)軸承 ;f 01.?f 1.0?f, - 處的支承反力(N) ，可按手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的受力分析求解，ARB根據(jù) ,得:0??）（ FM3lGB?l12R?l31?同理，根據(jù) (F) ,得:BM?0?碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)10llGlGRA )()()( 321????式中: - 的重量(N)2,— 如圖 4-1 所示的長(zhǎng)度尺寸 (cm).31,l3.2.3 手腕回轉(zhuǎn)的尺寸及其校核（1）尺寸設(shè)計(jì)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 ,內(nèi)徑為 =96mm,半徑 ,軸徑mb10?1DmR48?mD26?=26mm,半徑 ,運(yùn)行角速度 = ，加速度時(shí)間 =0.1s, 壓強(qiáng)2DR3?s/90? t?,MPa4.0?則力矩：2)(rRpb?).(63)026.48.(104.6mN???（2）尺寸校核（a）測(cè)定參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量 ,分析部件的質(zhì)量分布情況，kgm10?質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑 的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：r521rmJ?05.2?（ ）1.?2.kg工件的質(zhì)量為 5 ,質(zhì)量分布于長(zhǎng) 的棒料上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：ml10?碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)11).(042.1.522mkglJc??假如工件中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合，對(duì)于長(zhǎng) 的棒料來(lái)說(shuō)，最大偏心ml10?距，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:e501?).(0167.422mkgJc??慣MtJ???1).(3261.09705N?（b）手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為 M 偏，考慮手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件重心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合， ，夾持工件一端時(shí)工件重心偏離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線01?e,則：me503?+ 偏M1eG3).(5205.10N????（c）手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩為 ，對(duì)于滾動(dòng)軸承 ，摩M01.?f對(duì)于滑動(dòng)軸承 =0.1， ， 為手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑， , f1d2d md3, , 為軸頸處的支承反力，粗略估計(jì) , ,md20?ARB NRA30?B5摩M)(12f??)03.5.03. ?)(5.mN碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)123.3 手臂3.3.1 臂部設(shè)計(jì)的基本要求臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕a.根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸;b.提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)的距離;c.合理布置作用力的位置和方向;d.注意簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu);e.提高配合精度。（2）臂部運(yùn)動(dòng)速度要高，慣性要小機(jī)械手手部的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手的主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平。對(duì)于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在 1000-1500mm/s,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在 180°/s 內(nèi)，大部分平均移動(dòng)速度為 1000mm/s，平均回轉(zhuǎn)角速度在 90°/s。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機(jī)械手臂部要盡可能的輕。減少慣量具體有 4 個(gè)途徑：a.減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金材料。b.減少臂部運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺寸。c.減少回轉(zhuǎn)半徑 ρ，再安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮） ，盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作。d.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。（3）手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活為減少手臂運(yùn)動(dòng)之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。對(duì)于懸臂式的機(jī)械手，其傳動(dòng)件、導(dǎo)向件和定位件布置合理，使手臂運(yùn)動(dòng)盡可能平衡，以減少對(duì)升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機(jī)構(gòu)卡死（自鎖現(xiàn)象） 。3.3.2 尺寸設(shè)計(jì)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 ,內(nèi)徑為 ,半徑 R=105mm,軸徑mb120?mD210?半徑 ,運(yùn)行角速度 = ，加速度時(shí)間 0.5s,壓強(qiáng)D402?R?s/9? t??碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)13,MPa4.0?則力矩： 2)(rRpb??).(5)02.15.(04.6mN???3.3.3 尺寸校核（1）測(cè)定參與手臂轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量 ,分析部件的質(zhì)量分布情kg120?況，質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑 的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：mr21rmJ?210.?（ ）6.?.mkgtJM??慣).(108596mN??考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù) ,2.0?k慣摩 Mk.）（ mN.451082??總驅(qū)動(dòng)力矩：摩慣驅(qū) ?）（ mN.413508?設(shè)計(jì)尺寸滿足使用要求。M〈驅(qū) ?碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)14第 4 章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)種類很多，一般均由以下三部分組成：A. 中央處理器 CPU，或稱微處理器 MPU。B. 內(nèi)存儲(chǔ)器，即主記憶裝置 ROM 及 RAM 。C. 輸入輸出裝置 I/O，或稱接口裝置，聯(lián)系這些裝置的為三條總線，即數(shù)據(jù)總線 DB，地址總線 AB 及控制總線 CB。不同型號(hào)的微型計(jì)算機(jī)主要是中央處理器 CPU 的內(nèi)容的功能不同，因而有不同的指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言。由于外部設(shè)備之不同以及是否用于實(shí)時(shí)控制，其I/O 接口裝置因而很大差異。RAM 和 ROM 的存儲(chǔ)量大小直接影響計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍。但一般微型計(jì)算機(jī)都可以在原有存儲(chǔ)量的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)充。本機(jī)器人的控制系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)如圖 4-1。它由主 CPU 板、I/O 板、控制面板、示教盒、伺服板、和穩(wěn)壓電源板等組成。伺服板圖 4-1 控制系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖4.1 CPU 與存儲(chǔ)器CPU 采用 8031 微處理器地址譯碼器內(nèi)存 RAM 和 EPROM 以及鎖存器組成。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用 6264（8K×8） ，一共采用 3 塊 6264，故 RAM 為 24K，除控制板I/O 端口及電平轉(zhuǎn)換電路伺服控制電路機(jī)器人8031CPURAMROM輔助運(yùn)算回路串行通訊電路串行中斷電路 脈沖分配電路讀位置電路碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)15了作為系統(tǒng)參數(shù)工作區(qū)，標(biāo)志單元外，主要用作用戶程序存儲(chǔ)區(qū)，為了保存RAM 的內(nèi)容，一旦斷電，保證 RAM 中的用戶程序不會(huì)丟失，故采用電池利用CE2 引腳的掉電保護(hù)裝置在此也得到了應(yīng)用，具體內(nèi)容在后詳講，這里不再敘述。4.2 中斷處理電路本控制系統(tǒng)中采用 8259 中斷控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多重中斷的優(yōu)先排隊(duì)和中斷申請(qǐng)?zhí)幚怼?259 具有多中工作方式，可通過(guò)編程設(shè)定或變更它的工作方式。CPU 響應(yīng)中斷時(shí)，8259A 能自動(dòng)提供中斷入口地址，而使 CPU 轉(zhuǎn)問(wèn)相應(yīng)的中斷處理程序。中斷入口地址可由用戶設(shè)定，入口地址可以選定在任何存儲(chǔ)單元。中斷應(yīng)答時(shí)序如圖所示：IRINTINTADB4.3 8279 鍵盤、顯示8279 芯片是一種通用的可編程序的鍵盤、顯示接口器件，單個(gè)芯片就能完成鍵盤輸入和 LED 顯示控制兩種功能，鍵盤部分提供的掃描方式，可以和具有64 個(gè)按鍵成傳感器的陣列相連，能自動(dòng)消除開(kāi)關(guān)抖動(dòng)以及 n 鍵同時(shí)按下的保護(hù)。顯示部分按掃描方式工作，可以顯示 8 或 16 位 LED 顯示塊。8279 電路工作原理如下：（1）.I/O 控制及數(shù)據(jù)緩沖器，數(shù)據(jù)緩沖器是雙向緩沖器，連接內(nèi)、外總線，用于傳送 CPU 和 8279 之間的命令或數(shù)據(jù)。I/O 控制線是 CPU 對(duì) 8279 進(jìn)行控制的引線。CS 是 8279 的片選信號(hào)，當(dāng) CS=0 時(shí)，8279 才被允許讀出或?qū)懭胄畔?。WR、RD 為來(lái)自 CPU 的讀、寫控制信號(hào)。A0用于區(qū)別信息特性：A0=1 時(shí)，表示數(shù)據(jù)緩沖器輸入為指令，輸出為狀態(tài)字，A0=0 時(shí)，輸入、輸出皆為數(shù)據(jù)。 （2）控制與定時(shí)寄存器及定時(shí)控制，控制與定時(shí)器用來(lái)寄存鍵盤及顯示的工作方式，以及由 CPU 編程的其它操作方式。這些碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)16寄存器一旦接收并鎖存送來(lái)的命令就通過(guò)譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，從而完成相應(yīng)的控制功能。定時(shí)控制包含基本訂數(shù)鍵。首級(jí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)可編程的 N 級(jí)計(jì)數(shù)器。N 可以 2~31 之間由軟件編程，以便從外界時(shí)鐘 CLK 分頻得到內(nèi)部所需要的 100KHZ 時(shí)鐘，然后再經(jīng)過(guò)分頻，為鍵盤掃描提供適當(dāng)?shù)闹鹦袙呙桀l率和顯示時(shí)間。 （3）.掃描計(jì)數(shù)器有兩種工作方式，按編程碼方式工作時(shí)，計(jì)數(shù)器做二進(jìn)制計(jì)數(shù)。4 位計(jì)數(shù)狀態(tài)從掃描線 SL0~SL3 輸出，經(jīng)外部譯碼器譯碼后，為鍵盤和顯示器提供掃描線；按譯碼器工作方式時(shí)，掃描計(jì)數(shù)器的最后二位被譯碼后，從 SL0~SL3 輸出。因此，SL0~SL3 提供了 4 中取 1 的掃描譯碼。 （4）.回復(fù)緩沖器：鍵盤去抖及控制來(lái)自 RL0~RL7 的 8 根回復(fù)線的回復(fù)信號(hào)，由回復(fù)緩沖器緩沖并鎖存。在鍵盤工作方式中，回復(fù)線作為行列式鍵盤的行列輸入線。在逐行掃描時(shí)，回復(fù)線用來(lái)搜尋每一行列中閉合的鍵。當(dāng)某一鍵閉合時(shí)，去抖電路被置位，延時(shí)等待 100ms 后，在檢驗(yàn)該鍵是否閉合，并將該鍵的地址和附加的位移、控制狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù)被送入 8279 內(nèi)部 FIF0（先進(jìn)先出）存儲(chǔ)器。4.3 編程設(shè) 8259A 為完全嵌套工作方式。中斷入口地址間隔為 4 個(gè)字節(jié)，IR0 的入口地址為 0260H 時(shí)，則 8259A 的初始化程序如下：CLR EA 8031CPU 禁止中斷MOV R0 ，#00H 送 ICW1（A0=0，CS=0A0=0）MOV A ，#76H（0111011013） ，設(shè) ICW1 命令字 MOVX @R0，A ICW1 命令字送入 8259AMOV R0 ，#01H ， 送 ICW2（A0=1，CS=A0=0）MOV A，#02H ， 中斷入口的高 8 字節(jié)地址為 02HMOVX @R0，A ， 送 ICW2 命令字入 8259ASETB EA ， 8031CPU 中斷允許 SETB IT0 ， 8031 選擇 INT0 為負(fù)跳變觸發(fā)SETB EX0 ， 8031 允許 INT0 中斷8259A 中斷服務(wù)程序流程圖如下：碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)17程序清單如下：ORG 0003HINTO:PUSH PSW ， 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH AMOV R0 ， #00HMOVX A , @R0 取 CALL 碼，丟棄MOV DPL ，A 取中斷服務(wù)程序入口地址低 8 位INC R0MOV R0 , #01HMOVX A , @R0MOV DPH , A 取中斷服務(wù)程序入口地址高 8 位CLR AJMP @A+DPTR 轉(zhuǎn)向 8259A 、IRx 中斷服務(wù)子程序ORG I0260H ， IR0 中斷服務(wù)子程序LJMP IR0NOPLJMP IR7NOPORG IR0IR0：LCALL LAB ，模擬中斷返回8259A 服務(wù)子程序，延時(shí) 10ms先計(jì)算 10ms 定時(shí)所需的定時(shí)器初值，采用定時(shí)器方式 1，即 16 位計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)器的始終頻率為 6MHZX=M－定時(shí)值 /T T=12/晶振頻率=12/6×106 =2us碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)18=216 －－（ 10×10-3 /2×10-6 ）= 65536－15000=50536=1110110001111000B則 TH0 初值為 ECHTL0 初值為 78H子程序清單：MOV TMOD ，#01H 定時(shí)器方式 1MOV TH0 ，#ECH 定時(shí)器高 8 位初值MOV TL0 ，#78H 定時(shí)器低 8 位初值SETB EA 開(kāi)中斷SETB ET0 定時(shí)器允許中斷SETB TR0 啟動(dòng)計(jì)數(shù)器POP AccPOP PSWRETI碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)19總 結(jié)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程，可以說(shuō)是我們大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次綜合考察和評(píng)定.通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)與融會(huì)貫通.例如我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要用到所學(xué)的工程制圖、材料力學(xué)、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、極限配合與公差以及CAD 計(jì)算機(jī)輔助制圖等基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí).在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅使我們熟悉了舊的的知識(shí)點(diǎn)，還使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒(méi)有注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題，而這些細(xì)節(jié)問(wèn)題恰恰是決定我們是否能夠成為一名合格的機(jī)械技術(shù)人才的關(guān)鍵所在.此外，我感覺(jué)兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識(shí)面，使我學(xué)到了許多知識(shí)，不僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識(shí).在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于需要用到課本外的知識(shí)，這要求我們上網(wǎng)或者到圖書(shū)館等查閱資料。例如在設(shè)計(jì)方案時(shí)就需要我們對(duì)螺旋離心泵的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選用合適的方案。由于以前沒(méi)有注意此方面的問(wèn)題，所以必須通過(guò)實(shí)踐認(rèn)識(shí)和查閱資料才能做到更好。碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)20致 謝大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的幾年里，讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感謝。首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程，從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書(shū)本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如何合理安排時(shí)間和論文的編寫，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，她和我們?cè)谝黄鸸餐鉀Q了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒(méi)有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！參考文獻(xiàn)碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)21[1]李允文.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.[2]王為.機(jī)械設(shè)計(jì) [M].湖北：華中科技大學(xué)出版社，2007.[3]唐增寶.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].湖北：華中理工大學(xué)出版社,1999.[4] [日] 加藤一郎.機(jī)械手圖冊(cè) [M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979.[5]第一機(jī)械工業(yè)部機(jī)械研究院機(jī)電研究所編.工業(yè)機(jī)械手圖冊(cè).北京：第一機(jī)械工業(yè)部機(jī)械研究院機(jī)電研究所，1976.[6]付亞子.機(jī)械手控制系統(tǒng)[C].湖北：湖北工業(yè)大學(xué)，2006.[7]楊德華.通用機(jī)械手設(shè)計(jì)[C].湖北：湖北工業(yè)大學(xué)，2006.[8]許睿.多功能機(jī)械手的設(shè)計(jì)[C].湖北：湖北工業(yè)大學(xué)，2006.[9]彭鍵中.水下機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)[C].湖北：湖北工業(yè)大學(xué)，2006.[10] Schneider Ditmar. Otto voo Guericke.Pneumatic TIPS No. 87/1994. FESTO Pneumatic. Esslingen[11] Hirohkio Arai,Kazuo Tanie,and Susumu Tachi.Dynamic Control of a Manipul or with Passive Joints in Operational Space.IEEE Transactions on Robotics and Automation.Vol.9.No.1.1993