机械手设计外文翻译2.pdf

《机械手设计与自动化技术概览》 机械手设计，作为一种典型的机电一体化技术，融合了机械、电子、计算机、自动控制、传感技术和人工智能等多个领域的前沿成果。随着经济发展和工业化进程加速，机械手技术逐渐成为提升生产效率的关键。工业机器人，尤其是机械手，能够在极高的精度下重复执行任务，如描述中提及的，它们可以精确到+-0.006英寸的误差范围，且能连续24小时不间断工作，大大超越了人类的工作能力。 机器人技术在解决人力难以解决的问题上发挥了重要作用，尤其是在自动化产业中。然而，高昂的研发和制造成本限制了其广泛应用。因此，研发经济、实用且高可靠性的机器人系统成为了科研的重点。例如，在污水处理领域，随着塑料制品被用作污泥菌群的附着体，塑料生产的自动化需求日益增长，这就需要高效且精准的机械手进行配合。 本文重点讨论了一种塑料抓取机械手的设计，其采用了直角坐标和关节坐标相结合的框架结构，旨在增强系统的稳定性和操作灵活性。传动系统和驱动装置的设计至关重要，通过蜗轮蜗杆和螺旋传动实现了动力的有效传递。考虑到性价比和环境适应性，选择了步进电机作为驱动元件，构建了开环控制系统，既能满足控制精度，又具备经济实用性。 在机械结构和驱动系统设计完成后，进一步探讨了机械手的运动学和动力学特性。运动学分析用于规划路径和控制轨迹，而动力学分析则涉及到作用力和运动的关系，为实时控制提供了理论支持。通过牛顿-欧拉方法，计算出关节力和力矩，为步进电机的选择和结构优化提供了依据。 控制系统是机械手的核心部分，选择可靠性高、扩展性强的PC工业控制计算机作为主机，配合PCL-839卡进行数据处理和驱动控制，确保了系统的稳定性和效率。软件设计遵循模块化原则，包括系统初始化、数据处理和故障检测等模块，通过PCL-839卡实现抗干扰功能，减少外部信号对系统的影响。 对于步进电机的高速运行和快速启停，提出了定时器常量修改的变速控制策略，这种算法简化了控制过程，能够更好地匹配电机的力矩-频率曲线，提高运行效率，同时也降低了计算量，经过实验验证，证实了其有效性和实用性。 机械手设计不仅是工程技术的体现，也是科技进步的象征。通过深入研究和不断创新，我们能够设计出更加智能、高效且经济的机械手，服务于各个行业，推动社会生产力的进一步提升。