PLC步进电机驱动的单轨道平面关节型机器人设计+CAD图纸(3)
图1.2 国内启帆公司搬运、垛码机器人
1.3 平面关机机器人的工作原理、用途及发展前景
平面关节型机器人类似于人类的手臂。它有几个部分构成：机械本体、驱动伺服单元、计算机控制系统、传感系统以及输入输出系统接口。平面关节型机器人的机械本体机构类似于人的手臂和手腕，来执行定位及其操作。这也是本次毕业设计的重点所在。驱动伺服单元的作用是使驱动单元驱动关节并带动负载按预定的轨迹运动。本设计选用高频步进电机来作为驱动单元。各关节伺服驱动的指令由主计算机计算后，在各采样周期给出。机器人通常采用主计算机与关节驱动伺服计算机两级计算机控制，这也是本设计所选取的方式。传感系统作为机器人的眼睛，在机器人运行中起到重要的作用，为安全有效地工作提供了保障。本设计虽未涉及到初驱动外的传感系统，但传感系统的重要性不言而喻。为了与周边系统及相关进行联系与应答，各种通讯接口和人机通信装置也是必不可少的。
平面多关节机器人手臂可以应用于需要高效率的装配、焊接、密封、搬运和拿放等众多应用，具有高刚性、高精度、高速度、安装空间小、设计自由度大的优点。它比多轴定位平台的工作循环时间短很多，大大提高了工作效率。由于组成的部件少，因此工作更加可靠，减少文护。此外还有吸顶和倒置安装型，方便安装于各种空间。它们具有绝对位置记忆，无需原点返回操作，节省了时间。您可以用它们直接组成为焊接机器人、点胶机器人、光学检测机器人、拿放机器人、插件机器人等，效率极高，占地还小，基本免文护。
近年来，随着国家经济的飞速发展，作为国家现代化程度标志的机器人技术也得到了越来越多的应用。平面关节型机器人因其特有的性能，其在装配以及搬运方面所发挥的作用尤为不可替代。机械设计及其加工水平的提高、电子技术帝发展及其传感技术的不断完善都促进了机器人的发展。随着工业发展的需求，平面关节型机器人的发展也日臻先进。其性能不断提高（高精度、高速度、高可靠性、便于操作和文修），平均单机价格也会不断降低。平面关节型机器人的机械机构向模块化、可重构化发展。例如其关节模块中的步进电机、减速机、检测系统三位一体。其控制系统趋向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度更高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可文修性。其中的传感器日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，平面关节型机器人中还应用了视觉、力觉等传感器而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。虚拟现实技术在其的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。人机交互控制的发展也会在平面关节性机器人中的应用不断提高。
2 驱动方案概述
2.1 操作机的机构设计与传动技术
由于机器人运行速度快，定位精度高，需要进行运动学与动力学设计计算解决好操作机结构设计与传动链设计。包括：
（1）重量轻、刚性好、惯性小的机械本体结构设计和制造技术一般采用精巧的结构设计及合理的空间布局，如把驱动电机安装在机座上，就可减少臂部惯量、增强机身刚性；在不影响使用性能的情况下，各种部件尽量采用空心结构。此外，材料的选择对整机性能也是至关重要的。