delta机器人电气线路设计(附件)【字数：10040】
摘 要并联机器人具有无累计误差，精度较高、驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，运动部分重量轻，速度高，动态响应好、结构紧凑，刚度高，承载能力大、完全对称的并联机构具有较好的各向同性等特点并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用。当前对于三自由度DELTA并联机器人的研究成果比较少，目前还处在摸索过程中。对三自由度DELTA并联机器人的研究以机械结构、运动学反解、伺服电机自动控制、电气线路等几大部分构成。本文主要对运动学反解和电气线路设计两大部分进行研究，利用AUTOCAD软件对电气主线路进行设计并对低压电器设备进行选型，通过对扭矩的计算合理地对电机进行选择，通过控制轴数对运动控制卡进行选型，根据控制设备连接示意图完成控制线路的连接。在所有线路正确连接后，能够保证并联机器人在操作空间里平动，各保护装置能紧急停止设备的非正常运转、保护设备与用户的人生安全。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2 DELTA机器人综述 1
1.2.1 DELTA机器人的概念及其优点 1
1.2.2当今中国DELTA机器人发展的现状与前景 2
1.3论文的研究内容 3
第二章 运动学分析 4
2.1 DELTA机器人的机械结构简介 4
2.2 DELTA机器人的坐标系的建立 4
2.3 DELTA机器人的机械构造和理论证明 5
2.4由DELTA机器人的位置反解转动角度 6
2.4.1所知条件与欲求参数 6
2.4.2 B1、B2、B3坐标的求解 6
2.4.3 P1、P2、P3坐标的求解 6
2.4.4 E1、E2、E3坐标的求解 7
2.4.5 DELTA机器人的三个电机的转动角度θ1、θ2、θ3的求解 7
第三章 线路设计与硬件选型 9
3.1 设计线路功能需求分析 9
3.2电气线路设计与低压设备选型 9
3.2.1 电气线路设计 9
3.2.2 低压设备选型 10
3.3控制线路设计与设备选 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
型 12
3.3.1 控制线路设备选型 12
3.3.2 控制线路设计 12
第四章 控制线路的安装 13
5.1 编码器与伺服驱动器的连接 13
5.2 伺服电机与伺服驱动器的连接 13
5.3 运动控制器与计算机的连接 14
5.4 运动控制器与端子板的连接 14
5.5 端子板电源连接图 15
第五章 总结与展望 16
5.1设计总结 16
5.2工作展望 16
致 谢 18
参考文献 19
绪论
1.1课题研究的背景和意义
机器人已经广泛地深入到工业、农业以及我们的日常生活中。瑞士联邦理工学院于二十世纪八十年代诞生了国际社会上的第一台DELTA机器人。在那个时代的工业生产中急切需要一种机器人，而DELTA机器人能够以一个比较高的速度控制质量轻的小物品，DELTA机器人因此而顺时而生了。在二十世纪三十年代Gwinnett的专利中并联机构在首次出现，在一九八七年，并联机构应用于机器人被亨特首次提出，从此开始了并联机器人的研究。八十年代末，九十年代初，机器人操作器为并联机构的机器人成为了全世界研究机器人的焦点。在一九九一年，我国历史上的第一台六自由度并联机器人被黄真教授研制成功。同年，克拉韦尔博士写了一篇著名的博士论文，他在他的论文中写出了构建四自由度DELTA机器人的想法，他也因此成为了黄金机器人奖获得者。现如今，DELTA机器人在工业生产的各个领域的应用已越发广泛，但多个生产领域或高危领域对于多自由度的并联机器人的研究较为多，而对于三自由的并联机器人研究较少。三自由度并联DELTA机器人工作空间比多自由度DELTA并联机器工作空间大，各个部件之间不容易相互影响制约，动力学研究的内容也比多自由度DELTA并联机器简单，对并联三自由度DELTA机器人的研究成本投入及生产成本也比多自由度并联DELTA机器人的成本低得多。在一些生产领域使用并联三自由度DELAT机器人就能满足应用的需要，因此在三自由度DELTA并联机器人研发技术还不是很成熟的背景下，三自由度DELTA并联机器人具有很高的研究价值。
1.2 DELTA机器人综述
1.2.1 DELTA机器人的概念及其优点
三自由度DELTA并联机器人是并联机器人的一种，是对生产领域中被广泛应用的串联机器人的一种补充。其静平台通过三条独立并联的支链与动平台连接来实现并联机构，该机构具有三个自由度，在空间里实现轻小实物的操纵。相比较于一些串联机器人，具有一些无与伦比的优势:
三自由度DELTA并联机器人刚度比串联机器人要高，其承载能力要比串联机器人强；串联机器人的动平台与静平台之间的作用力都在连接动平台与静平台的单条支链上，其承载能力比较小，而三自由度DELTA并联机器人的动平台与静平台之间的作用力上由连接动平台与静平台之间的三条各自独立的三条支链共同承受，因此，三自由度DELTA并联机器人的刚度要明显高于串联机器人，而承载性能也很满足绝大多数的生产领域的高要求。
DELTA机器人的系统误差要比串联机器人小；DELTA机器人的静平台通过三条独立的支链与动平台连接来实现该机械机构，这个机构的最终误差要远远小于操纵过程中各个支链的误差之和，而串联机器人机构的最终误差等于各个链的误差之和，因此三自由度并联DELTA机器人的操作误差比串联机器人小。
DELTA机器人的动态性能比串联机器人的动态性能好，其动态响应时间相对较短；串联机器人的驱动器一般安装在支链中，以至于串联机器人的惯性矩比较大，这使得串联机器人的动态响应比较慢，而三自由度DELTA并联机器人在定平台的附近安装驱动器，三自由度DELTA并联机器人的应用场合也决定来选择质量比较轻的构件，这使得其惯性力矩比较小，这些因素都大大提高了三自由度DELTA并联机器人的动态性能。
根据位置对旋转角度参数的反解容易；关于串联机器人一般要求的运动学参数，现如今还未出现比较完美的运动学算法，而反解运动学参数则比较简单，往往可以写出比较完善的算法。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2 DELTA机器人综述 1
1.2.1 DELTA机器人的概念及其优点 1
1.2.2当今中国DELTA机器人发展的现状与前景 2
1.3论文的研究内容 3
第二章 运动学分析 4
2.1 DELTA机器人的机械结构简介 4
2.2 DELTA机器人的坐标系的建立 4
2.3 DELTA机器人的机械构造和理论证明 5
2.4由DELTA机器人的位置反解转动角度 6
2.4.1所知条件与欲求参数 6
2.4.2 B1、B2、B3坐标的求解 6
2.4.3 P1、P2、P3坐标的求解 6
2.4.4 E1、E2、E3坐标的求解 7
2.4.5 DELTA机器人的三个电机的转动角度θ1、θ2、θ3的求解 7
第三章 线路设计与硬件选型 9
3.1 设计线路功能需求分析 9
3.2电气线路设计与低压设备选型 9
3.2.1 电气线路设计 9
3.2.2 低压设备选型 10
3.3控制线路设计与设备选 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
型 12
3.3.1 控制线路设备选型 12
3.3.2 控制线路设计 12
第四章 控制线路的安装 13
5.1 编码器与伺服驱动器的连接 13
5.2 伺服电机与伺服驱动器的连接 13
5.3 运动控制器与计算机的连接 14
5.4 运动控制器与端子板的连接 14
5.5 端子板电源连接图 15
第五章 总结与展望 16
5.1设计总结 16
5.2工作展望 16
致 谢 18
参考文献 19
绪论
1.1课题研究的背景和意义
机器人已经广泛地深入到工业、农业以及我们的日常生活中。瑞士联邦理工学院于二十世纪八十年代诞生了国际社会上的第一台DELTA机器人。在那个时代的工业生产中急切需要一种机器人，而DELTA机器人能够以一个比较高的速度控制质量轻的小物品，DELTA机器人因此而顺时而生了。在二十世纪三十年代Gwinnett的专利中并联机构在首次出现，在一九八七年，并联机构应用于机器人被亨特首次提出，从此开始了并联机器人的研究。八十年代末，九十年代初，机器人操作器为并联机构的机器人成为了全世界研究机器人的焦点。在一九九一年，我国历史上的第一台六自由度并联机器人被黄真教授研制成功。同年，克拉韦尔博士写了一篇著名的博士论文，他在他的论文中写出了构建四自由度DELTA机器人的想法，他也因此成为了黄金机器人奖获得者。现如今，DELTA机器人在工业生产的各个领域的应用已越发广泛，但多个生产领域或高危领域对于多自由度的并联机器人的研究较为多，而对于三自由的并联机器人研究较少。三自由度并联DELTA机器人工作空间比多自由度DELTA并联机器工作空间大，各个部件之间不容易相互影响制约，动力学研究的内容也比多自由度DELTA并联机器简单，对并联三自由度DELTA机器人的研究成本投入及生产成本也比多自由度并联DELTA机器人的成本低得多。在一些生产领域使用并联三自由度DELAT机器人就能满足应用的需要，因此在三自由度DELTA并联机器人研发技术还不是很成熟的背景下，三自由度DELTA并联机器人具有很高的研究价值。
1.2 DELTA机器人综述
1.2.1 DELTA机器人的概念及其优点
三自由度DELTA并联机器人是并联机器人的一种，是对生产领域中被广泛应用的串联机器人的一种补充。其静平台通过三条独立并联的支链与动平台连接来实现并联机构，该机构具有三个自由度，在空间里实现轻小实物的操纵。相比较于一些串联机器人，具有一些无与伦比的优势:
三自由度DELTA并联机器人刚度比串联机器人要高，其承载能力要比串联机器人强；串联机器人的动平台与静平台之间的作用力都在连接动平台与静平台的单条支链上，其承载能力比较小，而三自由度DELTA并联机器人的动平台与静平台之间的作用力上由连接动平台与静平台之间的三条各自独立的三条支链共同承受，因此，三自由度DELTA并联机器人的刚度要明显高于串联机器人，而承载性能也很满足绝大多数的生产领域的高要求。
DELTA机器人的系统误差要比串联机器人小；DELTA机器人的静平台通过三条独立的支链与动平台连接来实现该机械机构，这个机构的最终误差要远远小于操纵过程中各个支链的误差之和，而串联机器人机构的最终误差等于各个链的误差之和，因此三自由度并联DELTA机器人的操作误差比串联机器人小。
DELTA机器人的动态性能比串联机器人的动态性能好，其动态响应时间相对较短；串联机器人的驱动器一般安装在支链中，以至于串联机器人的惯性矩比较大，这使得串联机器人的动态响应比较慢，而三自由度DELTA并联机器人在定平台的附近安装驱动器，三自由度DELTA并联机器人的应用场合也决定来选择质量比较轻的构件，这使得其惯性力矩比较小，这些因素都大大提高了三自由度DELTA并联机器人的动态性能。
根据位置对旋转角度参数的反解容易；关于串联机器人一般要求的运动学参数，现如今还未出现比较完美的运动学算法，而反解运动学参数则比较简单，往往可以写出比较完善的算法。
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