安徽省机械设计大赛作品.ppt

第七届全国大学生机械创新设计大赛 服务社会——高效、便利、个性化 协同式空间双臂快速搬运机 学 校 名 称：安徽工业大学 团 队 名 称：Ahut-Imagine 团队 指 导 教 师：杨琦、刘庆运 目 录 CONTENTS 1 2 3 4 选题依据 机械结构设计 电气控制设计 创新点及推广价值 1 选题依据 关键词：商品载运及助力机械装置 主要是设计帮助快递员进行载运和搬动物品等工作的辅助装置。所设计的商品载运装置不仅要快捷，而且要保证投递员和商品的安全，便于实现文明装卸、文明分发、投递各类快件；助力装置主要指在搬运商品的过程中可以减轻投递员劳动强度、且能保障商品安全的小型与轻便的机械装置。 目前存在的主要问题：快递商品数量大、分拣效率低； 分拣载运受空间地形因素限制较大； 人工成本高，存在“暴力分拣”； 2 方案设计 针对目前快递分拣载运过程中出现的问题 结合载运、助力主题，从需求出发进行机械设计。 快递商品数量大、分拣效率速度低 空间双臂协同工作模式 分拣载运受空间地形因素限制较大 空间滑轨式，多自由度快速移动 人工成本高、效率低、存在“暴力分拣” 机械臂搬运代替人力 2 机械结构 本作品以步进电机作为驱动件，单边机械臂以一对步进电机驱动水平，竖直两滚珠丝杆，两丝杆通过360°舵机云台进行联接，竖直丝杆上装有悬臂梁与夹爪，通过两丝杆移动和云台转动使单边夹具能到达一定空间范围内任意一点位置。 整体机构简介 整体结构展示图 机械结构—滚珠丝杆 2 滚珠丝杆具有以下优点: 1、摩擦损失小、传动效率高； 2、传动精度高； 3、高速进给和微进给可能； 4、轴向刚度高； 滚珠丝杆本身不能自锁，故本作品中使用步进电机的自锁功能。 滚珠丝杠 水平竖直方向移动 2 机械结构—旋转云台 云台是一种可以用来安装、固定的支撑设备，双机械臂搭载在云台上，可以精确调整转动角度使机械臂达到最好的工作姿态，且可以承受一定的载荷，完成一系列连续的载运分拣工作。 旋转云台 转动云台 2 机械结构—机械夹爪 机械爪是整个载运分拣装置的核心，本作品拟采用一种“一”字型简易夹爪代替实际工作夹爪，它可以在一定方向上自由转动，对箱体等较为规则的商品快递夹持精确，夹持的电动夹爪的夹持力可以调整，并可以实现力的闭环控制，夹持力的精度高，可用于高柔性的精细作业场合。 机械夹爪 机械夹爪 3 电气控制设计—总体方案设计 总体方案设计 基本系统利用 STM32 为主控核心，主要由视觉识别处理模块、机械运动模块，无线控制模块；同时利用WIFI 模块进行图像信息的传输，为用户设计上位机界面实现了分拣搬运的远程监控功能。 STM32主控核心 模块设计 3 电气控制设计 —视觉识别 视觉识别控制 基于位置的视觉控制与基于图像的视觉控制的混合控制，姿态偏差为3D信息，姿态控制采用基于位置的视觉控制，位置偏差为2D信息，位置控制采用基于图像的视觉控制。混合视觉控制系统如右图所示。 运动学模型 混合式视觉控制系统 3 作品特点 高效、快捷 模块化设计 个性化设计 结构简单，易于操作 工作稳定可靠 空间定位精确 3 创新点 1.可单臂工作，也可双臂高效协同工作，分拣载运效率高，工作稳定，同时整体结构简单、易于实现； 2.视觉处理方面采用基于位置的视觉控制与基于图像的视觉控制的混合控制，控制精确，可用于高柔性的精细作业场合； 3.本作品可多机协同同时工作，既可在大型企业使用，同时也可以满足中小型企业需要； 4.模块化设计，维护方便，可根据实际需求添加多种功能； 3 市场推广价值 随着我国目前经济与市场发展，新的高效空间的货物的搬运形式意义重大，本作品考虑企业实际需要求，提出一新型协同式空间双臂搬运机。本作品结构简单，成本低廉，便于批量制造，不易损坏，即使出现问题也可快速有效修理。驱动件少，便于设计算法进行控制，可通过不同算法结合不同传感器实现多种功能，以适应各种各样实际工作状况。 第七届全国大学生机械创新设计大赛 服务社会——高效、便利、个性化 THANKS 望各位评委批评指正！