《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-送料機(jī)械手設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-送料機(jī)械手設(shè)計(jì)（39頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 送料機(jī)械手設(shè)計(jì) 作者姓名： 專業(yè)名稱：機(jī)械工程及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 學(xué)位論文誠(chéng)信承諾書 本人慎重承諾和聲明： 1.本人已認(rèn)真學(xué)習(xí)《學(xué)位論文作假行為處理辦法》（中華人民共和國(guó)教育部第34號(hào)令）、《成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院學(xué)位論文作假行為處理實(shí)施細(xì)則（試行）》（成理工教發(fā)〔2013〕30號(hào)）文件并已知曉教育部、學(xué)院對(duì)論文作假行為處理的有關(guān)規(guī)定，知曉論文作假可能導(dǎo)致作假者被取消學(xué)位申請(qǐng)資格、注銷學(xué)位證書、開(kāi)除學(xué)籍甚至被追究法律責(zé)任

2、等后果。 2.本人已認(rèn)真學(xué)習(xí)《成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》，已知曉學(xué)院對(duì)論文撰寫的內(nèi)容和格式要求。 3.本人所提交的學(xué)位論文（題目： ），是在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成，本人對(duì)該論文的真實(shí)性、原創(chuàng)性負(fù)責(zé)。若論文按有關(guān)程序調(diào)查后被認(rèn)定存在作假行為，本人自行承擔(dān)相應(yīng)的后果。 承諾人（學(xué)生簽名）： 20 年 月 日 注：學(xué)位論文指向我校申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所提交的本科學(xué)生畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告、畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。 送料機(jī)

3、械手 摘要 本課題研究的是工業(yè)生產(chǎn)中所使用的送料機(jī)械手。所謂機(jī)械手，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是用機(jī)械來(lái)代替人工作業(yè)的一種工業(yè)產(chǎn)品。隨著科技的不斷發(fā)展，用機(jī)械來(lái)代替人工已經(jīng)成為了必然的發(fā)展趨勢(shì)。它的工作主要是按照控制系統(tǒng)的指令來(lái)完成指定的動(dòng)作，從而完成生產(chǎn)任務(wù)。送料機(jī)械手的工作原理體現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，目前工業(yè)自動(dòng)化還處于發(fā)展階段，機(jī)械手對(duì)其有不可替代的積極作用。工業(yè)機(jī)械手最直接的作用就是可以取代人工操作，可以提高生產(chǎn)效率，降低工作強(qiáng)度，減少意外事故的發(fā)生。因此，它難免會(huì)受到人們的關(guān)注。機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中主要作用于一些特殊的工件，比如：重工件、單一少品種。機(jī)械手還能在一些特殊領(lǐng)域工作，比如：高溫、深

4、水、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件。由此可見(jiàn)機(jī)械手的作用很突出，在工業(yè)領(lǐng)域有著不可忽視的地位，而且在當(dāng)代這項(xiàng)技術(shù)并不太成熟。所以，致力于機(jī)械手的研究項(xiàng)目不失為一個(gè)很有前途的行業(yè)，我們有理由相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展前途是光明的。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手，自動(dòng)化，工業(yè)生產(chǎn) - Ⅰ - Abstract This topic research the feeding manipulator is used in industrial production. The so-called manipulator, simply is to use machine

5、ry to replace manual operation of a kind of industrial products. With the continuous development of science and technology, with machinery to replace manual has become the inevitable development trend. Its work is mainly in accordance with the instructions of the control system to complete the speci

6、fied action, so as to complete production tasks. Feeding manipulator principle embodies the automation of industrial production, the current industrial automation is still in the stage of development, the manipulator is irreplaceable for its positive role. Industrial manipulator is the most direct r

7、ole can replace manual operation, can improve the production efficiency, reduce working intensity, reduce the happening of the accident. Therefore, it will inevitably be the attention of people. Mechanical major role in industrial production in some special artifacts, such as: heavy pieces, a few va

8、rieties. In addition, the manipulator can work in some special fields, such as: high temperature, deep water, radioactive and other toxic, environmental pollution condition. This shows the role of the manipulator is very outstanding, in the industrial field has an important position, and the technol

9、ogy is not mature in the contemporary era. Therefore, dedicated to the research project of the manipulator can yet be regarded as a promising industry, we have reason to believe that is bright for industrial robots in the future. Keywords: mechanical arm, automation, industrial production -

10、Ⅱ - 目錄 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 目錄 Ⅲ 1?緒論 1 1.1 課題背景 1 1.1.1?機(jī)器人的歷史、現(xiàn)狀 - 2 - 1.1.2機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì) - 4 - 1.1.3機(jī)械手組成、分類、應(yīng)用 - 4 - 1.1.4本文主要的研究?jī)?nèi)容 - 6 - 1.2本課題的內(nèi)容和要求 - 6 - 2 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 9 - 2.1手部設(shè)計(jì)計(jì)算 - 9 - 2.2腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 - 12 - 2.3臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 13 - 3 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖 - 16 - 3.1手部抓取缸 - 16 - 3.2腕部擺動(dòng)液壓回路 - 18 - 3.3小臂伸

11、縮缸液壓回路 - 19 - 3.4總體系統(tǒng)圖 - 20 - Ⅲ 4 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 22 - 4.1電機(jī)的選擇 - 22 - 4.2減速器的選擇 - 24 - 4.3螺柱的設(shè)計(jì)與校核 - 24 - 5 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性 - 26 - 5.1常用的定位方式 - 26 - 5.2穩(wěn)定和定位精度的影響因素 - 26 - 5.3機(jī)械手運(yùn)動(dòng)緩沖裝置 - 27 - 6 機(jī)械手的控制 - 28 - 結(jié)論 - 31 - 參考文獻(xiàn) - 32 - 致謝 - 33 - Ⅳ 前言 本課題的設(shè)計(jì)目的在于運(yùn)用

12、所學(xué)到的機(jī)械工程理論設(shè)計(jì)出符合工業(yè)要求的工業(yè)機(jī)械手。通過(guò)設(shè)計(jì)，提升專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用，提升學(xué)生的工作能力。 本課題主要介紹了機(jī)械手的發(fā)展背景：機(jī)器人的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀以及發(fā)展前景；使用AutoCAD表述了機(jī)械手的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、液壓原理圖；簡(jiǎn)單介紹了機(jī)械手的控制系統(tǒng)。具體內(nèi)容包括：機(jī)械手的組成和分類，機(jī)械手的主要參數(shù)，液壓元件，電機(jī)規(guī)格及機(jī)構(gòu)的參數(shù)；機(jī)身機(jī)座的電動(dòng)機(jī)和減速器，螺栓的設(shè)計(jì)和校核，運(yùn)用材料力學(xué)對(duì)所選零件確定當(dāng)量應(yīng)力，校核剪切強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度；介紹了機(jī)械手的定位并分析了影響機(jī)械手定位和穩(wěn)定性的相關(guān)因素；此外還簡(jiǎn)要地介紹了機(jī)械手的控制系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中運(yùn)用了我們所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)原理，作圖軟件，還有表格的

13、使用。通過(guò)本次設(shè)計(jì)展現(xiàn)了我們所學(xué)。能從中找出不足，通過(guò)學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，提升個(gè)人專業(yè)能力。 目前，工業(yè)機(jī)械手處于一個(gè)迅速發(fā)展的階段。很多發(fā)達(dá)國(guó)家正在研發(fā)更高科技的機(jī)械手。所以，本課題是很有發(fā)展前景的。 - 1 - 1?緒論 1.1 課題背景? 1.1.1?機(jī)器人的歷史、現(xiàn)狀? 機(jī)器人開(kāi)始在美國(guó)的發(fā)展：1958年,美國(guó)公司開(kāi)發(fā)了第一個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)控制。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是安裝在身體旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂,磁鐵安裝在工件的最后捕獲機(jī)構(gòu),教學(xué)模式的控制系統(tǒng)。 在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中，發(fā)展最快的當(dāng)屬日本。從1969年引進(jìn)美國(guó)的機(jī)器人后，日本就致力于機(jī)器人的研究。由此可見(jiàn)，日本工業(yè)

14、技術(shù)的先進(jìn)也就不是沒(méi)有緣由的了。 由于現(xiàn)在的機(jī)器人技術(shù)并不發(fā)達(dá)，基本上都是第一代機(jī)器人。它的特點(diǎn)就是需要人工控制，只能按既定的方式工作，不能對(duì)突發(fā)情況做出反應(yīng)。而且成本還高精度不夠。目前,第二代機(jī)器人是加強(qiáng)發(fā)展。它配備了微機(jī)控制系統(tǒng),感覺(jué)如視覺(jué)、觸覺(jué),甚至與傾聽(tīng),思考的能力。其原理是研究安裝各種傳感器,信息反饋,導(dǎo)致機(jī)器人的感覺(jué)功能。第三代機(jī)器人能獨(dú)立完成任務(wù)的過(guò)程中工作。主要是與計(jì)算機(jī)有密切關(guān)系，運(yùn)用到了先進(jìn)的柔性制造系統(tǒng)。 工業(yè)機(jī)器人研究制造和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,顯示偉大的積極參與國(guó)際學(xué)術(shù)交流,學(xué)術(shù)交流,特別是歐洲和美國(guó)和其他國(guó)家進(jìn)行很多。由于機(jī)器人的重要性，國(guó)際會(huì)議上工業(yè)機(jī)器

15、人ISIR決定每年定期召開(kāi)一次會(huì)議以此來(lái)發(fā)展提升機(jī)器人的運(yùn)用。 目前,工業(yè)機(jī)器人主要用于裝卸、搬運(yùn)、焊接、鑄造、熱處理等,在數(shù)量、品種和性能還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。在危險(xiǎn)的操作(廣義),更多的灰塵、高溫、噪音和工作空間不適合手工操作環(huán)境中使用的工業(yè)機(jī)器人代替人工操作是顯著的。 在外國(guó)機(jī)械制造,工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用程序更重要的是,快速發(fā)展。目前主要用于機(jī)床、鍛壓,點(diǎn)焊,繪畫和其他作業(yè)。它只能根據(jù)工作程序完成之前制定的操作,不能處理緊急情況。因?yàn)樗荒軌蚋袘?yīng)反饋,因此無(wú)法應(yīng)對(duì)外部世界的變化。例如,當(dāng)發(fā)生一些偏差,甚至?xí)?dǎo)致部分機(jī)器人本身的傷害。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展

16、和社會(huì)的巨大進(jìn)步,在各領(lǐng)域應(yīng)用的機(jī)器人系統(tǒng),研究系統(tǒng)本身要求的越來(lái)越多。制造要求機(jī)器人系統(tǒng)具有更靈活和更強(qiáng)大的編程系統(tǒng),適應(yīng)不同的應(yīng)用程序和多品種、小批量生產(chǎn)的要求。計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)需求可以機(jī)器人系統(tǒng)和其他自動(dòng)化設(shè)備在車間集成生產(chǎn)。研究人員要求機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開(kāi)放和集成各種外部傳感器的能力,所以它可以提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和智能水平。然而,商業(yè)化的專用控制器,機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與閉上主要控制計(jì)算機(jī)是由一個(gè)專門的控制計(jì)算機(jī),由專業(yè)機(jī)器人離線編程工具的聲音來(lái)表達(dá),使用特殊的微處理器、固化EPROM和控制算法,特殊的外部硬件和軟件系統(tǒng)集成是非常困難的甚至是不可能的。修改一個(gè)封閉系統(tǒng)的價(jià)格很難想象,

17、如果不是重新設(shè)計(jì),在大多數(shù)情況下,技術(shù)上是不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。機(jī)器人系統(tǒng)的研究和使用開(kāi)放結(jié)構(gòu)是解決這些問(wèn)題的基本方法。 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展,大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段: (1)1963 - 1967測(cè)試定義階段。在1963 - 1966年,通用公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化為用戶做測(cè)試過(guò)程。1967年,該公司生產(chǎn)的1900型工業(yè)機(jī)器人。 (2)1968 - 1970年的實(shí)際應(yīng)用階段。在此期間,工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入應(yīng)用階段在美國(guó),例如,通用汽車(general motors)在1968年訂購(gòu)了68工業(yè)機(jī)器人;1969年,公司由山姆新工業(yè)機(jī)器人、焊接和21的車身焊接自動(dòng)生產(chǎn)線;另外一個(gè)例子,美國(guó)克萊斯

18、勒汽車公司的32條448臺(tái)沖床沖壓自動(dòng)線與工業(yè)機(jī)器人傳輸工件。 自1970年以來(lái)機(jī)械手處于初步應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展階段。1970年4月,美國(guó)舉行了第一屆全國(guó)工業(yè)機(jī)器人。在本次展示中，200個(gè)工業(yè)機(jī)器人,工作時(shí)間,共計(jì)600000小時(shí),與此同時(shí),所謂的先進(jìn)的機(jī)器人,例如:des蘭德公司(勝)的50個(gè)機(jī)器人發(fā)明了小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。其他國(guó)家,如日本、蘇聯(lián),西歐,主要來(lái)自1967196 8年在美國(guó)“Versatran”和“通用機(jī)械手機(jī)器人基于發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始。至于日本,在1967年,日本的豐田織機(jī)公司引進(jìn)“Versatran”。在美國(guó),川崎重工公司引進(jìn)“尤尼梅特”,并獲得快速發(fā)展。通過(guò)引進(jìn)技術(shù),模仿

19、和創(chuàng)新。很快很快發(fā)展機(jī)器人定位、技術(shù)水平趕上美國(guó),超過(guò)其他國(guó)家。經(jīng)過(guò)大約10年的實(shí)踐,從1980年開(kāi)始廣泛流行的時(shí)代。 雖然我國(guó)開(kāi)始發(fā)展工業(yè)機(jī)器人只落后于日本5-6年,但工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展緩慢,究其原因是行動(dòng)和語(yǔ)言上的不一致,有很多無(wú)法用言語(yǔ)來(lái)表達(dá)。應(yīng)對(duì)這種情況,我們的國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始系統(tǒng)地介紹了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)來(lái)自國(guó)外,通過(guò)引進(jìn)和模仿,改革和創(chuàng)新,相信在不久的將來(lái)工業(yè)機(jī)器人將得到快速發(fā)展。 1.1.2機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)器人在未來(lái)的發(fā)展方向是運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)改變現(xiàn)有的工作方式，加強(qiáng)生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率。目前，最有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)是結(jié)合柔性制造系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的飛躍。 目前

20、,現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的總體發(fā)展趨勢(shì)有以下: 提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度和精確度,減少機(jī)器人自身重量和空間,加快機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化。機(jī)器人因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的不同會(huì)運(yùn)用到不同的模塊領(lǐng)域中。 需要開(kāi)發(fā)各種新型結(jié)構(gòu)的不同類型的情況下,如微觀結(jié)構(gòu)的發(fā)展,確保準(zhǔn)確;開(kāi)發(fā)更多聯(lián)合多自由度的手臂和手指;各種機(jī)器人的發(fā)展,以適應(yīng)不同的場(chǎng)合; 開(kāi)發(fā)各類傳感器和測(cè)試組件,例如,觸覺(jué),視覺(jué),聽(tīng)覺(jué),味覺(jué),和距離傳感器,等等,為了完成這項(xiàng)工作需要使用模式識(shí)別、狀態(tài)檢測(cè)傳感器對(duì)象周圍環(huán)境信息,位置信息和狀態(tài)信息。同時(shí),越來(lái)越多的控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)來(lái)控制，從而達(dá)到解決問(wèn)題的根本目的。 1.1.3機(jī)械手組成、分類、應(yīng)用 組成機(jī)械手

21、的三個(gè)系統(tǒng)主要是執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 (1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)：手部、手腕、手臂、支柱、機(jī)座等部分,有些還設(shè)有行走機(jī)構(gòu)。 手部:聯(lián)接機(jī)械手與工件接觸的部分。由夾緊式的不同，分為夾持式;接觸形式的不同,分為吸附式。比如，圓柱形工件材料的棒料,常采用夾持式。由手指和力傳導(dǎo)機(jī)制、手指和工件接觸力機(jī)構(gòu)下班是通過(guò)手指夾緊力夾一個(gè)任務(wù)。 手腕：手部和手臂的連接部分,調(diào)整或改變工件的位置。 手臂:軸承部分的手和手腕改變立場(chǎng)支持工件的空間。 立柱:軸承部分的組件是手臂。該手臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)有著緊密的關(guān)系。立柱部分廠采用固定式。 機(jī)座:機(jī)械手的基礎(chǔ)部分。機(jī)座安裝在框架上,起到支撐和連接

22、執(zhí)行結(jié)構(gòu)組件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用。 (2)傳動(dòng)系統(tǒng):機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。常用傳動(dòng)系統(tǒng)分為液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等四種形式。 (3)控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是機(jī)械手的命令系統(tǒng),起到控制傳動(dòng)系統(tǒng)的作用。它會(huì)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)滿足工作的需求,并檢測(cè)運(yùn)行是否正常。一般常見(jiàn)的電氣和電子電路控制,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也越來(lái)越多。 由于工業(yè)機(jī)械手的功能是不同的,因此,機(jī)械手的分類也是不同的。 (1)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)可分為以下三類: a.用于專業(yè)機(jī)械手的處理工作,通過(guò)操作機(jī)械手的主要工藝設(shè)備,用來(lái)完成輔助操作。如裝卸工件和工具。 b.用于生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手可以完成流程的主要操作,如裝

23、配、焊接、繪畫、彎曲、切割等。 c.一般工業(yè)機(jī)械手:其廣泛的用途,可以完成各種過(guò)程操作。 (2)根據(jù)功能分類:專業(yè)機(jī)械手,機(jī)械手和示教呈現(xiàn) (3)根據(jù)傳動(dòng)方式分:液壓機(jī)械手和氣力輸送機(jī)械手操縱者 (4)根據(jù)控制點(diǎn):固定程序操縱器和可編程的操縱者 根據(jù)機(jī)械手不同的布局形式可分為：架空式機(jī)械手、附機(jī)式機(jī)械手、落地式機(jī)械手。此外，還有一些專用的機(jī)械手。比如安裝在自動(dòng)線料道上或料道旁的輔助裝置，其主要實(shí)現(xiàn)工件上、下料，傳遞轉(zhuǎn)位、轉(zhuǎn)向等工作內(nèi)容。由于它們自身的缺陷只適用于運(yùn)動(dòng)單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、位置靈活及精度一般要求較低的工作環(huán)境。 機(jī)械手的適用范圍一般是作為輔助裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的

24、需要。一般用來(lái)傳遞機(jī)床上的工件，以及加工中心的刀具更換。 1.1.4本文主要的研究?jī)?nèi)容 機(jī)械手的發(fā)展背景受到了人們對(duì)于高質(zhì)量生活追求的強(qiáng)烈影響。在當(dāng)今高端科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前提下，工業(yè)生產(chǎn)的先進(jìn)程度也被不斷提高。具體就體現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中各種機(jī)械手的運(yùn)用?，F(xiàn)在機(jī)械手已經(jīng)成為最不可缺少的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)線的一員。工業(yè)機(jī)械手不僅可以提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化,改善工作條件,而且可以避免發(fā)生個(gè)人安全事故,它減少了手工操作,高效地促進(jìn)生產(chǎn)。所以本課題研究的內(nèi)容如下: (1)本文將設(shè)計(jì)一個(gè)四自由度的工業(yè)機(jī)器人,用于交付材料的沖壓設(shè)備,完成許多功能,如上料,轉(zhuǎn)位,翻轉(zhuǎn),根據(jù)統(tǒng)一的自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)奏和生產(chǎn)平臺(tái)來(lái)完成

25、上述操作。 (2)總體來(lái)說(shuō),本文主要設(shè)計(jì)機(jī)器人的機(jī)座,大臂,小臂,和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)。除此之外，需要選擇合適的傳動(dòng)方式,驅(qū)動(dòng)方式以此來(lái)建立機(jī)械手的結(jié)構(gòu)平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上,本文將簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)機(jī)械手的控制系統(tǒng)。研究思路和技術(shù)解決方案是身體工業(yè)機(jī)械手采用框架式,直角坐標(biāo)系坐標(biāo),采用液壓驅(qū)動(dòng),齒輪泵,機(jī)身的旋轉(zhuǎn),伸縮臂,手臂抬起,手腕旋轉(zhuǎn)四個(gè)自由度,機(jī)械停止定位的定位,定位精度為0.5 ~ 0.5毫米,行程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位置控制。 1.2本課題的內(nèi)容和要求 （1）原始數(shù)據(jù) 四自由度 臂轉(zhuǎn)動(dòng)180o（-900——+900） 臂上下運(yùn)動(dòng) 500mm 臂伸長(zhǎng)（收縮）500mm 手部轉(zhuǎn)動(dòng)

26、 ±180o （2）技術(shù)要求 主要參數(shù)的確定： 1. 坐標(biāo)形式：直角坐標(biāo)系 2. 臂的運(yùn)動(dòng)行程：伸縮運(yùn)動(dòng)500mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)180o。 3. 運(yùn)動(dòng)速度：滿足生產(chǎn)率的綱領(lǐng)要求。 4. 控制方式：起止設(shè)定位置。 5. 定位精度：±0.5mm。 6. 手指握力：392N 7. 驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)。 （3）料槽形式及分析動(dòng)作要求 A．料槽形式 本課題的工件的形狀屬于小型回轉(zhuǎn)體，根據(jù)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)這種形狀的零件一般采用自重輸送的輸料槽,如圖1.1所示。這個(gè)裝置的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)單一，形狀簡(jiǎn)單，成本低屬于經(jīng)濟(jì)實(shí)用型料槽而且能夠滿足設(shè)計(jì)需要。綜合考慮，所以本課題采用此種輸料槽。 圖

27、1.1機(jī)械手安裝簡(jiǎn)易圖 B．動(dòng)作要求分析如圖1.2所示 動(dòng)作一：送料 動(dòng)作二：預(yù)夾緊 動(dòng)作三：手臂上升 動(dòng)作四：手臂旋轉(zhuǎn) 動(dòng)作五：小臂伸長(zhǎng) 動(dòng)作六：手腕旋轉(zhuǎn) 預(yù)夾緊 手臂上升 手臂旋轉(zhuǎn) 小臂伸長(zhǎng) 手腕旋轉(zhuǎn) 手臂轉(zhuǎn)回 圖1.2 要求分析 首先，對(duì)工件實(shí)施預(yù)夾緊，保證整個(gè)回轉(zhuǎn)的安全性。手臂上升過(guò)程，是沿著立柱做垂直的升降運(yùn)動(dòng)，此運(yùn)動(dòng)可以獲得較大的行程。升降過(guò)程中是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)螺柱

28、旋轉(zhuǎn)完成的，獲得能量后，完成手臂的垂直運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)過(guò)程是電機(jī)帶動(dòng)減速器，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)身旋轉(zhuǎn)。手腕和手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由回轉(zhuǎn)缸的工作而完成的。 2 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1手部設(shè)計(jì)計(jì)算 一. 對(duì)手部設(shè)計(jì)的要求 1. 一個(gè)合適的夾緊力 為了確保穩(wěn)定可靠夾緊,小變形,手部在工作的時(shí)候應(yīng)該有一個(gè)合理的夾緊力,不損傷工件加工表面。為較差剛度工件夾緊力應(yīng)設(shè)計(jì)合理的大小,而且重型工件應(yīng)考慮使用自鎖裝置。 2. 有大量的打開(kāi)和關(guān)閉（合適的開(kāi)閉范圍） 夾緊類手部的手臂有一定的開(kāi)閉范圍。在工作中,一個(gè)手臂的最大張開(kāi)量

29、和緊閉時(shí)的差值就是手臂的開(kāi)閉范圍。打開(kāi)和關(guān)閉角度范圍和手臂夾緊邊長(zhǎng)度表示手臂開(kāi)閉的變換范圍。手臂的開(kāi)閉需求與許多因素有關(guān),如工件的形狀和大小,手臂的形狀和大小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以得出,在工作環(huán)境許可范圍內(nèi),開(kāi)閉的范圍越大越好。如圖2.1所示。 3. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕,體積小。 因?yàn)槭滞蟮倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)不能固定,究其原因是結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題。如果設(shè)計(jì)不合理，將直接影響到精度，穩(wěn)定性，生產(chǎn)效率，甚至可能出現(xiàn)安全事故。因此,在設(shè)計(jì)中,必須努力使手臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕,體積小。 4. 手指應(yīng)該有一定的強(qiáng)度和剛度,滿足設(shè)計(jì)要求。 5. 其他要求 夾緊時(shí),需要選擇夾緊機(jī)械手,方法是根據(jù)工件的形狀,選

30、擇最常用的外卡式兩指鉗爪,采用正常關(guān)閉彈簧夾來(lái)夾緊。松開(kāi)時(shí),使用單作用氣壓缸,這種相對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易制造,也較為經(jīng)濟(jì)。 二、拉緊裝置原理 如圖2.1所示[4]：由圖分析可知，當(dāng)油缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，彈簧力會(huì)夾緊工件；油缸右腔進(jìn)油時(shí)，彈簧力會(huì)松開(kāi)工件。 圖2.1 油缸示意圖 計(jì)算如下： 1. 右腔推力為 FP=（π／4）D2P （2-1） =（π／4）0.5225103 =4908.7N 2. 查資料取當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為： F1=（2b／a）（cos30o）2N′

31、（2-2） 其中 N′=498N=392N，帶入公式2.2得： F1=（2b／a）（cos30o）2N′ =(2150/50)（cos30o）2392 =1764N 則實(shí)際加緊力F1實(shí)際=PK1K2/η （2-3） =17641.51.1/0.85=3424N 經(jīng)過(guò)圓整后，得F1=3500N 3. 求手部活塞桿行程長(zhǎng)L,即 L=（D/2）tan30o （2-4）

32、=25×tan30o =23.1mm 經(jīng)過(guò)圓整后，取l=25mm 4. 確定“V”型鉗爪的L、β。 取L/R=3 （2-5） 式中： R=P/4=200/4=50 （2-6） 由公式（2-5）、（2-6）得：L=3×R=150 取“V”型鉗口的夾角2α=120o，偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角來(lái)確定， 查表得： β=22o39′ 5. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍（速度） （1）伸縮運(yùn)動(dòng)Vmax=50

33、0mm/s Vmin=50mm/s （2）上升運(yùn)動(dòng)Vmax=500mm/s Vmin=40mm/s （3）下降Vmax=800mm/s Vmin=80mm/s （4）回轉(zhuǎn)Wmax=90o/s Wmin=30o/s 因此，手部驅(qū)動(dòng)活塞速度取平均值：V=60mm/s 6. 手部右腔流量 Q=sv （2-7） =60πr2 =60×3.14×252 =1177.5mm3/s 7. 手部工作壓強(qiáng) P= F1/S

34、 （2-8） =3500/1962.5=1.78Mpa 2.2腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部聯(lián)結(jié)了手部和臂部，抓住了面向?qū)ο笾饕墒滞蟮倪\(yùn)動(dòng)變化，手腕動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性很小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，因此可以采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)要求：回-90o~+90o 角速度W=45o/s 根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用用最大負(fù)荷量計(jì)算：受力分析后得出，當(dāng)工件處于水平位置的時(shí)候，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，運(yùn)用估算法，得工件重M=10kg，長(zhǎng)度L=650mm。如圖2.2所示。 1. 計(jì)算扭矩M1[4

35、] 設(shè)定重力集中作用于離手指中心200mm處，那么扭矩M1為： M1=F×S （2-9） =10×9.8×0.2=19.6（N·M） 工件 F S F 圖2.2 腕部受力簡(jiǎn)圖 2. 油缸及其配件

36、的估算扭矩M2[4] 已知F=5kg S=100mm 那么帶入公式2.9得 M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9（N·M） 3. 擺動(dòng)缸的估算摩擦力矩M摩[4] 估算F摩=300（N），S=20mm 所以M摩=F摩×S=6（N·M） 4. 擺動(dòng)缸的總摩擦力矩M[4] M=M1+M2+M （2-10） =19.6+4.9+6 =30.5（N·M） 5. 公式 T=P×b（ΦA(chǔ)12-Φ2）×106/8

37、 （2-11） 其中： b—葉片密度，這里取b=3cm； ΦA(chǔ)1—擺動(dòng)缸內(nèi)徑, 這里取ΦA(chǔ)1=10cm； Φ—轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取Φmm=3cm。 代入（2-11）公式，得 P=8T/b（ΦA(chǔ)12-Φ2）×106 =8×30.5/0.03×（0.12-0.032）×106 =0.89Mpa 又求得 W=8Q/（ΦA(chǔ)12-Φ2）b 所以， 流量 Q=W（ΦA(chǔ)12-Φ2）b/8 =（π/4）（0.12-0.032）×0.03/8 =0.27×10-4m3/s =27ml/s 2.3臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械手的主要執(zhí)行部件是手臂。它的作用是支撐它們的手部和手腕,從而

38、實(shí)現(xiàn)它們?cè)诳臻g里面運(yùn)動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 手臂運(yùn)動(dòng)的意義在于，將手部放在空間任意位置上，不過(guò)有一定的運(yùn)動(dòng)范圍。分析手臂的受力情況,分析后可以看到,該受力處于空間中，受力較多。其中，臂部會(huì)直接承擔(dān)手腕、手部和工件動(dòng)態(tài)和靜態(tài)加載的作用力。除此之外，這些機(jī)構(gòu)的自身運(yùn)動(dòng)也比較復(fù)雜。所以，整個(gè)機(jī)構(gòu)的受力是相當(dāng)復(fù)雜的。 手部的位置精度反映了機(jī)械手的準(zhǔn)確性。因此,更重要的是一個(gè)鏈接在整個(gè)設(shè)計(jì)中選擇正確的導(dǎo)向裝置和定位的手段。 本課題選定手臂的伸縮速度為200m/s，行程L為500mm。計(jì)算如下： 1. 手臂右腔流量Q，由公式（2-7）得[4] Q=SV =200×π

39、×402 =1004800mm3/s 1mm3/s=0.1/102m3/s 所以，四舍五入后，Q=1000ml/s 2. 手臂右腔工作壓力，由公式（2-8） 得[4] P=F/S （2-12） 式中：F：取工件重和手臂活動(dòng)部件總重，估算后 F=10+20=30kg， F摩=1000N。 代入公式（2-12）得： P=（F+ F摩）/S =（30×9.8+1000）/π×402 =0.26Mpa 3

40、. 繪制機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表如表2.1所示： 表2.1機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表 4. 由初步計(jì)算選液壓泵[4] 由已經(jīng)計(jì)算所得，知所需液壓最高壓力 P=1.78Mpa 所需液壓最大流量 Q=1000ml/s 查資料后選取CB-D型液壓泵（齒輪泵）作為本設(shè)計(jì)的泵。 此泵額定工作壓力為10Mpa，轉(zhuǎn)速為1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之間，分析可知，可以滿足需要。 5. 校核腕部擺動(dòng)缸： T=PD（ΦA(chǔ)12-Φ2）ηm×106/8 （2-13） W=8θηv/（ΦA(chǔ)12-Φ2）b

41、 （2-14） 式中：ηm—機(jī)械效率取： 0.85～0.9 ηv—容積效率?。? 0.7～0.95 代入公式（2-13）得： T=0.89×0.03×（0.12-0.032）×0.85×106/8 =25.8（N·M） T

42、=120ml/s 小臂伸縮缸工作壓力PⅠ=0.25Mpa， 流量QⅠ=1000ml/s 3 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖 3.1手部抓取缸 圖 3.1手部抓取缸液壓原理圖 1. 手部抓取缸液壓原理圖[6]如圖3.1所示 2. 泵的供油壓力P取10Mpa，流量Q取系統(tǒng)所需最大流量即Q=1300ml/s。 因此，需裝圖3.1中所示的調(diào)速閥，流量定為7.2L/min，工作壓力P=2Mpa。采用： YF-B10B

43、溢流閥 2FRM5-20/102調(diào)速閥 23E1-10B二位三通閥 3.2腕部擺動(dòng)液壓回路 圖 3.2腕部擺動(dòng)液壓回路 1. 腕部擺動(dòng)缸液壓原理圖[6]如圖3.2所示 2. 工作壓力 P=1Mpa 流量 Q=35ml/s 采用： 2FRM5-20/102調(diào)速閥 34E1-10B 換向閥 YF-B10B 溢流閥 3.3小臂伸縮缸液壓回路 圖 3.3小臂伸縮缸液壓回路 1. 小臂伸縮缸液壓原理圖[6]如圖3.3所示 2.

44、 工作壓力 P=0.25Mpa 流量 Q=1000ml/s 采用： YF-B10B 溢流閥 2FRM5-20/102 調(diào)速閥 23E1-10B二位三通閥 3.4總體系統(tǒng)圖 圖 3.4總體系統(tǒng)圖 1. 總體系統(tǒng)圖[6]如圖3.4所示 2. 工作過(guò)程：小臂伸長(zhǎng)——手部抓緊——腕部回轉(zhuǎn)——小臂回轉(zhuǎn)——小臂收縮——手部放松 3. 電磁鐵動(dòng)作順序表 表3.1總體系統(tǒng)表 元件 動(dòng)作 1DT 2DT 3DT

45、 4DT 5DT 小臂伸長(zhǎng) － + + - - 手部抓緊 － + - - - 腕部回轉(zhuǎn) － + - + - 小臂收縮 － - - - - 手部放松 － - + - - 卸荷 ＋ ± ± ± ± 4. 確定電機(jī)規(guī)格： 根據(jù)上面的計(jì)算，液壓泵選取CB-D型液壓泵，它的額定壓力P=10Mpa，工作流量在32～70ml/r之間。選取80L/min為額定流量的泵， 因此：傳動(dòng)功率 N=P×Q/η （3-1） 式中：η取經(jīng)驗(yàn)值為0.8 所以代入公式（3-1）得：

46、 N=10×80×103×106/60×0.8 =16.7KN 查資料后選取電動(dòng)機(jī)JQZ-61-2型電動(dòng)機(jī)，額定功率17KW，轉(zhuǎn)速為2940r/min。 4 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)座就是用來(lái)支撐整個(gè)機(jī)械手的底盤，機(jī)座聯(lián)接了軸承的傳動(dòng)部件。通過(guò)機(jī)座，可以完成升降過(guò)程、手腕回轉(zhuǎn)。另外還安裝了驅(qū)動(dòng)裝置。因此,手臂運(yùn)動(dòng),機(jī)身結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布更為復(fù)雜。身體分為二類,一個(gè)可以固定,另也可以步行臂和機(jī)身配置形式基本上反映了機(jī)械手的總體布局。本課題的機(jī)械手機(jī)座的設(shè)計(jì)難度不高，它的類型沒(méi)有特定的要求。分析后可知,機(jī)械手可以是獨(dú)

47、立的,也可以是有自己的一個(gè)完整的系統(tǒng)設(shè)備。方便在隨機(jī)位置和移動(dòng),也會(huì)有旅行的機(jī)制。臂安裝在框架柱在中間,大多出現(xiàn)在機(jī)械手的變換。臂部可以在框架柱舉重運(yùn)動(dòng),以獲得一個(gè)更大的運(yùn)動(dòng)行程。上升過(guò)程由電機(jī)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)。螺栓聯(lián)接了向上和向下運(yùn)動(dòng)的手臂。回轉(zhuǎn)馬達(dá)減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的齒輪驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)了手臂的旋轉(zhuǎn)機(jī)身運(yùn)動(dòng),以此達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求的自由度。 圖4.1機(jī)身機(jī)座結(jié)構(gòu)圖 4.1電機(jī)的選擇 本課題的機(jī)身部使用了兩種電機(jī)，分別是安裝在肋板上的電機(jī)，該電機(jī)帶動(dòng)臂部做升降運(yùn)動(dòng)；另外是安裝在混凝土地基上的電機(jī)，該電機(jī)帶動(dòng)機(jī)身做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 1. 帶動(dòng)臂部升降的電機(jī)[8] 初選上升速度 V=100mm/

48、s P=6KW 所以n=（100/6）×60=1000r/min 查閱資料后（一）選擇Y90S-4型電機(jī)，屬于籠型異步電動(dòng)機(jī)。采用B級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式為I（014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為380V，額定功率為50HZ。 如表4.1 Y90S-4電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示： 表4.1 Y90S-4電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 額定功率KW 滿載時(shí) 堵轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 電流A 轉(zhuǎn)速r/min 效率% 功率因素 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y90S-4 1.1 2.7 1400 79 0.78 6.

49、5 2.2 2.2 2、帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)[8]： 初選轉(zhuǎn)速 W=60o/s n=1/6r/s =10r/min 由于齒輪 i=3，減速器 i=30。所以n=10×3×30=900r/min （二）選擇Y90L-6型籠型異步電動(dòng)機(jī) 綜合分析以及查資料后，電動(dòng)機(jī)選用B級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式為全封閉自扇冷卻，查表后確定該電機(jī)額定電壓為380V，額定功率為50HZ。 如表4.2 Y90S-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示： 表4.2 Y90L-6電動(dòng)機(jī)技術(shù) 4.2減速器的選擇 減速器[7]是獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，它作

50、用于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)二者之間。減速器的使用降低了轉(zhuǎn)速和增大了轉(zhuǎn)矩。 為了滿足工作需要，初選WD80型圓柱蝸桿減速器。 WD為蝸桿下置式一級(jí)傳動(dòng)的阿基米德圓柱蝸桿減速器。 蝸桿的材料選擇38siMnMo調(diào)質(zhì) 蝸輪的材料選擇ZQA19-4 中心矩a=80 Ms×q=4.0×11 （4-1） 傳動(dòng)比i=30 傳動(dòng)慣量I=0.265×10ˉ3kg·m2 4.3螺柱的設(shè)計(jì)與校核 螺桿是機(jī)械手的主要支承件部件，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)使手臂完成升降運(yùn)動(dòng)。 螺桿的材料選擇[7]：降低成本且能滿足要求的材料最好選擇為鑄

51、鐵。 螺距 P=6mm 螺紋類型選擇梯形螺紋 螺紋的工作高度 h=0.5P =3mm 螺紋牙底b=0.65P=0.65×6=3.9mm 螺桿強(qiáng)度 [σ]= σ/3～5 =150/3～5 =30～50Mpa 螺紋牙許用剪切應(yīng)力[τ]=40 許用彎曲強(qiáng)度[σb]=45～55Mpa 1、當(dāng)量應(yīng)力[7]，查資料得 （4-2） 式中 T——傳遞轉(zhuǎn)矩，單位N·mm [σ]——螺桿材料的許用應(yīng)力

52、 所以代入公式（4-1），得σ=16471 pa 即16471pa＜535340pa 合格 2、剪切強(qiáng)度[7] Z=H/P=160/6 （旋合圈數(shù)） （4-3） τ=F/πd1bz （4-4） =200×9.8/π×0.029×3.9×（160/6）×10-3 =206.8×103pa =0.206Mpa＜[τ]=40Mpa 合格 3、彎曲強(qiáng)度[

53、7] σb=3Fh/πd1b2z =3×200×9.8×3/π×2.9×3.92×（160/6） =0.48Mpa＜[σ]=45Mpa 合格 5 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性 5.1常用的定位方式 機(jī)械手定位的常用方法是采用機(jī)械擋塊。什么是機(jī)械擋塊定位呢？具體來(lái)說(shuō)，就是在機(jī)械擋塊位置終端設(shè)置機(jī)械擋塊,當(dāng)機(jī)械手運(yùn)行放緩時(shí),它接近終端位置時(shí)定位完成。 如果定位之前已經(jīng)開(kāi)始慢下來(lái),驅(qū)動(dòng)壓力時(shí)定位沒(méi)有拆除,在這種情況下,機(jī)械擋塊定位可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)精度高。通?？梢愿哂? / - 0.5毫米,如果關(guān)閉定位驅(qū)動(dòng)石油

54、和消除工作壓力時(shí),機(jī)械手可以停止聯(lián)系回一個(gè)小的距離,從而定位精度較低。 5.2穩(wěn)定和定位精度的影響因素 機(jī)器人可以準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單地是一個(gè)三維空間定位的問(wèn)題,包括三個(gè)XYZ坐標(biāo)方向和角度。在一些相對(duì)簡(jiǎn)單的情況下,一個(gè)值可能會(huì)影響定位的主要因素。定位誤差的影響因素類型如下: (1)定位方法 定位方式的影響因素在不同情況下各不相同。比如，在本課題采用的機(jī)械擋塊中,影響定位精度的因素是塊的大小和碰撞的速度大小。 (2)定位速度 定位速度對(duì)定位精度的影響很大。這是因?yàn)槎ㄎ凰俣鹊牟煌?移動(dòng)部件的能量耗散也會(huì)相應(yīng)的不同,從而導(dǎo)致定位是不合理的。從經(jīng)驗(yàn)方面考慮,為了減少定位誤差

55、應(yīng)該合理地控制定位速度,還可以設(shè)置提高效率的緩沖裝置來(lái)提高緩沖性能。通過(guò)以上的設(shè)計(jì)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使運(yùn)動(dòng)部件及時(shí)減速。 (3)準(zhǔn)確性 機(jī)械手本身的制造精度和安裝機(jī)械手時(shí)的速度會(huì)影響定位的準(zhǔn)確性。 (4)剛度 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度也會(huì)影響定位精度。低剛度易于機(jī)械振動(dòng)時(shí),定位精度普遍較低,高的相反。 (5)運(yùn)動(dòng)部件的重量 運(yùn)動(dòng)部件的重量,重量和一起被機(jī)械手本身的重量。 一方面，可以改變運(yùn)動(dòng)部件的自身重量。具體地說(shuō)就是,增加運(yùn)動(dòng)部件重量,會(huì)降低定位精度;另一方面,減少運(yùn)動(dòng)部分重量,會(huì)提升定位精度。因此,在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要減少移動(dòng)部件本身的重量,并考慮工作

56、時(shí)掌握體重的變化,兩者缺一不可。 此外,驅(qū)動(dòng)源和控制系統(tǒng)的精度也有一定程度的影響。經(jīng)過(guò)綜合考慮,這個(gè)主題定位精度是采用機(jī)械擋塊定位。 5.3機(jī)械手運(yùn)動(dòng)緩沖裝置 緩沖裝置分為內(nèi)緩沖區(qū)和外緩沖區(qū)兩種形式。內(nèi)緩沖區(qū)形成一個(gè)缸頭緩沖裝置和兩種緩沖電路。外緩沖區(qū)的形式有兩種彈性機(jī)械部件和液壓緩沖部件。內(nèi)緩沖區(qū)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)緊湊。當(dāng)放置位置在有限空間里時(shí),外緩沖區(qū)的優(yōu)點(diǎn)是具有靈活的放置位置,設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,緩沖性能良好等等,但是相對(duì)于內(nèi)緩沖區(qū)有著較大的結(jié)構(gòu)。 這個(gè)課題使用的緩沖裝置是油缸緩沖裝置。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離油缸端蓋一定距離可以形成活塞與端蓋之間的一個(gè)緩沖。通過(guò)節(jié)流閥的

57、原則使緩沖室產(chǎn)生臨時(shí)背壓阻力,減緩并最終停止運(yùn)動(dòng),并避免剛性影響設(shè)備,稱為缸頭緩沖裝置。 在緩沖節(jié)流嘴有一個(gè)常數(shù)緩沖裝置,稱為常數(shù)節(jié)流式油缸頭緩沖裝置。缸頭設(shè)計(jì)常數(shù)節(jié)流緩沖裝置,Amax(最大加速度),Pmax(最大影響壓力緩沖室)和Vr(剩余速度)這三個(gè)參數(shù)影響著緩沖效率。通常采用的方法是選擇的第一個(gè)參數(shù),然后檢查剩下的兩個(gè)參數(shù)。 6 機(jī)械手的控制 機(jī)械手的控制系統(tǒng)是一個(gè)相當(dāng)重要的組成部分?？刂葡到y(tǒng)就像人的大腦一樣控制著機(jī)械手的手部、手腕、手臂和相關(guān)機(jī)械構(gòu)件。主要控制內(nèi)容的行動(dòng)序列,行動(dòng)和路徑的位置,時(shí)間的行動(dòng)。機(jī)械手使用而不是一個(gè)完整的某些

58、操作,通常需要函數(shù)如圖6.1所示。實(shí)現(xiàn)上述控制方式有各種各樣的方法。由程序控制的機(jī)械手可以分為兩類,即固定程序控制方法和變量控制方法。 這個(gè)課題采用固定程序控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。通常使用凸輪和杠桿機(jī)制來(lái)控制動(dòng)作序列、時(shí)間和速度。一般常與傳動(dòng)機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,使用壽命長(zhǎng),工作更可靠。步驟適用于專用機(jī)械手控制程序少。 裝卸工件 狀別識(shí)別

59、 環(huán)境識(shí)別 操作機(jī)能 檢測(cè)、識(shí)別機(jī)能 控制機(jī)能 示教機(jī)能 動(dòng)作控制機(jī)能 動(dòng)作順序控制機(jī)能 運(yùn)動(dòng)控制機(jī)能 圖6.1機(jī)械手的控制機(jī)能 建立機(jī)器人最重要的就是建立一個(gè)機(jī)器人控制系統(tǒng)。機(jī)器人的控制系統(tǒng)關(guān)系到整個(gè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求較高?？傊?，要在成本和績(jī)效上做到平衡。到目前為止,通用機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)大致可以分為兩類:基于VME總線歐洲信用卡由摩托羅拉公司推出了1981年,第一代32位總線)工業(yè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和基于PC總線的系統(tǒng)。近年來(lái),隨著個(gè)人電腦的迅速發(fā)展,性能和可靠性大

60、大提高,價(jià)格大大降低,PC為核心的控制系統(tǒng)得到了廣泛的接受機(jī)器人控制領(lǐng)域。 基于PC的控制系統(tǒng)一般包括單個(gè)PC控制方式,控制模型的PC + PC,PC +分布式控制器的控制方式,控制模型的PC + DSP運(yùn)動(dòng)控制卡,電腦+控制方式的數(shù)據(jù)采集卡,由于靈活的基于采集卡的控制模式,低成本,有利于回收在本文的設(shè)計(jì)中,程序和算法能夠獨(dú)立建立各種各樣的算法,以適應(yīng)這一主題研究的需要。因此本文選擇控制方式的PC +數(shù)據(jù)采集卡。 完成機(jī)器人的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的硬件建設(shè)本設(shè)計(jì)不做詳細(xì)說(shuō)明。以下將通過(guò)控制軟件的設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將命令發(fā)送信號(hào)到外部有條不紊地最后驅(qū)動(dòng)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)

61、過(guò)一系列的設(shè)計(jì)運(yùn)作后必須達(dá)到預(yù)期的功能有： (1)實(shí)時(shí)顯示各關(guān)節(jié)角,而且可以防止每個(gè)關(guān)節(jié)角超過(guò)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)水平截面角范圍 (2)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的伺服控制; (3)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的自鎖; (4)實(shí)現(xiàn)教學(xué)編程和在線修改程序; (5)可以設(shè)置參考點(diǎn),使機(jī)器人在空間中有一個(gè)固定的參考位置,可以回參考點(diǎn)。 結(jié)論 幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于到了說(shuō)再見(jiàn)的階段，在這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)程中，我取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。特別是對(duì)機(jī)械行業(yè)有了更加深刻地理解，現(xiàn)對(duì)自己的設(shè)計(jì)做個(gè)簡(jiǎn)短的總結(jié)。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)，在大三的實(shí)驗(yàn)課上參與過(guò)機(jī)械手的拆裝實(shí)驗(yàn)，所以對(duì)此

62、有一定的了解。本設(shè)計(jì)是一個(gè)有四個(gè)自由度的送料機(jī)械手，主要針對(duì)機(jī)械人的底座，大小臂，以及機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，對(duì)其傳動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)方式以及控制系統(tǒng)等等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。由于我個(gè)人能力的問(wèn)題，本設(shè)計(jì)參考了很多資料，設(shè)計(jì)也缺乏創(chuàng)新。但通過(guò)本設(shè)計(jì)，讓我認(rèn)識(shí)到自己的不足，也算有所收獲。就我個(gè)人想法，機(jī)械手這個(gè)設(shè)計(jì)還有很高的發(fā)展空間，機(jī)械化，自動(dòng)化還有待提高。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，提高了我分析和解決問(wèn)題的能力，擴(kuò)寬和深化了學(xué)過(guò)的知識(shí)，掌握了設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我們正確使用機(jī)身材料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、圖冊(cè)等工具書的能力。同時(shí)讓我對(duì)從事本行業(yè)工作有了更大的信心。 參考文獻(xiàn) [1]徐灝.

63、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2000. [2]徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2003. [3]徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2010. [4]張建民. 工業(yè)機(jī)器人[M].北京理工大學(xué)出版社,1988. [5]工業(yè)機(jī)械手編寫組. 《工業(yè)機(jī)械手-機(jī)械結(jié)構(gòu)上》[M]. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1978. [6]雷秀. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2005. [7]單輝祖. 材料力學(xué)（I）第3版[M].高等教育出版社,2009. [8]楊可楨,程光蘊(yùn),李仲生,錢瑞明. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第六版[M].高等教育出版社,2013. 致謝 我在尊敬的熊老師的悉心指導(dǎo)下完成了本課題的設(shè)計(jì)。我對(duì)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)很是欽佩，老師是我學(xué)習(xí)的榜樣。在此，我必須向老師表示由衷地感謝，并致以崇高的敬意。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，我用到了很多我們學(xué)校開(kāi)設(shè)的課程，感謝學(xué)校為我們安排的機(jī)械方面的課程，讓我們從中學(xué)習(xí)到很多機(jī)械知識(shí)。在這四年的大學(xué)學(xué)習(xí)和生活中，感謝各位老師以及各位同學(xué)的大力支持和各種幫助。同時(shí)感謝父母和親朋好友的關(guān)心照顧。最后，感謝成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，感謝2012級(jí)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)。 - 33 -