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三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人設計班級：機制1016姓名：劉建軍指導老師：李作全老師,設計要求：綜合運用所學知識,搜集有關(guān)資料獨立完成三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人操作機和驅(qū)動單元的設計工作。原始數(shù)據(jù)：自動線上有Ａ，Ｂ兩條輸送帶之間距離為1.5m，需設計工業(yè)器人將一零件從A帶送到B帶。零件尺寸：內(nèi)孔￠100，壁厚10，高100。零件材料：45鋼。,零件實體圖,總體方案：在工業(yè)機器人的諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能實現(xiàn)的技術(shù)基礎是精巧的機械結(jié)構(gòu)設計和良好的伺服控制驅(qū)動。本次設計就是在這一思維下展開的。根據(jù)設計內(nèi)容和需求確定圓柱坐標型工業(yè)機器人，利用步進電機驅(qū)動和諧波齒輪傳動來實現(xiàn)機器人的旋轉(zhuǎn)運動；利用另一臺步進電機驅(qū)動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，從而使與滾珠絲杠螺母副固連在一起的手臂實現(xiàn)上下運動；考慮到本設計中的機器人工作范圍不大，故利用液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)手臂的伸縮運動；末端夾持器則采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器，用小型液壓缸驅(qū)動夾緊。,三維動畫演示,末端執(zhí)行機構(gòu)設計：采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器，用小型液壓缸驅(qū)動夾緊，它的結(jié)構(gòu)形式如圖。內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器采用四連桿機構(gòu)傳遞撐緊力，即當液壓缸1工作時，推動推桿2向下運動，使兩鉗爪3向外撐開，從而帶動彈性爪4夾緊工件。該種夾持器多用于內(nèi)孔薄壁零件的夾持。,彈性爪的結(jié)構(gòu)設計:這種結(jié)構(gòu)是在手爪外側(cè)用螺釘固定彈性片兩端。當彈性手工作時，由于夾緊過程具有彈性，就可以避免易損零件被抓傷，變形和破損。,手臂機構(gòu)的設計:本設計中手臂由滾珠絲杠驅(qū)動實現(xiàn)上下運動，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，還設計有兩根導柱導向，以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動，確保手臂隨機座一起轉(zhuǎn)動。它的結(jié)構(gòu)如下圖。選用軸向腳架型液壓缸，活塞桿末端為外螺紋結(jié)構(gòu)，手臂與末端執(zhí)行器連同活塞桿一起轉(zhuǎn)動。,腰部和基座設計:通過安裝在支座上的步進電機和諧波齒輪直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動殼體轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)機器人的旋轉(zhuǎn)運動，通過安裝在頂部的步進電機和聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手臂的上下移動。采用了雙導柱導向，以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動，確保手臂隨機座一起轉(zhuǎn)動。支撐梁采用槽鋼，以減輕重量和節(jié)省材料，它的結(jié)構(gòu)如圖。,1——支座，2——步進電機，3——諧波齒輪，4——轉(zhuǎn)動機座5——支承槽鋼梁，6——滾珠絲杠，7——導向柱，8——錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器,驅(qū)動方式的選擇:,由上表可知步進電機應用于驅(qū)動工業(yè)機器人有著許多無可替代的優(yōu)點，如控制性能好，可精確定位，體積較小可用于程序復雜和運動軌跡要求嚴格的小型通用機械手等，所以本設計采用它來實現(xiàn)機器人的旋轉(zhuǎn)和上下移動。選電機為BF反應式步進電機，型號為：90BF001。,由上表可知,液壓驅(qū)動方式反應靈敏,可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制,液體壓力高，可以獲得較大的輸出力,因此機器人的伸縮運動采用液壓驅(qū)動方式來實現(xiàn),從而使機器人容易找準工件.它的型號為Y-HG1-C50/28×100LJ1HL1Q，它的主要技術(shù)參數(shù)如下表:,工業(yè)機器人的計算機控制系統(tǒng)概述:工業(yè)機器人具有多個自由度，每個自由度一般包括一個伺服機構(gòu)，它們必須協(xié)調(diào)起來，組成一個多變量控制系統(tǒng)。這種多變量的控制系統(tǒng)，一般要用計算機來實現(xiàn)。因此，機器人控制系統(tǒng)也是一個計算機控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的功能是控制機器人操作機的運動和操作以滿足作業(yè)的要求。在作業(yè)中機器人的工作任務是要求操作機的末端執(zhí)行器按點位或軌跡運動，并保持設定的姿態(tài)。在運動中或在規(guī)定的某點位執(zhí)行作業(yè)規(guī)定的操作。,工業(yè)機器人運行時應采取的安全措施:工業(yè)機器人能代替人在危險有害的環(huán)境中作業(yè)。但又給人另一種危險，即機器人傷人事故。這是工業(yè)機器人安全管理的最為重要的一條原則。此外，除了通用的工業(yè)安全規(guī)程外,還要注意工業(yè)機器人的特殊性，采取相應可靠的對策。對工業(yè)機器人應用工程的安全要求有如下幾條：必須為工業(yè)機器人和周邊設備安裝安全護欄，以防止人靠近而造成傷害。工業(yè)機器人的動作范圍不能超越護欄。在護欄出入口的門上必須設置插拔式電接點點開關(guān)，其插座有導線與控制系統(tǒng)的電路連接。只有拔下開關(guān)的插頭，才能打開對應的門。這時，工業(yè)機器人及周邊設備停止運轉(zhuǎn)，并且將工業(yè)機器人鎖定在示教模式。在距操作者的地方設置緊急停止開關(guān)。按下此開關(guān)，工業(yè)機器人和有關(guān)的設備立即停止運轉(zhuǎn)。,謝謝各位老師!,