畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：三自由度機(jī)械臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-12-14 17:50 本頁(yè)面
【正文】 1 三自由度 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 第一章 緒 論 工業(yè)機(jī)械 臂機(jī)構(gòu) 概述 隨著社會(huì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對(duì)生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使 機(jī)械臂機(jī)構(gòu)技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動(dòng) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 系統(tǒng)由于其介質(zhì)來(lái)源簡(jiǎn)便以及不污染環(huán)境、組件價(jià)格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門(mén)，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。本文講述的氣動(dòng) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 有氣控 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 、 XY軸絲杠組、轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)基座等機(jī)械部分組成。主要作用是完成機(jī)械部 件的搬運(yùn)工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線(xiàn)或物流流水線(xiàn)中，使零件搬運(yùn)、貨物運(yùn)輸更快捷、便利。 隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高， 機(jī)械臂機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具。 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 可以代替很多重復(fù)性的體力勞動(dòng)，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率 。 氣壓傳動(dòng) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 是以壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 。其主要特點(diǎn)是 :介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性 較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。 氣動(dòng) 傳動(dòng)具 有以下 優(yōu)勢(shì) : (1)介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器 :介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問(wèn)題 . (2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過(guò)程中，阻力損失較小 (一般不卜澆塞僅為油路的千分之一 )，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣，造成壓力明顯降 低和嚴(yán)重污染。 (3)動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動(dòng)系統(tǒng)一般只需要 度。氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。 (4)能源可儲(chǔ)存。壓縮空氣可存貯在儲(chǔ)氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時(shí)，機(jī)器及 2 其工藝流程不致突然中斷。 (5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度變化影響傳動(dòng)及控制性能。 (6)成本低廉。由于氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易 ，成本較低。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為 :由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動(dòng)伺服系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)高精度定位比較困難 (尤其在高速情況下，似乎更難想象 )。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。雖然氣動(dòng)技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動(dòng)功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對(duì)于不太復(fù)雜的 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) ，用氣動(dòng)元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動(dòng)機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過(guò)去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里，對(duì)氣動(dòng) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 、氣動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮。 氣動(dòng)機(jī)械 臂機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計(jì)要求 課題的 設(shè)計(jì)要求 本課題將要完成的 主要任務(wù)如下 : (1) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 為通用 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) ，因此相對(duì)于專(zhuān)用 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 來(lái)說(shuō)，它的適用面相對(duì)較廣 。 (2)選取 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的座標(biāo)型式和自由度 。 (3)設(shè)計(jì)出 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括 :手部、手腕、手臂等部件的設(shè)計(jì)。為了使通用性更強(qiáng)，手部設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，不僅可以應(yīng)用于夾持式手指來(lái)抓取棒料工件，在工業(yè)需要的時(shí)候還可以用氣流負(fù)壓式吸盤(pán)來(lái)吸取板料工件。 (4)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本課題將設(shè)計(jì)出 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，包括氣動(dòng)元器件的選取，氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)，并繪出氣動(dòng)原理圖。 (5)機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 擬采用可編程序控制器 (PLC)對(duì) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 進(jìn)行控制，本課題將要選取 PLC型號(hào)，根據(jù) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的工作流程編制出 PLC程序，并畫(huà)出梯形圖。 機(jī)械 臂機(jī)構(gòu) 的系統(tǒng)工作原理及組成 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的系統(tǒng)工作原理 框圖 如圖 11所示。 3 圖 11機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的系統(tǒng)工作原理框圖 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的工作原理： 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。 在 PLC程 序控制的條件下，采用氣壓傳動(dòng)方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相應(yīng)部位發(fā)生 規(guī)定要求的， 有順序，有運(yùn)動(dòng)軌跡，有一定速度和時(shí)間的動(dòng)作。同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。位置檢測(cè)裝置隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置 . (一 )執(zhí)行機(jī)構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件。 手部 即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在 本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于控制系統(tǒng) （ PLC） 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) （ 氣壓傳動(dòng) ） 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 位置檢測(cè)裝置 手部 手腕 手臂 立柱 4 被抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸 。 而傳力機(jī)構(gòu)則通過(guò)手指產(chǎn)生夾緊力來(lái)完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多時(shí)常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式 、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。 手腕 是連接手部和手臂的部件，并可用來(lái)調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢(shì) ) 手臂
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1