【正文】 ，通用性越廣，其 結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。 機(jī)械手的概述 機(jī)械手的組成： 能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。 and design of the overall structure of the mechanical hand to realize the mechanical hand stretching, lifting, turning two of four degrees of freedom, and the opening and closing gripper. Driven approach to achieve by the hydraulic cylinder and lift arm stretching, arm rotation and wrist rotation. The paper illustrates that the control of the upper and lower material by means of the PLC and also includes the hardware design of the electric control system, the control software structure and the design of the manual and automatic control program. Key words: manipulator, Hydraulic cylinder, PLC 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 5 目 錄 4 概述 4 5 6 7 7 7 10 11 14 14 14 14 19 19 19 23 24 24 24 27 27 27 29 動(dòng)工作原理圖 29 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 31 32 32 結(jié)論和展望 參考文獻(xiàn) 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 6 1 緒言 在工業(yè)生產(chǎn)線中，機(jī)械手 具有很廣泛的用途。 運(yùn) 用了 FX 系列可編程 序 控制器 （ PLC） 對(duì)上下料機(jī)械手進(jìn)行 控制 , 論述了電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) , 控制軟件結(jié)構(gòu)以及手動(dòng)控制程序和自動(dòng)控制程序 的設(shè)計(jì)。 本 文 通過(guò)對(duì)機(jī)械手的組成和分類，及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r的了解， 對(duì)本課題任務(wù)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 確定了機(jī)械手用 四個(gè) 自由度和圓柱坐標(biāo)型式 。 關(guān)鍵詞： 機(jī)械手 ，液壓缸， 可編程序控制器 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 4 Abstract In mechanical manufacturing industry, manipulator has been applied extensively so that the labor condition of worker has been greatly improved , labor productivity raised notably, the step of industrial production mechanization and automation realized rapidly. This article through to manipulator39。它是工作抓取和裝配系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造 、冶金、電子、輕工和原子能等部門。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。一般專用機(jī)械手有 2～ 3個(gè)自由度。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體 化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) 。 (4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 7 傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng) 用。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺 動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同類型的加緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類型的基加緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。 在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。 觸覺(jué)功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反饋控制裝置。 更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。 機(jī)械原理、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)和 PLC控制等。做完要仔細(xì)的校核，同時(shí)也要有相當(dāng)?shù)哪托摹? 5） .控制方面的不合理，應(yīng)對(duì)措施：要畫出 T形圖、方框圖，然后再進(jìn)行合理的編程。 2）應(yīng)盡可能使末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊、重量輕，以減輕手臂的負(fù)荷。 回轉(zhuǎn)型夾持器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但當(dāng)所夾持的工件直徑有變化時(shí)，將引起工件的軸心偏移。 結(jié)合機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書中要求：手爪開(kāi)合角為 60度，且能夠抓取重約 6kg的圓柱形鐵質(zhì)工件。 由分析可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力 PF 一定時(shí)， ? 角增大，則夾緊力 NF 也隨之增大，但? 角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過(guò)大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好 ? = 030 ~ 040 。 手指對(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)算： 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 11 sin 22XNakPF ?? （ ） 式中 ： K—— 安全系數(shù)，通常 ； xP軸向力 a V形手抓的開(kāi)合角 ? 工件和手抓間的摩擦系數(shù) 計(jì)算：設(shè) a=40mm,b=80mm, ? = 035 ，求夾緊力 NF 和驅(qū)動(dòng)力PF 。多數(shù)情況下不應(yīng)使用滿行程，以免活塞與缸蓋相碰撞，尤其用于夾緊等機(jī)構(gòu)。 圖 圓柱螺旋彈簧的幾何參數(shù) 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 14 (1).選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應(yīng)力 ? ? 800MPa? ? (2).選擇旋繞比 C=8，則 4 1 0 .6 1 54 4 6CK C ???? （ ） 4 1 0 .6 1 54 4 6CK C ???? ? ?? ?4 8 1 0 .6 1 5 1 .1 8 34 8 4 6??? ? ??? (3).根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑 D=30mm，估算彈簧絲直徑 30 3 .7 5 48Dd m m m mC? ? ? ? （ ） (4).試算彈簧絲直徑 ? ?39。 結(jié)論 本設(shè)計(jì)彈簧 ??，因此彈簧穩(wěn)定性合適。計(jì)算公式： maxcaSSS???? （ ） sS 選取 （力學(xué)性精確能高） max 38KDFd? ?? （ ） max 38KDFd? ??=38 1 . 1 8 3 0 . 0 4 2 3 9 0 7 7 1 3 9 8 8 83 . 1 4 0 . 0 0 4?? ??? max sSS ???? 結(jié)論：經(jīng)過(guò)校核，彈簧適應(yīng) 。 （ 2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接?；剞D(zhuǎn)角由動(dòng)片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定（一般小于 0270 ）。 (3) 具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 115176。 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 （ 1） 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩需要的力矩 M慣 。 （ 3） 啟 動(dòng) 過(guò) 程 所 轉(zhuǎn) 過(guò) 的 角 度 ??啟 018= ， 等 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 角 速 度?? 。sQ Q QF F F??=2020+3000=5000N 螺釘材料選擇 Q235， ? ? 240 1601 .5s M P an?? ? ? ?則（ ? ） （ ） 螺釘?shù)闹睆? ? ?04 QFd ???? （ ） ? ? 04 QFd ???? = 64 1 .3 5 0 0 0 0 .0 0 7 1 93 .1 4 1 6 0 1 0 m?? ??? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=8mm （ 1） 動(dòng)片和輸出軸間的連接