【正文】 .............................................. 9 本章小結(jié) .................................................................................................. 10 第 4 章 各部分的具體計(jì)算 .............................................................................. 11 手部夾持器的計(jì)算 ................................................................................. 11 ..................................................................... 11 ..................................................................... 11 ................................................................................. 12 腕部回轉(zhuǎn)油缸計(jì)算 .................................................................................. 13 小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................... 17 俯仰缸設(shè)計(jì) .............................................................................................. 20 大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................. 22 大臂升降結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................. 24 .................................................................. 26 腕部回轉(zhuǎn)油缸油孔尺寸確定 .................................................................. 26 大臂回轉(zhuǎn)油缸油孔尺寸確定 .................................................................. 27 大臂升降油缸油孔尺寸確定 ................................................................ 27 伸縮臂油缸油孔尺寸確定 .................................................................... 27 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 本章小結(jié) ................................................................................................ 28 第 5 章 各油缸活塞桿校核 .............................................................................. 29 手部驅(qū)動油缸活塞桿校核 ..................................................................... 29 腕部回轉(zhuǎn)油缸活塞桿校核 ..................................................................... 29 伸縮 油缸活塞桿校核 ............................................................................. 30 俯仰油缸活塞桿校核 ............................................................................. 30 本章小結(jié) ................................................................................................. 31 第 6 章 總體三維圖 .......................................................................................... 32 總體三維圖 ............................................................................................. 32 本章小結(jié) ................................................................................................. 33 結(jié)論 .................................................................................................................... 34 致謝 .................................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 36 附錄 .................................................................................................................... 38 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 課題背景及研究 現(xiàn)狀 機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化裝置，它綜合運(yùn)用了機(jī)械與精密機(jī)械、微電子與計(jì)算機(jī)、自動控制與驅(qū)動、傳感器與信息處理以及人工智能等多學(xué)科的最新研究成果，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各行各業(yè)對自動化程度要求的提高，機(jī)器人技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品。目前，第二代產(chǎn)品，微機(jī)控制、直流電動機(jī)驅(qū)動的小型工業(yè)機(jī)械手已成產(chǎn)品。 日本機(jī)械手工業(yè)雖比美國起步晚（六十 年代后期），但是發(fā)展速度更快，根據(jù)統(tǒng)計(jì)， 1982 年日本擁有工業(yè)機(jī)械手共 13000 余臺，生產(chǎn)廠家近200 家。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染環(huán)境條件上進(jìn)行操作。 工業(yè)機(jī)械手能模仿人肢體的一些動作，可以代替人的一些動作，代替人們進(jìn)行工作，一次機(jī)械手自問世以來就受到人們的寵愛而且性能不斷完善，各種優(yōu)良的機(jī)械手不斷出現(xiàn)操作越來越靈活，在一些方面與人手相比，幾乎達(dá)到了以假亂真的程度，加之各種技能的應(yīng)用，使得機(jī)器人有了 自己的頭腦能不受控制而獨(dú)立的處理一些問題，因此其應(yīng)用越來越廣泛。 （ 4）通用性好，本搬運(yùn)機(jī)械手在設(shè)計(jì) 過程中，考慮到其通用性，因此留有 余地，因此除搬運(yùn)外，還可以焊接噴漆等。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 第 2章 總體方案設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì)目標(biāo) 設(shè)計(jì)一種 五自由度搬運(yùn)機(jī)器手，包括機(jī)器手 的總體設(shè)計(jì)，移動方式設(shè)計(jì)，動作規(guī)劃設(shè)計(jì)，三維造型設(shè)計(jì)等。基于以上原因，本設(shè)計(jì)暫不考慮對于功能模塊的搭載問題 ，僅 僅討論并設(shè)計(jì)一種合理可行、盡可能優(yōu)化了的五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手 。 3． 執(zhí)行系統(tǒng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是完成各種動作的總稱，具體包括以下幾個部分 （ 1）手部：直接與工件接觸的部分，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本機(jī)械手的手部用夾鉗式，用來抓取工件，或用來支撐焊條，噴槍（手部用法蘭連接，可以拆換，更換手部，以滿足工作需要） （ 2） 腕部連接手部和臂部的工件用來調(diào)整被抓取物體 的方位 （ 3） 臂部：支撐被抓物體的手部和腕部的重要部件，帶動手指去抓取物體，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定位置。圖中矩形為包容區(qū)域 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 圖 22 機(jī)械手水平面的運(yùn)動范圍 圖 23 空間轉(zhuǎn)動范圍 4． 運(yùn)動傳動方式 運(yùn)動傳動方式是將動力源的運(yùn)動傳遞到實(shí)現(xiàn)自由度運(yùn)動的過程，本設(shè)計(jì)中將直線油缸的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞出去，針對結(jié)構(gòu)的需要和驅(qū)動力的大小，各自由度的運(yùn)動采用不同的傳遞方式，大臂回轉(zhuǎn)，腕部回轉(zhuǎn)都采用回轉(zhuǎn)油缸，小臂俯仰、小臂伸縮、大臂升降都采用直線油缸。 （ 3） 傳動平穩(wěn)，能吸收沖擊力，可以實(shí)現(xiàn)比較頻繁而平穩(wěn)換向。 45176。 /s 大臂升降 0— 120mm 6. 控制方式： PTP/CP 7. 重復(fù)定位精度： +2mm 8. 驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動 9. 驅(qū)動源 ：液壓油泵 總體外觀圖 外觀圖簡圖 圖 31 機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡圖 1— 手腕 2— 小臂 3— 俯仰缸 4— 大臂 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 液壓原理 設(shè)計(jì) 圖截圖 圖 35 液壓控制工作原理圖 表 32電 磁鐵動作循環(huán)表 現(xiàn)將本機(jī)械手的工作順序過程介紹如下： （ 1） 電磁鐵 11通電， 大臂旋轉(zhuǎn)油缸順時針旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)大臂周向定位 （ 2） 電磁鐵 9通電， 大臂升降油缸伸出，實(shí)現(xiàn)大臂軸向定位 （ 3） 電磁鐵 7通電，伸縮臂伸縮缸伸出，實(shí)現(xiàn)伸縮臂軸線定位 （ 4） 電磁鐵 5通電，小臂伸縮缸伸出，實(shí)現(xiàn)小臂的軸向定位 （ 5） 小臂到達(dá)伸出一定距離，碰到行程開關(guān) 14，之后將電磁鐵 3 接哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 通實(shí)現(xiàn)手爪旋轉(zhuǎn)缸體的運(yùn)動。 （ 11） 電磁鐵 9通電，伸縮臂回縮，實(shí)現(xiàn)伸縮臂軸線定位。 下面介紹各個液壓 缸體的設(shè)計(jì)計(jì)算及其型號的選用， 機(jī)械人手部結(jié)構(gòu)形式多樣，但總的設(shè)計(jì)都有如下幾點(diǎn)基本要求： （ 1） 應(yīng)具有足夠的夾緊力和驅(qū)動力，手爪握力（夾緊力）大小要適宜，力量過大則動力消耗多，結(jié)構(gòu)龐大，不經(jīng)濟(jì)；力量過小則會產(chǎn)生松動、脫落。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 第 4章 各部分的具體計(jì)算 手部夾持器的計(jì)算 手部夾持器設(shè)計(jì)要求 夾持兩個棒料，每個不大于 5kg 2. 各部分的長度 手腕： 300mm 手臂： 800mm 俯仰小臂： 200mm 大臂： 500mm 3. 手抓機(jī)構(gòu)分析 手部夾持器是工業(yè)機(jī)械手的關(guān)鍵部位之一，它的主要用途是夾持工件或工具按規(guī)定的動作程序 來完成制定的工作，它的加緊和伸開都是自動完成的。 （ 46） 端蓋螺釘校核 彈簧剛度： k= n/m ,行程 ： 15mm 彈簧總長： 30mm，活塞桿總長為 60mm 油的工作壓力 ： 2=13kgf/cmP1 Q ??1 預(yù)緊力： = kgfQ K Q Q?? 總拉長： bbmC= Q P+ C + CQF（ ）= (47) 相對剛度 : bbmCC +C（ ） =, 總拉力需增加 30% 所以： 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 ? ?4 1 . 3 Qd 3 .2 m m????π （ 48） ? ? s s 3 sA 24 0 M P aN N .5d 8 m m? ? ? ????1 為 普 通 碳 素 鋼 鋼 ，安 全 系 數(shù) ， 由 于 是 靜 截 面 ， 取 =1 所 以 ： 完 全 符 合 要 求 。 ()M 2 2 0 . 58p b D d kg f???驅(qū) 則 `MM?驅(qū) 驅(qū) 所以： 所設(shè)計(jì)的相關(guān)尺寸滿足，強(qiáng)度要求合理。 s? — 材料的屈