【正文】 =100(N) 3）考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù) k=，則 1mG k G?? =? 100 =10（ N） ∴ 總受力 1pmG G G G? ? ? =200+100+10 =310（ N） 0pGG? 所以設(shè)計尺寸符合實際使用要求。 重 慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 5 手臂設(shè)計及計算 19 手臂在升降過程中，為了減少慣量，在直線氣缸上裝有雙向緩沖裝置。 手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，本課題所設(shè)計的工業(yè)機械手手臂采用一個直線氣缸實現(xiàn)手臂的伸縮，采用直線氣缸實現(xiàn)手臂的升降 。 在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機械手臂部要盡可能 的輕。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機械手的工作性能。重 慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 5 手臂設(shè)計及計算 18 5 手臂設(shè)計及計算 手臂部件是機械手的主要握持部件。m） （ 4）回轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 M封 ，與選用的密 襯裝置的類型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。m2) 假如工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，對于長 l=100mm的棒料來說，最大偏心距 e1=50mm，其轉(zhuǎn)動 慣量為 ： 211cJ J me?? 20 .0 0 4 2 5 0 .0 5? ? ? =(kgmm， 氣缸運行角速度 ω=45176。 手腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校核 1）尺寸設(shè)計 回轉(zhuǎn)缸型號 初 選為 QGB1100， 氣缸 直 徑為 D1=100mm， 中心軸直徑 d1=26mm， 氣 缸長度設(shè)計為 b=100mm， 葉片數(shù)目為 1，擺動角度 180176。 當壓縮氣體從孔 a進入時 ， 推動輸出軸作逆時 4回轉(zhuǎn)，則低壓腔的氣從 b孔排出。 （ 3） 手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 M 封 M封 = 21()2 ABf R d R d? 式中 ： d1， d2— 轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑 (cm)； F— 摩擦系數(shù)，對于滾動軸承 f=，對于滑動軸承 f=； RA、 RB — 處的支承反力 (N)，可按手腕轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解， 根據(jù) ΣMA（ F） =0， 得 ； 3 3 2 2 1BR l G l G l G l? ? ? 1 1 2 2 3 3B G l G l G lR l??? 同理，根據(jù) ΣM B(F) =0， 得 ： 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 4 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 1 1 2 2 3 3( ) ( ) ( )A G l l G l l G l lR l? ? ? ? ?? 式中 ： G2— 的重量 (N) l， l1， l2， l 3— 如圖 (cm)。cm)； 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 4 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 M 慣 — 慣性力矩 (N并且要求嚴格的密封 。 手腕的自由度 手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度，以使機械手適應(yīng)復(fù)雜的動作要求。cos46176。 βθ 圖 手爪 夾持誤差分析示意圖 該設(shè)計以棒料來分析機械手的夾持誤差精度。 ≈ 50mm ?機械手的夾持半徑從 25～ 50mm。 活塞桿運動長度為 17mm。 可近似 按下式估 K2=1+ ab10 ， K3 — 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇 ； G — 被抓取工件所受重力 （ N） 。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 3 機械手手部的設(shè)計計算 11 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。11FF?? 由 ?M (F)=0 得 39?；凼礁軛U式傳動機構(gòu)的定心精度與滑 槽的制造精度有密切關(guān)系。夾緊裝置選擇常開式夾緊裝置，它在彈簧的作用下機械手 手爪 閉和，在驅(qū)動力作用下，彈簧被壓縮，從而機械手手 爪 張開。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動 ， 這種手指結(jié)構(gòu)簡單 ， 適于夾持平板方料 ， 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置 ， 其理論夾持誤差零。 夾取重量為 5Kg。應(yīng)當考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動機構(gòu)所需的驅(qū)動力大小是不同的。系統(tǒng)由可編程序控制器系統(tǒng)和行程開關(guān)電氣定位以及相關(guān)繼電器組成的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。的旋轉(zhuǎn)。本課題設(shè)計在手臂上加有定位擋塊和緩沖擋塊，且定位擋塊和緩沖擋塊位置連續(xù)可 調(diào)，這樣既保證了位置精度，又可滿足不同規(guī)格工作的需要。本課題采用 V形面雙指式手指和滑槽杠桿式傳力機構(gòu)。手指結(jié)構(gòu)取決于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。因此，本設(shè)計選用氣壓傳動機械手作為驅(qū)動方式。 （ 4）電力傳動機械手，它是由特殊設(shè)計的電動機、直線電動機或步進電動機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng) ，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。一般用作自 動機的上料或卸料裝置。所謂工業(yè)機械手的自由度就是整機手臂和手腕相對于固定坐標所具有的獨立運動。 2） 如圖 所示，工業(yè)機械手手臂的坐標形式有：直角坐標式、圓柱坐標式、球坐標式及關(guān)節(jié)式。 為了提高機械手的運動速度和控制精度，在保證機械手有足夠強度與剛度的條件下，盡可能從結(jié)構(gòu)域材料上設(shè)法減輕機械手的重量，力求選高強度，輕質(zhì)材料，通常用高強度的鋁合金制造。最大速度 45176。 本課題研究內(nèi)容 本文研究了國內(nèi)外機械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí)機械手的工作原理，熟悉了搬運機械手的運動機理。 (4)機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺 、 觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(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。 目前國外機器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢 ： (1)工業(yè)機器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機價格不斷下降，平均單機價格從 91年的 97年的 65萬美元。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 1 緒論 4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及展望 機器人技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該說是一個科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，同時，為社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的經(jīng)濟的發(fā)展。近年來，該類機械手在我國發(fā)展速度快，受到了各企業(yè)單位的高度重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用，并取得了一定的效果。 本課題研究的輕型平動搬運機械手是工業(yè)機械手中的一種，它具有工業(yè)機械手的特點并且有著獨特的應(yīng)用場合和廣大的經(jīng)濟市場。 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。 進入 21 世紀，隨著我國人口老齡化的提前到來，近來在東南沿海還出現(xiàn)在大量的缺工現(xiàn)象， 迫切要求我們提高勞動生產(chǎn)率，降低工人的勞動強度，提高我國工業(yè)自動化水平勢在必行，本設(shè)計的目的就是設(shè)計一個氣動搬運機械手，應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線，把工業(yè)產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線搬運到另外一條生產(chǎn)線，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，減輕產(chǎn)業(yè)工人大量的重復(fù)性勞動，同時又可以提高勞動生產(chǎn)率。 研究工業(yè)機械手的目的和意義 在 現(xiàn)代工業(yè)中，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。 第三代機械手（機械人）則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。 第二代機械手正在加緊研制。截止 1979 年，機械手累計產(chǎn)量達 56900 臺。 1979年日本機械手的產(chǎn)值達 443 億日 元，產(chǎn)量為 14535 臺。 日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。 德國機器制造業(yè)是從 1970 年開始應(yīng)用機械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。如 Unimate 公司建立了 8 年機械手試驗臺，進行各種性能的試驗。雖然這兩種機械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外 工業(yè)機械手發(fā)展的基礎(chǔ)。不少球坐標式通用機械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。他的結(jié)構(gòu)是 ： 機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu) ， 控制系統(tǒng)是示教型的。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機械工業(yè)的 重視 。機械手作業(yè)的準確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。機械手涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域 ，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。s principle of work, familiar with the manipulator motion mechanism. On this basis, determine the carrying manipulator for the basic system structure, the manipulator motion for a simple mechanics model analysis, pleted the mechanical mechanical aspects of mobile phone design work ( including transmission part, operative, driving part ) the design and PLC control system design and debugging. Keywords： Manipulator； Pneumatic transmission； PLC control； Program debugging 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 目錄 III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................ Ⅰ ABSTRACT ............................................................................................................................. Ⅱ 1 緒 論 .................................................................................................................................... 1 前言 .............................................................................................................................. 1 工業(yè)機械手簡史 .......................................................................................................... 1 研究工業(yè)機械手的目的和意義 .................................................................................. 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及展望 .............................................................................................. 4 本課題研究內(nèi)容 .......................................................................................................... 5 機械手實現(xiàn)的運動參數(shù) .......................................................................................... 5 2 機械手總體設(shè)計 ......................................................................