【正文】 ( 3N? ???? 所以 : ?D 4( 1 )2F Ftpn?? ?64 (18 18 7 10 67 )2 16 10????? ( )mm? 查有關手冊圓整，根據(jù)實際情況，選取 內徑 50D mm? 外徑 =68mm? 其簡圖如下： 38 圖 45 HSG型活塞桿頭外螺紋耳環(huán)連接液壓缸 39 5 腰部和基座 結構設計 腰部和基座的結構設計 本次設計的腰部和基座結構如下圖所示： 圖 51 基座 圖 52 腰部 腰部和基座之間用回轉支撐軸承連接。 (4) 液壓缸輸出力 液壓缸的輸出力 310??PAF (413) 式中： F—液壓缸的輸出力 P—對應輸出力的工作壓強 有效 工作截面積分無桿腔和有桿腔： 無桿腔： 21 4AD?? (414) 有桿腔： ? ?222 4 dDA ?? ? (415) 計算單活塞桿 1A ，計算的推力是取單活塞桿時液壓缸拉力取 2A (5)液壓缸阻力 FfFiFeF ??? (416) Fe──工作負載為 0 Ff ──摩擦阻力 3 5 0 0 0 .2 7 0 0F f N N?? ? ? ? (417) 35 Fi──慣性負載 i=.gtGVF ?? (418) 式中， G為液壓缸所要移動的總重量，取為 3500N； g 為重力加速度， 2/ sm ； v? 為速度變化量，取 ； t? 啟動或制動時間，一般為 ~ ，取 將各值帶入上式，得 iF =357N。 要設法減小機械間隙引起的運動誤差，提高運動的精確性和運動剛度。大臂一般安裝在機座上。時，為機械手的最大抓取范圍，也是驅動力最大的時候，此時 NF 和驅動力 PF 的關系： 12s in LPN FF L ?? (47) 式中， NF 小臂、手腕、手部和桶裝水全部重力，估為 1500N PF 液壓缸驅動力 ? 液壓缸與水平方向的夾角 ,最大范圍時為 30176。小臂自身重量較大，還要承受手腕、夾持器和桶裝水的重量，以及在運動中產生的動載荷，故其受力情況較復雜。 （ 4） 伺服電動機的選取 測定參與手腕轉動的部件的質量 1 20m kg? ,分析部件的質量分布情況，質量密度等效分布在一個半徑 75r mm? 的圓盤上，那么轉動慣量： 221rmJ? 24 220 ?? ? （ ） 兩桶桶裝水的質量為 38kg ,質量分布于軸線對稱的兩邊，重心到軸線的距離為 135mm，那么轉動慣量： 2223r23 8 3 0 .1 3 521 .0 4 ( . )cmJkg m????? 假如工件中心與轉動軸線不重合，對于長 200l mm? 的棒料來說，最大偏心距 1 2e mm? ，其轉動慣量為 : 2111220. 12 7 38 0. 00 2( . )J J m ekg m??? ? ?? 慣M tJJ ??? ?)( 1 90(0. 05 62 5 1. 04 ) 6. 2( . )Nm??? 手腕轉動件和工件的偏重對轉動軸線所產生的偏重力矩為 M偏 ，考慮手腕轉動件重心與轉動軸線重合， 01?e ，夾持工件一端時工件重心偏離轉動軸線3 5e mm? ,則： ?偏M 11eG + 33eG 10 10 0 38 10 0. 00 51. 9( . )Nm? ? ? ? ? ?? 手腕轉動軸在軸頸處的摩擦阻力矩為 摩M ，對于薄壁支撐軸承 ? ，1d ， 2d 為手腕轉動軸的軸頸直徑， 1 50d mm? , 2 30d mm? , AR , BR 為軸頸 處的 25 支承反力，粗略估計 500ARN? , NRB 150? 。 手腕轉動件和桶裝水的偏重對轉動軸線所產生的偏重力矩 M偏 ?偏M 11eG + 33eG (337) 式中 : 3G 手腕轉動件的重量 (N)。 23 若工件中心與轉動軸線不重 合，其轉動慣量 1J 為 : gGJJ c 11 ?? 21e (336) 式中 : cJ 桶裝水對過重心軸線的轉動慣量 )..( 2scmN ； 1G 桶裝水的 重量 (N)。 其簡圖如下圖： 圖 34 薄壁交叉滾子軸承 實物圖如下： 22 圖 35 薄壁交叉滾子軸承 （ 3）手腕轉動時所需的驅動力矩 手腕的回轉、上下擺動均為回轉運動，驅動手腕回轉時的驅動力矩必須克服手腕起動時所產生的慣性力矩，手腕的轉動軸與支承孔處的摩擦阻力矩以及由于轉動件的中心與轉動軸線不重合所產生的偏重力矩 .手腕轉動時所 需的驅動力矩可按下式計算 : M M M M? ? ?驅 慣 摩 偏 (334) 式中 : 驅M 驅動手腕轉動的驅動力矩 ( cmN? )。且體積小，驅動力矩大。手腕自由度的選用與機械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關。 PP FFN?? ? ? ? （ 8） 手部液壓缸的選用 液壓缸選取 HSG 型液壓缸，此液壓缸屬于單向作用液壓缸工作壓力為16MPa。 手指對工件的夾緊力可按下列公式計算： 1 2 3NF K K K G? (327) 式中： 1K —安全系數(shù)，由機械手的工藝及設計要求確定 ,通常取 ——，取； 2K —工件情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， 計算最大加速度，得出工作情況系數(shù) 2K , 2 / 11 1 g? ? ? ? ?， a 為機器人搬運工件過程的加速度或減速度的絕對值（ m/s）； 3K —方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同 進行選定， 手指與工件位置：手指垂直放置 工件垂直放置； 18 手指與工件形狀：圓弧型指端夾持圓柱型工件， 3 1/fK ? ， f 為摩擦系數(shù)，取 f =，此處粗略計算 3 2K? G —被抓取工件的重量 求得夾緊力， 1 . 2 1 . 0 0 2 2 3 8 9 . 8 8 9 4NFN? ? ? ? ? ? （ 7） 理論驅動力 PF 和實際驅動力 39。 （ 3） 液壓缸輸出力 液壓缸的輸出力 310??PAF 式中： F—液壓缸的輸出力 P—對應輸出力的工作壓強 有效工作截面積分無桿腔和有桿腔： 無桿腔： 21 4AD?? (321) 有桿腔： ? ?222 4 dDA ?? ? (322) 計算單活塞桿 1A ，計算的推力是取單活塞桿時液壓缸拉力取 2A （ 4） 液壓缸阻力 FfFiFeF ??? (323) Fe──工作負載為 0 Ff ──摩擦阻力 NNFf ????? ? (324) Fi──慣性負載 i=.gtGVF ?? (325) 式中， G為液壓缸所要移動的總重量，取為 1000N； g 為重力加速度， 2/ sm ； v? 為速度變化量，取 ； t? 啟動或制動時間，一般為 ~ ，取 將各值帶入上式，得 iF =102N。 手指應有足夠的夾緊力，除考慮夾持工件的重力外，還應考慮工件在傳送過程中的動載荷 應能保證工件在手指內準確定位。/s 手腕旋轉 110176。 手腕伸縮 0176。而影響機械手動作快慢的主要因素是腰部的旋轉、大臂的擺動和小臂的擺動。 為跟上時代步伐，為以后工作打基礎，本次設計選用垂直關節(jié)型機械手。它的前三個關節(jié)是轉動關節(jié)，腰關節(jié)繞 z 軸轉動，臂的兩個關節(jié)繞平行于 y 軸的兩軸線轉動 ,如圖 24 所示。 球坐標型機械手 球型坐標機械手是通過兩個轉動副和一個移動副來實現(xiàn)手部的空間位置變化。該類機易于實現(xiàn)高精度定位，空間軌跡易于求解，但具有相同的操作空間是，機體占空間較大。位置機構可基本確定操作機的空間工作范圍，所以前 3 個關節(jié)通常稱作操作機的主運動。如圖 21 所示的 PUMA 操作機屬 6自由度開鏈串聯(lián)型。其中，用轉動副相連的的關節(jié)稱轉動關節(jié)（記作 R）；用移動副相連的關節(jié)則稱移動關節(jié)（記作 P）。它常被用于工作主機的上、下料。它可用于操作環(huán)境惡劣的場合。其中最為突出的是水下機器人， 6000m 水下無纜機器人的成果居世界領先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種 :在機 器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎技術的開發(fā)應用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國外產品；機器人應用工程起步較晚，應用領域窄，生產線系統(tǒng)技術與國外比有差距 。 10 機器人化機械開始興起。多傳感器融合配置技術在產品化系統(tǒng)中已有成熟應用。國外已有模塊化裝配機器人產品問市。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進行控制。 (3)按控制方式分 點位控制 9 它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。它常被用于工作主機的上、下料。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械手的結構大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。但對密封裝置要求嚴格，不然油 的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于 不斷變換生產品種的中小批量自動化的生產。 (1)按使用范圍分 機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種 : 專用機械手 它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由過程控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。 機座 機座是機械手的基礎部分，機械手執(zhí)行機構的各部件和驅動系統(tǒng)均安裝于機 座上，故起支撐和連接的作用。機械手的立往通常為固定不動的，但因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式 立柱。 手臂可能實現(xiàn)的 運動如下 : 手臂在進行伸縮或升降運動時，為了防止繞其軸線的轉動，都需要有導向裝 置，以保證手指按正確方向運動。 用負壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的對象 形狀、尺寸和重量大小而定。 對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負壓吸盤吸料。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等?；剞D型手指