【正文】 動(dòng)元件廠的《產(chǎn)品樣本》可估其質(zhì)量，同時(shí)測(cè)量設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸，得知伸縮部分夾緊物體時(shí)其質(zhì)量為 70kg，放松物件后其質(zhì)量為 :S= 則上料時(shí)： ? ?NF f 3 5 ???? F=Ff + = 3???? =1540（ N） 下料時(shí)： ? ?NF f 2 7 ???? F=Ff + = ???? =935(N) 考慮安全因 素，應(yīng)乘以安全系數(shù) K= 則上料時(shí) : F=1540? =1850 (N) 下料時(shí) : F=935? =1120 (N) 根據(jù)雙作用氣缸的計(jì)算 公式 (52) 其中 : F1 —— 活塞桿伸出時(shí)的推力， N tm???tm???41 ??DpF ?? ?4 222 ?? pdDF ??tm???平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 。手臂回轉(zhuǎn)角度的大小，通過調(diào)整兩塊回轉(zhuǎn)定位塊 8 和回轉(zhuǎn)中間定位塊 9 的位置而定。當(dāng)壓縮空氣通過管路分別進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)氣缸的兩腔時(shí)，推動(dòng)動(dòng)片連同轉(zhuǎn)軸一同回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸通過平鍵而帶動(dòng)升降氣缸活塞軸、定位塊聯(lián)接盤、導(dǎo)向桿、定位拉桿、升降缸體和轉(zhuǎn)柱等同步回轉(zhuǎn)。最大可調(diào)行程為 170mm,緩 沖行程根據(jù)抓重和手臂移動(dòng)速度的要求亦可調(diào)整，其范圍為 1530mm, 故上升行程最大值為 200mm。手臂升降裝置由轉(zhuǎn)柱 、升降缸活塞軸、升降缸體 , 碰鐵、可調(diào)定位塊、定位拉桿 、緩沖撞鐵 、定位塊聯(lián)接盤和導(dǎo)向桿 等組成 。 另外活塞套桿做成筒狀零件可增大活塞套桿的剛性，并能減少充氣容積，提高氣缸活塞套桿的運(yùn)動(dòng)速度。在雙作用式氣缸缸體上方裝置著導(dǎo) 向桿，用它防止 活塞套桿在做伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手部的手指按正確 的方向運(yùn)動(dòng)。在本機(jī)械手中 ， 采用的是單導(dǎo)向桿作為導(dǎo)向裝置，它可以增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。 手臂伸縮與手腕回轉(zhuǎn)部分 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手臂的伸縮是直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用的是氣壓驅(qū)動(dòng)的活塞氣缸。 b— 動(dòng) 片 寬度 (cm). 上述驅(qū)動(dòng) 矩和壓力的關(guān)系式是對(duì)于低壓腔背壓為零的情況下而言的。單葉 J氣缸的壓力 p和驅(qū)動(dòng)力矩M的關(guān)系為 : （ 42） 或： 圖 41 回轉(zhuǎn)氣缸簡(jiǎn)圖 ? ?222 rRb Mp ??? ?2 22 rRpbM ??l lGlGlG 332211 ??平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 25 頁 式中 : M 回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩 (N﹒ cm)。 RA 、 RB —— 軸頸處的 支承反力 (N)，可按手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的受力分析求解，根據(jù) ? ?? ? 0FmA 得 : RB l+G3 l3 =G2 l2 + G1 l1 ? ? tJJ ?? ?1? ? ???? 2 21JJ2111 egGJJ g ??? ?122 dRdRf BA ?平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 24 頁 同理，根據(jù) ? ?? ? 0FmB 得 : RA = 式中 : G2 —— 手部的重量 (N) 11 、 l2 、 l3 —— 如圖 41 所示的長(zhǎng)度尺寸 (cm). 、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 M4，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。 ?? —— 起動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度 (弧度 )。 s2 )。 cm178。 下面以手腕受力情況，分析各阻力矩的計(jì)算 : M 若手腕起動(dòng)過程按等加速運(yùn)動(dòng)，手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為 ? ，起動(dòng)過程所用的 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 23 頁 時(shí)間為△ t，則 : M= 若手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為 ? ，起動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度為△ ? ，則 : M= () 式中 : J—— 參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (N178。 手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所用的驅(qū)動(dòng)力矩 手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動(dòng)均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必 須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩， 動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動(dòng)件的中心與轉(zhuǎn) 動(dòng)軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩 . 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算 : M驅(qū) = M慣 + M偏 + M摩 +M封 cm (41) 式中 : M驅(qū) —— 驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩 (Kg﹒ cm)。 手腕自由度的選用與機(jī)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(guān)。當(dāng)在 C處連接橡膠皮腕吸盤，即可吸住工件。 圖 32 噴射氣流原理圖 噴射式氣流負(fù)壓吸盤的工作原理如圖 32所示，根據(jù)流體力學(xué)，氣體在穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)下，單位時(shí)間內(nèi)氣體經(jīng)過噴嘴的每一個(gè)截面的氣體質(zhì)量均相等。它適用于搬運(yùn)一些薄片形狀的工件，如薄鐵片、板材、紙張以及薄壁易碎的玻璃器皿、弧形殼體零件等，尤其是玻璃器皿及非金屬薄片，吸附效果更 為明顯。 本液壓缸屬于單向作用液壓缸。 b=120mm， R=24mm,摩擦系數(shù)為 f= 。 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必 須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。 設(shè)計(jì)機(jī)械手考慮的幾個(gè)問題 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的兩個(gè)回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的距離縮小到無窮小時(shí)，就變成了一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指 。～ 180176。 : (1)抓重 ： 10 公斤 (夾持式手部 ) 5公斤 ( 氣流負(fù)壓式吸盤 ) (2)自由度數(shù) ： 4個(gè)自由度 (3)座標(biāo)型式 ： 圓柱座標(biāo) (4)最大工作半徑 ： 1500mm (5)手臂最大中心高 ： 1380mm (6)手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) 伸縮行程 600mm 伸縮速度 500mm/s 升降行程 200mm 升降速度 300mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 0176。手臂升降行程定為 150mm。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。 /s。操作節(jié)拍對(duì)機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計(jì)速度過低限制了它的使用范圍。 機(jī)械手的主要參數(shù) ，目前機(jī)械手最大抓重以 10公斤左右的為數(shù)最多。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由氣缸來實(shí)現(xiàn)。 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。 機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度 按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，其座標(biāo)型式可分為直角座標(biāo)式、圓柱座標(biāo)式、球座標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是 :充分分析作業(yè)對(duì)象 (工件 )的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求 和環(huán)境條件 。為了使通用性更強(qiáng)，手部 設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，既可以用夾持式手指來抓取棒料工件，又可以用氣流負(fù)壓式吸盤來吸取板料工件。 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 )。 5. 工作環(huán)境適應(yīng)性好。氣動(dòng)系統(tǒng)一般只需要 需的壓力和速度。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 鑒于以上這些缺陷，本機(jī)械手?jǐn)M采用氣壓傳動(dòng)，氣動(dòng)技術(shù) 有以下優(yōu)點(diǎn) : 。油溫變化時(shí)，液體粘度變化，引起運(yùn)動(dòng)特性變化。例如，目前在我國(guó)的許多中小型汽車生產(chǎn)以及 輕工業(yè)生產(chǎn)中，往往沖壓成型這一工序還需要人工上下料，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力， 又影響效率。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000m水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種 :在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但總的來看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國(guó)外產(chǎn) 品 ； 機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距 。 。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。國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 (1)點(diǎn)位控制 它 的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。它常被用于工作主機(jī)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(jī)械手的結(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。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油 的泄漏對(duì)機(jī)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(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于 不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。 機(jī)械手可分 為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種 : (1)專用機(jī)械手 它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。 (6)機(jī)座 機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分 ，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī) 座上，故起支撐和連接的作用。機(jī)械手的立往通常為固定不動(dòng)的，但因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱為可移式立柱 。 手臂可能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)如下 : 直 線運(yùn)動(dòng) :如伸縮 ,升降 ,橫移運(yùn)動(dòng) 基本運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) :水平回轉(zhuǎn) 手 臂運(yùn)動(dòng) 直 線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合 復(fù)合運(yùn)動(dòng) 兩直線運(yùn)動(dòng)的組合 兩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合 手臂在進(jìn)行伸縮或升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，都需要有導(dǎo)向裝 置，以保證手指按正確方向運(yùn)動(dòng)。 控制系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 被抓取工件 位置檢測(cè)裝置 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料，