【正文】 壓力油通過單項調(diào)速閥 19的單向閥進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)油缸一腔，是手腕回轉(zhuǎn) 115176。定位后此油路系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器 40發(fā)出電信號，經(jīng)過步進(jìn)選線器跳步使電磁鐵 1DY通電，電液換向閥 25從? O?型滑閥技能狀態(tài)變成路通路 油泵從 3和 8 經(jīng)單向閥 14 和 13，經(jīng)過電液換向閥 25右邊通道進(jìn)入手臂伸縮油缸的右腔，使活塞桿帶動導(dǎo)向桿做前伸運動（因活塞缸固定），手臂前伸到適當(dāng)位置，裝在手臂上的碰鐵碰行程開關(guān)發(fā)出電信號，經(jīng)步進(jìn)選線器和時間繼電器延時，使電磁鐵 3DT通電，手指張開，手臂靠慣性滑行，手指移動到待上料的中心位置。 下面以上料機(jī)械手的一個典型動作程序為例，結(jié)合圖 8來說明其動作循環(huán)。當(dāng)反向進(jìn)油時，又想通過控制油路將單向閥芯頂開，使會有路接通，油液流回油箱。 手臂升降油缸支路設(shè)置有單項順序閥（ XI63B），可以調(diào)整順序閥的彈簧力使之在活塞、活塞桿及其支撐的手臂等自重所引起的油液壓力作用下仍保持?jǐn)嗦贰? 液壓系統(tǒng)原理如圖 8 所示。手指閉合，待加料立放）→插定位銷→手臂前伸→手指張開→手指夾料→手臂上升→手臂縮回→立柱橫移→手腕回轉(zhuǎn) 115176。它通常由一些典型的壓力控制、流量控制、方向控制回路加上一些專用回路所組成。這里采用交流電磁閥。 調(diào)速閥能夠隨負(fù)荷的變化而自動調(diào)整和穩(wěn)定所通過的流量，使油缸的運動速度不受負(fù)荷變化的影響，對速度的平穩(wěn)性要求高的場合，宜用調(diào)速閥實現(xiàn)截流調(diào)速。其缺點是：有壓力和流量損耗，在低速負(fù)荷傳動時效率低，發(fā)熱大。其控制方法有兩類：一類是采用定量泵，即利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的同流截面來改變進(jìn)入油缸或油馬達(dá)的流量；另一類是采用變量泵，改變油泵的供油量。當(dāng)一旦電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，油泵不再向外供油，系統(tǒng)中原有的高壓油液具有一定能量，將迫使油泵反方向轉(zhuǎn)動，結(jié)果產(chǎn)生噪音，加速油泵的磨損。本機(jī)械手采用單行順序閥做平衡閥實現(xiàn)任意位置鎖緊的回路。此機(jī)械手采用二位二通電磁閥控制溢流閥遙控口卸荷回路。 機(jī)械手的液壓系統(tǒng)根據(jù)機(jī)械手自由度的多少液壓系統(tǒng)可繁可簡，但是總不外乎由一些基本控制回路組成。手臂做直線運動，液動機(jī)就是手臂伸縮油缸。故驅(qū)動力矩Mq按下式計算： Mq=（ Mm+Mg） （ ） 式中 Mm—— 各支撐處的總摩擦力矩； Mg—— 啟動時慣性力矩，一般按下式計算： Mg=Jω /△ t() 式中 J—— 手臂部件 對其回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 ( ) ω —— 回轉(zhuǎn)手臂的工作角速度（ rad/s） 16 △ t—— 回轉(zhuǎn)臂啟動時間（ s） 當(dāng) Mm= ， Mg=8*（ ） Mq=*116=（ ） 對于活塞、導(dǎo)向套筒和油缸等的轉(zhuǎn)動慣量都要做詳細(xì)計算，因為這些零件的重量較大或回轉(zhuǎn)半徑較大，對總的計算結(jié)果影響也較大，對于小零件則可作為質(zhì)點計算器轉(zhuǎn)動慣量，對其質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量忽略不計。 （ N） 式中 Fm—— 個支撐處的摩擦力 （ N） Fg—— 啟動時慣性力（ N） 可按臂伸縮運動時的情況計算； W—— 臂部運動部件的總質(zhì)量（ N）； 177。 手臂做水平伸縮運動時，首先要克服摩擦阻力，包 括油缸與活塞之間的摩擦阻力即導(dǎo)向桿與支撐花套之間的摩擦阻力等，還要 克服啟動過程中的慣性力。手臂的橫向移動是由活塞缸 5 來驅(qū)動的，回轉(zhuǎn)缸體與滑臺 9用螺釘聯(lián)接，活塞桿 4通過兩塊連接板 3用螺釘固定在滑座 2上。圖中 6為未知檢測裝置。 12 如圖 6所示為手臂的升降運動機(jī)構(gòu)。目前采用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿、雙導(dǎo)向桿、四導(dǎo)向桿和其他的導(dǎo)向裝置，本機(jī)械手采用的是雙導(dǎo)向桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 。由于手臂的伸縮油缸安裝在 兩導(dǎo)桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿只受壓拉作用，故手里簡單，傳動平穩(wěn)，外型整齊美觀，結(jié)構(gòu)緊湊。由于活塞油缸的體積小、重量輕，因而在機(jī)械手的手臂機(jī)構(gòu)中應(yīng)用比較多。當(dāng)回轉(zhuǎn)油缸的兩腔分別通入壓力油時，驅(qū)動動片連同夾緊油缸缸體和 支 座一同轉(zhuǎn)動，即為手腕的回轉(zhuǎn)運動。 本機(jī)械手采用回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動實現(xiàn)腕部回轉(zhuǎn)運動，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、但密封性差，回轉(zhuǎn)角度為177。 ②轉(zhuǎn)動靈活，密封性要好。）平方 *49=（ N） P實際 =P計算 K1K2/η 取η =， K1=， K2=1+1000/9810≈ 則 P實際 =**（ N） 兩只點回轉(zhuǎn)式鉗爪的定位誤差的分析 鉗口與鉗爪的連接點 E為鉸鏈聯(lián)結(jié)，如圖示幾何關(guān)系，若設(shè)鉗爪對稱中心 O到工件中心 O′的距離為x，則 X=根號下 l平方 （ R/sinα +ba）平方 當(dāng)工件直徑變化時， x的變化量即為定位誤差△，設(shè)工件半徑 R由 Rmax時，其最大定位誤 差為 7 △ =│ 根號下 l平方 （ Rmax/sinx/sinα +ba）平方 根號下 l平方 （ Rmin/sinα +ba）平方 │ 其中 l=45mm， b=5mm， a=27mm， 2α =120176。查《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計基礎(chǔ)》中表 21可知，V 形手指加緊圓棒料時，握力的計算公式 N=，綜合前面驅(qū)動力的計算方法，可求出驅(qū)動 力 P 實際應(yīng)按以下公式計算，即： P實際 =PK1K2/η 6 式中 η —— 手部的機(jī)械效率，一般取 ～ K1—— 安全系數(shù)，一般取 ～ 2 K2—— 工作清理 系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， K2 可近似按下式估計， K2=1+a/g，其中 a為被抓取工件運動時的最大加速度， g為重力加速度。 由上式可知，當(dāng)驅(qū)動力 P一定時，α角 增大 則握力 N也隨之增加，但α角過大會導(dǎo)致拉桿（即活塞）的行程過大，以及手指滑槽尺寸長度增大，因此，一般取α =30176。在拉桿 3作用下銷軸 2向上的拉力為 P，并通過銷軸中心 O點，兩手指 1的滑槽對銷軸的反作用力為 P P2，其力的方向垂直于滑槽中心線 OO1 和 OO2并指向 O點 ， P1和 P2的延長線交 O1O2于 A及 B，由于△ O2OA均為直角三角形，故∠ AOC=∠ BOC=α 。例如圓柱形工件采用帶‘ V’形面的手指，以便自動定心。 ②手指間有一定的開閉角 兩個手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度成為手指開閉角。機(jī)械手結(jié)果不像人手，它的手指形狀也不像人的手指，它沒有手掌，只有自身的運動將物體包住，因此，手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它們的使用場合和被加持工件的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)以及被抓取部位不同而設(shè)計各種類型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為鉗爪式、七吸式、電磁式和其他型式。除一些專用機(jī)械手外，大多數(shù)機(jī)械手均需進(jìn)行專門的控制系統(tǒng)的設(shè)計。 利用行程開關(guān)檢測位置，精度低，故一般與機(jī)械擋塊聯(lián)合應(yīng)用。本機(jī)械手采用機(jī)座式，機(jī)座式結(jié)構(gòu)多為工業(yè)機(jī)器人所采用，機(jī)座上可以裝上獨立的控制裝置，便于搬運和安放，機(jī)座底部也可以安裝行走機(jī)構(gòu) ，以擴(kuò)大其活動范圍，它分為手臂配置在機(jī)座頂部與手臂配置在機(jī)座立柱上兩種形式。 液壓上料機(jī)械手的各動作運動速度如下： 手腕回轉(zhuǎn)速度 V腕回 =40176。 在滿足節(jié)拍要求的條件下，應(yīng)盡量選取較低的運動速度。 115176。一個操作運動的軌跡是幾個動作 的合成，在確定的工作范圍時，可將軌跡分解成單個的動作，由單個動作的行程確定機(jī)械手的最大行程。本液壓傳動機(jī)械手的臂力為 N臂 =1650（ N），安全系數(shù) K 一般可在 ~3，本機(jī)械手取安全系數(shù) K=2。 本次我所設(shè)計的機(jī)器人為五自由度弧焊機(jī)器人。我們所說的焊接機(jī)器人其實就是在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域代替焊工從事焊接任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人，這些焊接機(jī)器人中有的是為某種焊接方式專門設(shè)計的，而大多數(shù)的焊接機(jī)器人其實就是通用的工業(yè)機(jī)器人裝上某種焊接工具而構(gòu)成的。 我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在? 863?計 劃的支持下，也獲得了不少成果。 我國的工業(yè)機(jī)器人從 80年代?七五?科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過?七五?、?八五?科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出 噴漆、 弧焊、電焊、裝配、搬運等機(jī)器人；其中有 130 多臺套噴漆機(jī)器人 在二十余家企業(yè)的近 30 條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。 2 我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動力，而我國勞動力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國國情。 （ 5） .虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操作機(jī)器人。 （ 2） .機(jī)械結(jié)構(gòu)像模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)械特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，即有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng) 和分析判斷能力，又有機(jī)械可長時間持續(xù)工作、精確 度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。 到了近代，機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一胎工業(yè)機(jī)器人問世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓 家 機(jī)器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。如古希臘神話《阿魯哥探險船》中的青銅巨人 泰洛斯（ Taloas），猶太傳說中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時刻激勵著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實，早在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動木人和一些簡單的機(jī)械偶人。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 世界機(jī)器人的發(fā)展 國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢： （ 1） .工業(yè)機(jī)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(jī)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從 91 年的 晚美元降至 97 年的 晚美元。 （ 4） .機(jī)器人的傳感器作用日益重要，處采 用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人 還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺、等多傳感器的融合技術(shù)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。從 94 年美國開發(fā)出?虛擬軸機(jī)床?以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。 它不僅能為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國的宇宙開發(fā)、海洋開 發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、規(guī)模設(shè)計，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)進(jìn)程。 二 緒論 據(jù) 不完全統(tǒng)計，全世界在役的工業(yè)機(jī)器人中大約有將近一半的工業(yè)機(jī)器人用于各種形式的焊接加工領(lǐng)域，焊接機(jī)器人應(yīng)用中最普遍的主要有兩種方式，即電焊和電弧焊。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)使人們自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，減輕焊工的勞動強(qiáng)度，同時也可以保證焊接質(zhì)量和提高焊接效率。 三 設(shè)計 1 臂 部 的設(shè)計 臂力的確定 3 目前使用的機(jī)械手的臂力范圍較大，國內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械手的臂力最小為 ，最大為 8000N。 工作范圍的確定 機(jī)械手的工作范圍根據(jù)工藝要求哈操作暈的的軌跡確定。 手臂伸長量 150mm 手臂回轉(zhuǎn)角度177。 機(jī)械手的總動作時間應(yīng)小于或等著工作節(jié)拍，如果兩個動作同時進(jìn)行，要按時將長的計算，分配各動作時間應(yīng)考慮以下要求： ① 給定的運動時間應(yīng)大