畢業(yè)設(shè)計(jì)-三自由度平面坐標(biāo)機(jī)器人設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 B=9 a= 安裝尺寸 (mm)： da= Da= ras= 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，通常對機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求有： 1）．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率也要高； 2）．反應(yīng)速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比要大，能夠進(jìn)行頻繁地起、制動(dòng)，正、反轉(zhuǎn)切換； 3）．驅(qū)動(dòng)盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要小； 4）． 安全可靠； 5）．操作和維護(hù)方便； 6）．對環(huán)境無污染，噪聲要??； 7）．經(jīng)濟(jì)上合理，尤其要盡量減少占地面積。為了提高導(dǎo)軌表面硬度，采用表明淬火工藝，表面硬度可達(dá) 55HRC，導(dǎo)軌的耐磨性可提高 1~3 倍。在此我們選擇滑動(dòng)圓柱形導(dǎo)軌。因而，最終確定所選外螺紋各技術(shù)數(shù)據(jù)如下： 公稱直徑 mm? ，中徑 2 mm? ( 2 m ax mm? ，2 min mm? )，小徑 1 mm? ，螺距 4P mm? ，螺旋升角 43。 顯然，有螺桿最大工作長度 螺紋部分長度 工作行程 +螺母高度 工作行程 +旋合長度， 即 g g xL L L H L L?? ? ? ? ? 螺桿失穩(wěn)時(shí)的臨界軸向載荷 4 2 62 / 10acF m d L N? ? ?。 （ 4）驅(qū)動(dòng)力矩 T 、傳動(dòng)效率 ? 及自鎖性校核 對于單線螺桿， 4hP P mm?? 。 這里初步確定螺紋材料為 45 號鋼，為兼顧螺紋的硬度和韌性要求，進(jìn)行比表面淬火處理，保證 HRC 在 40～ 50。 （ 2）軸向力 aF 的確定 根據(jù)要求，載重 kg? 。 （ 1）螺旋升角 ? 及誘導(dǎo)摩擦角?? 2ta n / 707 7Pd????，得 4339。由 GB/，對于 h7 的梯形外螺紋，中徑的極限尺寸 2 m ax mm? ， 2 min mm? ?？紤]傳動(dòng)工作臺的技術(shù)要求和安裝限制，選取公差等級為 h7 級的基軸制配合。只要給主動(dòng)件一個(gè)較小的轉(zhuǎn)矩，從動(dòng)件即能獲得較大的轉(zhuǎn)矩。 參照設(shè)計(jì)要求發(fā)現(xiàn)，滑動(dòng)螺旋和滾動(dòng)螺旋均可滿足要求，擬選定滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)方式。 經(jīng)上述分析此三自由度機(jī)器人 X,Y,Z 方向驅(qū)動(dòng)及機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 工件搬運(yùn)圖 除去機(jī)械手的總體框架 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 驅(qū)動(dòng)方式的選擇 機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種類型。 D、 檢測系統(tǒng)：作用是通過各種檢測裝置、傳感裝置檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定進(jìn)行比較，以保證運(yùn)動(dòng)符合要求。 B、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)力的裝置。 （ 1） 手部：又稱手爪或抓取機(jī)構(gòu)，它直接抓取工件或夾具。 4）大力開展國內(nèi)合作，利用國內(nèi)技術(shù)優(yōu)勢，開發(fā)具有中國技術(shù)特色的國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)品。 3．機(jī)器人開發(fā)走開放型科研之路 國內(nèi)通過 “ 七五 ” 機(jī)器人技術(shù)攻關(guān)，已具備了生產(chǎn)國產(chǎn)機(jī)器人的基礎(chǔ)，但國產(chǎn)機(jī)器人無論在技術(shù)上 ，還是可靠性上，都與國外機(jī)器人差相當(dāng)一段距離，要盡快縮短這種距離，必須走一條開放型的自主科研道路。國外許多中小公司把自己的市場定位在機(jī)器人系統(tǒng)集成或某些有特長領(lǐng)成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 域，從而形成自己的局部優(yōu)勢，在市場中求得生存和發(fā)展，如奧地利 IGM 公司以向用戶提供大型機(jī)器人焊接系統(tǒng)著稱，機(jī)器人在系統(tǒng)中只占售價(jià)的 1/3 左右，賣單臺機(jī)器人贏利甚微，而賣機(jī)器人系統(tǒng)卻贏利可觀。 國內(nèi)各行各業(yè)對機(jī)器人的需求將越來越多，國內(nèi)市場將穩(wěn)步增長， 根據(jù)目前的現(xiàn)狀，我國機(jī)器人近幾年發(fā)展的形式將會怎樣呢？根據(jù)我們的分析將會呈現(xiàn)如下幾個(gè)特點(diǎn)： 1．從國際市場來看，機(jī)器人工業(yè)是一種高投入低贏利的產(chǎn)業(yè)，市場競爭極為激烈，機(jī)器人工業(yè)必須上一定規(guī)模才有利潤可言，才有必需的開發(fā)投入，才能走上良性循環(huán)的發(fā)展道路。很快研制出國產(chǎn)化機(jī)器人，技術(shù)水平很快趕上美國并超過其他國家。麻省理工學(xué)院研制了具有有“手眼”系統(tǒng)的高識別能力微型機(jī)器人。 19701972 年，工業(yè)機(jī)器人處于技術(shù)發(fā)展階段。 1967 年，該公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī) 器人定型為 1900型。修改封閉系統(tǒng)的代價(jià)是非常昂貴的，如果不進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，多數(shù)情況下技術(shù)上是不可能的。制造業(yè)要求機(jī)器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強(qiáng)大的編程環(huán)境，適應(yīng)不同的應(yīng)用場合和多品種、小批量成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 的生產(chǎn)過程。 在國外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較多，發(fā)展較快。 隨著工業(yè)機(jī)器人研究制造和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活 動(dòng)開展很多。它 設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。 日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。其中的機(jī)械系統(tǒng)又稱操作機(jī)(Manipulator)，相當(dāng)于本文中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人賴以完成工作任務(wù)的實(shí)體，通常由連桿和關(guān)節(jié)組成，由驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。 要機(jī)器人像人一樣拿取東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動(dòng)機(jī)構(gòu) —— 執(zhí)行機(jī)構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動(dòng)作的控制系統(tǒng)。第三類是專業(yè)機(jī)器人，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件傳送。它是除具備普通機(jī)械的物理性能之外， 還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。 簡而言之，機(jī)器人就是用機(jī)器代替人手，把工件由某個(gè)地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行加工。 “工業(yè)機(jī)器人”（ Industrial Robot）多數(shù)是指程序可變（編）的獨(dú)立的自動(dòng)抓取、搬運(yùn)工件、操作工具的裝置（國內(nèi)稱作工業(yè)機(jī)器人或通用機(jī)器人）。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。 國內(nèi)通過 “ 七五 ” 機(jī)器人技術(shù)攻關(guān)，已具備了生產(chǎn)國產(chǎn)機(jī)器人的基礎(chǔ)，但國產(chǎn)機(jī)器人無論在技術(shù)上，還是可靠性上，都與國外機(jī)器人差相當(dāng)一段距離，要盡快縮短這種距離，必須走一條開放型的自主科研道路 。修改封閉系統(tǒng)的代價(jià)是非常昂貴的，如果不進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，多數(shù)情況下技術(shù)上是不可能的。制造業(yè)要求機(jī)器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強(qiáng)大的編程環(huán)境，適應(yīng)不同的應(yīng)用場合和多品種、小批量的生產(chǎn)過程。 機(jī)器人就是用機(jī)器代替人手，把工件由某個(gè)地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行加工，大大降低了勞動(dòng)力，并且大大增加了工作效率和降低了產(chǎn)品的成本，對現(xiàn)代社會發(fā)展起到非常重要的作用，但現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人只 是在危險(xiǎn)作業(yè)（廣義的）、多粉塵、高溫、噪聲、工作空間狹小等不適于人工作業(yè)的環(huán)境。本設(shè)計(jì)為三自由度直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，其工作方向?yàn)槿齻€(gè)直線方向。而工業(yè)機(jī)器人是相對較新的電子設(shè)備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。而工業(yè)機(jī)器人是相對較新的電子設(shè)備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。針對于上述各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用和研究對系統(tǒng)本身也提出越來越多的要求。然而，目前商品化的機(jī)器人系統(tǒng)多采用封閉結(jié)構(gòu)的專用控制器，一般采用專用計(jì)算機(jī)作為上層主控計(jì)算機(jī)，使用專用機(jī)器人語言作為離線編程工具，采用專用微處理器，并將控制算法固化在 EPROM 中，這種專用系統(tǒng)很難（或不可能）集成外部硬件和軟件。目前我國已開始有計(jì)劃地從國外引進(jìn)工 業(yè)機(jī)器人技術(shù)，通過引進(jìn)、仿制、改造、創(chuàng)新，工業(yè)機(jī)器人將會獲得快速的發(fā)展。 化工等連續(xù)性生產(chǎn)過程的自動(dòng)化已基本得到解決。機(jī)器人的出現(xiàn)并得到應(yīng)用，為這些作業(yè)的機(jī)械化奠定了良好的基礎(chǔ)。目前我國常把具有上述特點(diǎn)的機(jī)器人稱為專用機(jī)器人，而把工業(yè)機(jī)械人稱為通用機(jī)器人。它是一種獨(dú)立的、不附屬于某一主機(jī)的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定操作。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。
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