【正文】 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。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和 勞動生產(chǎn)率 :可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn) 。機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。其余與方案一相同 。這樣手臂才能自動停止和反向動作！ 方案二 此方案在臂關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計上與方案一有所不同。機械手臂的運動機械位置是有關(guān)節(jié)處牙嵌離合齒上的突起部分而定。這時，當(dāng)電磁鐵通電時，制動器吸合，這時離合器也分開。電機 2同樣也是通過諧波減速器減速后，通過一個長軸，把動力傳到底部的小齒輪上，再由小齒輪與大齒輪的嚙合，把動力傳到那豎直的錐齒輪上，又通過錐齒輪之間的嚙合，把動力與運動傳遞到橫軸上，這樣，再通過鍵連接，就能把動力傳到那帶輪上。左邊一電機通過諧波減速器減速后，通過齒輪來控制手臂的回轉(zhuǎn)，而手臂彎曲動作的動力，由右邊一電機提供。在右半邊為一電磁制動器，制動器的左半邊與離合器的右半邊相連，而且通過盤與上臂相連。 注：機械手臂的運動范圍手其結(jié)構(gòu)的限制，在手臂的運動到達結(jié)構(gòu)位置之前，必須使其自動停止。只有滿足這個條件，離合齒上凸起部分的斜面與滑塊在滑動時才不會發(fā)生自鎖。這樣，帶輪可自由轉(zhuǎn)動，而不會影響軸，且把離合器的左半邊加工在帶輪上，這樣，不僅可以縮小空間，而且可以提高強度。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。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。 5 機械手組成方框圖 :11 (一 )執(zhí)行機構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu) 。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。常用的指形有平面的、 V形面的和曲面的 :手指有外夾式和內(nèi)撐式 。 手腕 : 是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢 ) 手臂 : 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。 行走機構(gòu) : 當(dāng)工業(yè)機械手需要完成較遠距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安滾輪式行走機構(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。 (二 )驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動， 并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 .機械手的分類 工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。在性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。其主要特點是 :抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。其主要特點是 :介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。它的主要特點是運動準確可靠，用于工作主機的上、下料。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。 連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手結(jié)構(gòu)及運行控制的要求 。由于本機械手在上下料時手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運動，因此，采用圓柱座標(biāo)型式。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 .機械手的驅(qū)動方案設(shè)計 由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應(yīng)靈敏 ，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機械手采用氣壓傳動方式。操作 節(jié)拍對機械手速度提出了要求，設(shè)計速度過低限制了它的使用范圍。平均移動速度為 sm/ 。大部分機械手設(shè)計成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動操作的空間。手臂升降行程定為 mm120 。 二、設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 10 抓重 : kg5 自由度數(shù) :4個自由度 坐標(biāo)型式 :圓柱坐標(biāo) 最大工作半徑 : mm1400 手臂最大中心高 : mm1250 手臂運動參數(shù) : 伸縮行程 mm1200 伸縮速度 smm/400 升降行程 mm120 升降速度 smm/250 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手腕運動參數(shù) : 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手指夾持范圍 :棒料 : mmmm 15080 ?? ? 定位方式 :行程開關(guān)或可調(diào)機械擋塊等 定位精度 : mm1? 1驅(qū)動方式 :氣壓傳 動 1控制方式 : 機械手臂剖視圖圖 26 11 第三章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件是棒料時，使用夾持式手部 :如果有實際需要，還可以換成氣壓吸盤式結(jié)構(gòu)， 夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指 (或手爪 )和傳力機構(gòu)所組成。同理，當(dāng)二支點回轉(zhuǎn)型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型。 (二 )手指間應(yīng)具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。例如圓柱形工件采用帶“ V”形面的手指，以便自動定心。N tg? ?????? 所以 Rbp 2? N )(245 N? (3)實際驅(qū)動力 : ? 21KKpp ?實際 I,因為傳力機構(gòu)為齒輪齒條傳動，故取 ?? ，并取 ?K 。 3,缸筒壁厚的設(shè)計 缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。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(guān)。 圖 41手碗回轉(zhuǎn)時受力狀態(tài) 手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算 : 16 封摩偏慣驅(qū) MMMMM ???? 式中 : 驅(qū)M 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 ( cmN? )。 下面以圖 41所示的手腕受力情況，分析各阻力矩的計算 : 手腕加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩 M悅 若手腕起動過程按等加速運動，手腕轉(zhuǎn)動時 的角速度為 ? ，起動過程所用的時間為 t? ，則 : ).(1 cmNtJJM ??? ?）（慣 式中 :J 參與手腕轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 )..( 2scmN 。 t? 起動過程所需的時間 (s)。 f 摩擦系數(shù)，對于滾動軸承 ?f ，對于滑動軸承 ?f 。反之，輸出軸作順時針方向回轉(zhuǎn)。 導(dǎo)向桿目前常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計中才用單導(dǎo)向桿來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性 。 21 第六章 機械手的 PLC控制設(shè)計 考慮到機械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對機械手進行控制 .當(dāng)機械手的動作流程改變時，只需改變 PLC程序即可 實現(xiàn)，非常方便快捷。為此采用了循環(huán)掃描的 工作方式。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為 I/0狀態(tài)表 .該表是一個專門存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲區(qū)。當(dāng)確認其硬件工作正常后，進入下一階段。 第三階段是程序處理階段。 段 CPU對用戶程序已掃描處理完畢，并將 運算結(jié)果寫入到 I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。 采用氣壓傳動，動作迅速，反應(yīng)靈敏，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。 通過對氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制，大大提高了繪圖速度， 節(jié)省了大量時間和避免了不必要的重復(fù)勞動，同時做到了圖紙的統(tǒng)一規(guī)范。老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)使我受益匪淺。 在課題的研究和開發(fā)階段，我得到了機械與電氣工程學(xué)部老師的大力支持和幫助，在此一并向他們表示衷心的感謝。 當(dāng)然，由于本人設(shè)計水平有限、在 課程中沒有接觸過機械手的相關(guān)課程，實際經(jīng)驗的不足，以及時間上的限制，在設(shè)計中難免存在一些錯誤。 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu) 數(shù)控車床的組成：數(shù)控系統(tǒng)、床身、主軸、進給系統(tǒng)、回轉(zhuǎn) 刀架、操作面板和輔助系統(tǒng)等。 臥式數(shù)控車床按功能可進一步分為經(jīng)濟型數(shù)控車床、普通數(shù)控車床和車削加工中心 (1)經(jīng)濟型數(shù)控車床：采用步進電動機和單片機對普通車床的車削進給系統(tǒng)進行改造后形成的簡易型數(shù)控車床。這種數(shù)控車床可同時控制兩個坐標(biāo)軸，即 x軸和