【正文】 手臂回轉(zhuǎn)運動采用多點定位緩沖裝置，其工作原理見回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器部分。上升行程大小通過調(diào)整可調(diào)定位塊來實現(xiàn)。手臂伸縮運動的緩沖采用液壓緩沖器實現(xiàn) . 手腕回轉(zhuǎn)是由回轉(zhuǎn)氣缸實現(xiàn)，并采用氣缸端部節(jié)流緩沖 。它應(yīng)根據(jù)手臂的安裝形式，具體的結(jié)構(gòu)和抓取重量等因素加以確定，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應(yīng)盡量減少運動部件的重量和減少手臂對回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動慣量。 r 輸 出 軸半 徑 (cm)。 f—— 軸承摩擦系數(shù)，對于滾動軸承 f= ，對于滑動軸承 f=。 cm178。 M封 —— 手 腕回轉(zhuǎn)缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 (Kg﹒ cm )。 手腕的自由度 手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度，以使機械手適應(yīng)復雜的動作要求。在本機械手中，擬采用噴射式氣流負壓吸盤。若被抓取工件的最大加速度取 ga 3? 時，則 : 412 ??? gaK 所以 )(1563 Np ????實際 所以夾持工件時所需夾緊液壓缸的驅(qū)動力為 N1563 。對于移動 型手指只有開閉幅度的要求。 手指的形狀和分類 夾持式是最常見的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式 :按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式 (或內(nèi)漲式 )和外夾式兩種 :按模仿人手手指的動作，手指可分為一支點回轉(zhuǎn)型，二支點回轉(zhuǎn)型和移動型 (或稱直進型 )，其中以二支點回轉(zhuǎn)型為基本型式。 lmm 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 15 頁 機械手的技術(shù)參數(shù)列表 :用于 100 噸以上沖床上下料。大部分機械手設(shè)計成相當于人工坐著或站著且略有走動操作的空間。 。手 臂的回轉(zhuǎn)和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。它可用于操作環(huán)境惡劣，勞 動強度大和操作單調(diào)頻繁的生產(chǎn)場合。 課題的主要任務(wù) 本課題將要完成的主要任務(wù)如下 : ，因此相對于專用機械手來說，它的適用面必須更廣 . 式和自由度 ，包括 :手部、手腕、手臂等部件的設(shè)計。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時，機器及其工藝流程不致突然中斷。且使用維護需要較高技術(shù)水平。這一方面可以減輕工人的勞動強度，另一方面可以大大提高勞動生產(chǎn)率。其中有 130 多臺套噴漆機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，弧焊機器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。 ，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(huán)境建模及決策控制 。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁 (2)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)復雜。它的主要特點是運動準確可靠，動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。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。 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。驅(qū)動滾輪運動則應(yīng)另外增設(shè)機械傳動裝置 。 手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預定要求將其搬運到指定的位置 . 工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等 )與驅(qū)動源 (如液壓、氣壓或電機等 )相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。 吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它是靠吸附力 (如吸盤內(nèi)形成負壓或產(chǎn)生電磁力 )吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負壓吸盤和電磁盤兩類。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。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。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。 本文對機械手進行了總體方案設(shè)計，確定了機械手的座標型式和自由度，確定了機械手的技術(shù)參數(shù) 。 設(shè)計專題 （ 畢業(yè)論 文） 指 導 教 師 田慧玲 系（部）主 任 年 月 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）答 辯 委 員 會記錄 電力工程系 系 機電一體化 專業(yè) ， 學 生 陳誠 于 年 月 日 進 行了 畢業(yè)設(shè)計 （ 論 文）答 辯 。利用可編 程序控制器對機械手進行控制，選取了合適的 PLC型號，根據(jù)機械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機械手的工作時序圖和梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。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) 。 (1)手部 即與物件接觸的部件。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。 控制系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng) 執(zhí)行機構(gòu) 被抓取工件 位置檢測裝置 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 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)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。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 。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。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(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。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(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。 (1)點位控制 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。國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。 。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(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)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(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)。油溫變化時，液體粘度變化，引起運動特性變化。氣動系統(tǒng)一般只需要 需的壓力和速度。 傳統(tǒng) 觀 點 認為 :由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服 系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難 (尤其在高速情況下，似乎更難想象 )。設(shè)計氣動機械手的原則是 :充分分析作業(yè)對象 (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 。 機械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求。 機械手的主要參數(shù) ，目前機械手最大抓重以 10公斤左右的為數(shù)最多。 /s。手臂升降行程定 為 150mm?！? 180176。 設(shè)計機械手考慮的幾個問題 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時，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，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。 b=120mm， R=24mm,摩擦系數(shù)為 f= 。它適用于搬運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。當在 C 處連接橡膠皮腕吸盤，即可吸住工件。 手腕的驅(qū)動力矩的計算 手腕轉(zhuǎn)動時所用的驅(qū)動力矩 手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動均為回轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必 須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩， 動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn) 動軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩 . 手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算 : M驅(qū) = M慣 + M偏 + M摩 +M封 cm (41) 式中 : M驅(qū) —— 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 (Kg﹒ cm)。 cm178。 ?? —— 起動過程所轉(zhuǎn)過的角度 (弧度 )。單葉 J 氣缸的壓力 p和驅(qū)動力矩M的關(guān)系為 : （ 42） 或： 圖 41 回轉(zhuǎn)氣缸簡圖 ? ?222 rRb Mp ??? ?2 22 rRpbM ??l lGlGlG 332211 ??平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 25 頁 式中 : M 回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩 (N﹒ cm)。 手臂伸縮與手腕回轉(zhuǎn)部分 結(jié)構(gòu)設(shè)計 手臂的伸縮是直線運動，實現(xiàn)直線往復運動采用的是氣壓驅(qū)動的活塞氣缸。在雙作用式氣缸缸體上方裝置著導 向桿，用它防止活塞套桿在做伸縮運動時的轉(zhuǎn)動，以保證手部的手指按正確 的方向運動。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)接盤和導向桿 等組成。當壓縮空氣通過管路分別進入手臂回轉(zhuǎn)氣缸的兩腔時，推動動片連同轉(zhuǎn)軸一同回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸通過平鍵而帶動升降氣缸活 塞軸、定位塊聯(lián)接盤、導向桿、定位拉桿、升降缸體和轉(zhuǎn)柱等同步回轉(zhuǎn)。氣缸為標準氣缸，根據(jù)中國煙 臺氣動元件廠的《產(chǎn)品樣本》可估其質(zhì)量，同時測量設(shè)計的有關(guān)尺寸，得知伸縮部分夾緊物體時其質(zhì)量為 70kg，放松物件后其質(zhì)量為 :S= 則上料時： ? ?NF f 3 5 ???? F=Ff + = 3???? =1540（ N） 下料時： ? ?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 : F=1540? =1850 (N) 下料時 : F=935? =1120 (N) 根據(jù)雙作用氣缸的計算 公式 (5。 實現(xiàn)機械手手臂回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片式回轉(zhuǎn)缸、齒輪傳動機構(gòu)、鏈輪傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。它應(yīng)根據(jù)手臂的安平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁 裝形式，具體的結(jié)構(gòu)和抓取重量等因素加以確定，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應(yīng) 盡量減少運動部件的重量和減少手臂對回轉(zhuǎn)中