【正文】 性主要體現(xiàn)在合理的功能定位、實(shí)現(xiàn)功能的簡單技術(shù)途徑和簡單合理的結(jié)構(gòu)。U軸（手腕左右擺動）177。 電機(jī)驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)按照電機(jī)驅(qū)動方式分為直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、交流異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和多臺電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)等，過電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)有很大的區(qū)別，性能上也存在著很大的差異，在這里不對電機(jī)系統(tǒng)作更進(jìn)一步闡述，只把電機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動做一比較，說明系統(tǒng)的選擇。工作可靠、壽命長，齒輪傳動在正確安裝，良好潤滑和正,常維護(hù)條件下，具有其他機(jī)械傳動無法比擬的高可靠性和壽命。蝸桿傳動通常用于中、小功率非長時(shí)間連續(xù)工作的應(yīng)用場合。（4）結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證自身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。另外小臂中間旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)也屬于腕部自由度范疇，利用電機(jī)帶動連軸器，連軸器再帶動小臂前半段殼體旋轉(zhuǎn)。機(jī)械手手臂剛性好、抗扭能力強(qiáng)、重量輕，所有傳動機(jī)構(gòu)和驅(qū)動裝置都置于機(jī)械手臂內(nèi)部，外形簡潔。對零件尺寸和質(zhì)量的限制。碳素鋼與合金鋼的彈性模童相差很小，故選用優(yōu)質(zhì)合金鋼對提高零件的剛度沒有意義。合金鋼則具有更高的機(jī)械性能和更好的淬火性能。鋼材韌性好，耐沖擊，容易通過熱處理和化學(xué)處理來改善其機(jī)械性能和提高硬度，是制造齒輪最常用的材料。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[2] 查得8級精度小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)， （21）將數(shù)據(jù)代入后得：由,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[5]得，；故載荷系數(shù) （22） （6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[2]得，= （23）（7）計(jì)算模數(shù)m （24） 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[3]得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 （25）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[3]查得小齒輪的彎曲疲勞極限。（2）軸段II采用鍵定位，其尺寸為，由于軸段II僅僅是用鍵來定位的，所以軸段II的長度與鍵的寬度和高度有關(guān)，考慮到齒輪輪轂的寬度及軸向定位要求等。各軸肩處的圓角半徑為R＝1mm。亦可采用熱處理，表面強(qiáng)化處理等工藝措施以及加大軸徑，改用較好材料等方法解決。 蝸輪蝸桿的計(jì)算及校核 由于蝸輪的端面模數(shù)和螺桿的軸向模數(shù)相等，m模數(shù)去標(biāo)準(zhǔn)值首先按照強(qiáng)度要求計(jì)算, （76）利用強(qiáng)度計(jì)算：=，m=，i=50，a=94mm， ,螺輪螺桿的常用材料螺旋線升角：螺桿分度圓直徑：得到： （77） （78） （79）7 軸承選取與壽命計(jì)算 蝸桿有軸向力和徑向力，故擬采用角圓錐滾子軸承，根據(jù)軸直徑20，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查得軸承型號7004C。但是個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）也簡稱PC，為了避免混淆，將用于邏輯控制的可編程控制叫做PLC（Programmable Logic Controller）.PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它其實(shí)就是一臺計(jì)算機(jī)，它采用可以編制程序的存儲器，在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，它以接入式CPU為核心，通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。它的功能能夠很容易地?cái)U(kuò)展，它的程序是可以根據(jù)控制對象的不同，讓使用者來編制的。更高的運(yùn)算速度、超小型的體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)及超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元，通訊單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。PLC所具有的完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。由于PLC體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。編程語言中還有一個(gè)內(nèi)容是指令功能。也有的PLC直接用所能存放的程序量表示。本節(jié)講述的是利用機(jī)械手在軸承裝配線上，通過PLC控制機(jī)械手的動作，完成取軸承、加蓋及轉(zhuǎn)移工件，最后控制壓蓋機(jī)完成壓蓋的整個(gè)過程。(5)手臂左旋：使機(jī)械手在不改變高度的情況下，相對于工作臺向左旋轉(zhuǎn)，以便完成工件移動的要求。 同時(shí)擴(kuò)展一個(gè)I/O模塊，選用EM223輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊。（1）各種限位開關(guān)在此系統(tǒng)中，共用了4個(gè)限位開關(guān)：上升限位開關(guān)、下降限位開關(guān)、左旋限位開關(guān)和右旋限位開關(guān)。因此，就必須在傳送帶2的電動機(jī)部分裝一個(gè)可以控制電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和停止的繼電器，再連接到PLC以控制接觸器，最后達(dá)到控制目的。程序中用到的元件及設(shè)置如表942所示。由于是多段輸出，所以還需要簡歷包絡(luò)表，對3段脈沖周期、數(shù)量進(jìn)行設(shè)置，多關(guān)節(jié)機(jī)械手控制系統(tǒng)多段脈沖輸出梯形圖如圖44所示。第二，機(jī)械設(shè)計(jì)必須把理論知識生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系，以現(xiàn)有理論分析生產(chǎn)中的東西，使生產(chǎn)中的東西促進(jìn)我們認(rèn)識理論。經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我能夠更好的將理論知識應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，是我綜合運(yùn)用的能力得到了進(jìn)一步的提高。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。衷心感謝我的指導(dǎo)老師周光永，是他在我碰到問題時(shí)給我悉心的指導(dǎo)。 [M].，1998[２２]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[２３]：北京航空航天大學(xué)出版社， 2003[２４] [２５] [２６]：人民郵電出版社，2002[２７]：華南理工大學(xué)出版社，2003[２８]：重慶大學(xué)出版社2001[２９]：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[３０]：人民郵電出版社，2004[３１]：中國水利水電出版社，2007致 謝經(jīng)過三個(gè)多月的緊張繁忙的工作，終于順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在多關(guān)節(jié)機(jī)械手的工作過程中，機(jī)械手爪是嚴(yán)格按照一定的順序運(yùn)行的，采用順序控制指令能夠非常方便地按照工藝的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)下一個(gè)動作開始執(zhí)行時(shí)，前一個(gè)動作中的所有元件全部復(fù)位到初始狀態(tài)，減少出現(xiàn)誤動作的概率。 對于高速脈沖輸出控制，設(shè)置為脈沖輸出方式。當(dāng)控制過程特別復(fù)雜的時(shí)候，采用模塊化設(shè)計(jì)，就顯得尤為重要。多關(guān)節(jié)機(jī)械手手爪的抓緊和松開共用了4個(gè)電磁閥。表931 數(shù)字量輸入地址分配 Table 931 The digital quantity input address assignment輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備高速脈沖輸入自動啟動急停按鈕上升限位開關(guān)手動/自動下降限位開關(guān)手臂上升左旋限位開關(guān)手臂下降右旋限位開關(guān)手臂左旋傳送帶1光開關(guān)手臂右旋傳送帶2光開關(guān)手爪抓緊傳送帶2啟動手爪放松壓蓋機(jī)啟動表932 模擬量輸入地址分配 Table 932 The analog input address assignment輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備ATW0傳感器1ATW0傳感器4ATW0傳感器2ATW0傳感器5ATW0傳感器3表933 數(shù)字量輸出地址分配Table 933 The digital output address assignment輸出地址輸出設(shè)備輸出地址輸出設(shè)備高速脈沖輸出抓緊電磁閥上升電磁閥松開電磁閥下降電磁閥傳送帶2繼電器左旋電磁閥壓蓋機(jī)繼電器右旋電磁閥 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，硬件框圖及I/O分配情況，三自由度工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)PLC控制部分的硬件接線如圖934所示。在西門子S7200系列PLC中又有CPU22CPU22CPU22 CPU226等之分。(3)手爪抓緊：使機(jī)械手抓緊工件，以便完成工件抓起的要求?？删幊炭刂破鳎≒LC）的出現(xiàn)使得這類問題得到解決，PLC控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、可靠性高、編程簡單、功耗低和改造方便的特點(diǎn)，能夠完成動作要求精度高的工作。 （4）存儲容量存儲容量是存放用戶程序的存儲器的容量。（1）編程語言及指令功能用戶的PLC程序可以用梯形圖語言、指令標(biāo)語言、功能塊圖編寫，梯形圖語言在PLC中較為常見，梯形圖語言一般在計(jì)算機(jī)屏幕上編輯，使用起來簡單方便。（3）運(yùn)動控制PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。 （4）系統(tǒng)安裝簡單、體積小、價(jià)格低 PLC在存儲邏輯代替接線邏輯、采用模塊化的結(jié)構(gòu)，大大地減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建設(shè)的周期大大縮短了。 （2）功能完善、應(yīng)用領(lǐng)域廣到現(xiàn)在為止PLC已經(jīng)形成各種規(guī)模、系列化的產(chǎn)品。許多可編程控制器的生產(chǎn)廠家已聞名于全世界。因而人們稱可編程控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物?？删幊炭刂破魇且环N通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。7004C角接觸球軸承校核由前面可知主動軸的軸向力Fa=所受徑向力Fr=200/2=100N故軸承壽命合格。的鍵槽時(shí)為1，有兩個(gè)互成180176。將數(shù)值帶入公式得 （68）由《材料力學(xué)》查得：由公式（）得 所以滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件，符合要求疲勞強(qiáng)度校核判斷根據(jù)為S≥[S]。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（1）由計(jì)算可的軸的最小直徑為30mm,故軸段I的直徑為。 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （5）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[2] 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： (13) （6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[2]查得接觸疲勞壽命系數(shù), 。因此設(shè)計(jì)齒輪傳動，要使齒面具有較高的抗點(diǎn)蝕、抗磨損、抗膠合和抗塑性變形的能力，齒根則要有較高的抗折斷能力。傳動軸傳動軸的常用材料有碳素鋼和合金鋼。零件尺寸取決于接觸強(qiáng)度的，應(yīng)選用可以進(jìn)行表面強(qiáng)化處理的材料，如調(diào)質(zhì)鋼、峰碳鋼、氮化鋼。選擇材料主要應(yīng)考慮以下方面的問題。因此，一般來說臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降(或俯仰)運(yùn)動。一般手腕設(shè)有回轉(zhuǎn)或再增加一個(gè)上下擺動即可滿足工作要求。（2）應(yīng)具有一定的開閉范圍，手應(yīng)具有一定的開閉角度(手指從張開到閉合繞支點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的角度)或開閉范圍(對平移型手指從張開到閉合的直線移動距離)，以便于抓取或退出物體。蝸桿傳動與圓柱齒輪傳動和圓錐齒輪傳動相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、傳動平穩(wěn)和可以自鎖等顯著特點(diǎn)。一級圓柱齒輪傳,動在正常潤滑條件下效率可達(dá)到99%以上，在大功率傳動中，高傳動效率是十分重要的:傳動比恒定，齒輪傳動具有不變的瞬時(shí)傳動比，因此齒輪傳動可用于圓周速度為,200m/s以上的高速傳動。3 機(jī)械手原理分析、方案確定及材料選擇 驅(qū)動方式目前機(jī)械手的驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動、電器驅(qū)動和氣壓驅(qū)動等多種方式，各種啟動方式有自己的特點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器手中液壓、氣壓傳動較多。3mm安 裝 方 式平移式地面安裝抓起工件重量10 kg控制功能自動控制/手動控制狀態(tài)顯示指示燈S 軸（回旋）177。以上原因主要是沒有實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的高度產(chǎn)業(yè)化。該車采用100m(或250m)長的電纜或無線電裝置進(jìn)行遙控。還有通過諸如模態(tài)分析、有限元分析及仿真設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，某些領(lǐng)域的機(jī)械手已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在這個(gè)方面做的比較突出的是德國的KUKA公司。80年代，人們?yōu)榱俗寵C(jī)器人技術(shù)向各行各業(yè)擴(kuò)展、應(yīng)用，于是有了用于社會服務(wù)、海洋開發(fā)、宇宙空間、地下采礦、軍事作戰(zhàn)、救災(zāi)搶險(xiǎn)等領(lǐng)域的機(jī)器人。 國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r1954年，被稱為“機(jī)器人之父”的美國科學(xué)家Gerge Dev取得了附有重放記憶裝置的第一臺機(jī)械手的專利權(quán)，該設(shè)備能執(zhí)行從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的受控運(yùn)動(即點(diǎn)一點(diǎn)運(yùn)動)，這被認(rèn)為是“機(jī)器人時(shí)代”的開始。本課題通過對設(shè)計(jì)要求的分析，設(shè)計(jì)出機(jī)械手的總體方案，重點(diǎn)闡述了手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)硬軟件的設(shè)計(jì)，完成了整個(gè)系統(tǒng)工作的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。1970年，機(jī)器人學(xué)界早期的改革家之一，Victor Schemnna在斯坦福大學(xué)演示了一種計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)械手，這就是非常著名的斯坦福機(jī)械手。除了工業(yè)機(jī)械手水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的特種機(jī)械手也有了長足的進(jìn)展。該機(jī)器人可用于清理雷場和移動機(jī)器人操作機(jī)械手設(shè)計(jì)與分析處理炸藥等危險(xiǎn)物品。我國的機(jī)械手研究與開發(fā)工作起步較早，曾經(jīng)有過一些成果，但在產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用上，一直步履維艱。 零件的基本要求及參數(shù)機(jī)械零件是機(jī)械手的基本構(gòu)成，對機(jī)械手設(shè)計(jì)的最終都是通過零件的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，所以設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)滿足的要求是從機(jī)械手功能要求引申出來的，也是從機(jī)器人的經(jīng)濟(jì)性能和技術(shù)性能來考慮的。60176。電機(jī)驅(qū)動可以避免電能變換為壓力能的中間環(huán)節(jié)，效率比液壓能和氣壓能都高，電動系統(tǒng)將電動機(jī)、測速機(jī)、編碼器、減速器組成一次加工的殼體中，使得整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)體積小，通用性和穩(wěn)定性得到提高，另外電動機(jī)根據(jù)電機(jī)的距離算出發(fā)出的脈沖數(shù)，并將脈沖數(shù)輸入計(jì)算機(jī)，達(dá)到非常高的位置準(zhǔn)確度，這都是電機(jī)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)；相對的液壓驅(qū)動和氣壓