【正文】 齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)：齒條的往復(fù)運動帶動與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動?；剞D(zhuǎn)角度一般靠機械擋塊來決定，對于本設(shè)計就是考慮兩個葉片之間可以轉(zhuǎn)動的角度，為滿足設(shè)計要求，設(shè)計中動片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)1800。最終確定的液壓缸的截面尺寸如圖62所示，內(nèi)徑為150mm，外徑為230mm，輸出軸徑為50mm。作為固定支撐的軸承，應(yīng)能承受雙向軸向載荷，故內(nèi)外圈在軸向全要固定。03000120176。其結(jié)構(gòu)簡圖見圖73[9]。 技術(shù)要求a)、根據(jù)任務(wù)要求，進行搬運機器人結(jié)構(gòu)與傳動系統(tǒng)總體方案設(shè)計，確定傳動及執(zhí)行系統(tǒng)的組成，繪制系統(tǒng)方案示意圖。通過液壓缸的運動來實現(xiàn)搬運機器人的各關(guān)節(jié)運動，進而實現(xiàn)搬運機器人的實際作業(yè)。b)、手部、腕部及臂部的設(shè)計計算：根據(jù)原始數(shù)據(jù)中夾持工件的重量200N，首先計算手部所需的夾持力，然后根據(jù)該夾持力計算所需的液壓缸直徑選取手部液壓缸。此次論文的完成既為大學四年劃上了一個完美的句號。同時，感謝所有任課老師和所有同學在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。 設(shè)計感想在整個畢業(yè)設(shè)計的過程中我學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學問要一絲不茍，對于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。 計算根據(jù)所給的原始數(shù)據(jù)大致想清楚了自己設(shè)計的搬運機器人的總體結(jié)構(gòu)，即確定了搬運機器人設(shè)計的總體方案，隨后進行了初步的設(shè)計計算。通過詳細了解搬運機器人在工業(yè)上的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了具體的搬運機器人設(shè)計要求，并根據(jù)搬運機器人各部分的設(shè)計原則，進行了系統(tǒng)總體方案設(shè)計以及包括：機器人的手部、腕部、臂部、腰部在內(nèi)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。第8章 總 結(jié)我的畢業(yè)設(shè)計題目是“搬運機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析”，本課題要求根據(jù)參數(shù)要求，設(shè)計一種搬運機器人。通常，用以描述空間任一點的位置，可以采用直角坐標系、球坐標系或圓柱坐標系。 ()①連桿的幾何參數(shù)；②關(guān)節(jié)變量角:的起始線為的延長線，終止線為的平行線；③偏置量。第7章 搬運機器人運動學分析 機器人運動學基本概述。因此，這里要充分考慮這個問題。（2）回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定設(shè)計回轉(zhuǎn)缸的靜片和動片寬b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強為8Mpa。具體結(jié)構(gòu)見圖61。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降，運動部件較大。按照設(shè)計要求，機械手要實現(xiàn)手臂1800的回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)一般設(shè)計在機身處。取:載荷F=400N,懸臂L=1730mm。經(jīng)過以上分析計算最后計算出液壓缸的驅(qū)動力： 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定經(jīng)過上面的計算，確定了液壓缸的驅(qū)動力F=，根據(jù)表31選擇液壓缸的工作壓力P=2MPa。 手臂運動機構(gòu)的選擇通過以上，綜合考慮，本次設(shè)計選擇液壓缸伸縮機構(gòu)，使用液壓驅(qū)動,水平伸縮液壓缸選用伸縮式液壓缸；豎直伸縮液壓缸選用雙作用活塞缸。減少慣量具體有4個途徑[8]：（1）減少手臂運動件的重量，采用鋁合金材料；（2）減少臂部運動件的輪廓尺寸；（3） 減少回轉(zhuǎn)半徑ρ，再安排機械手動作順序時，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進行回轉(zhuǎn)動作；(4）在驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)緩沖裝置。顯然伸縮臂桿的懸伸長度愈大，則剛度愈差。本章敘述手臂的伸縮運動，手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動設(shè)置在機身處，將在下一章祥述。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動結(jié)構(gòu)的選擇本設(shè)計要求手腕回轉(zhuǎn)，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結(jié)構(gòu)選擇具有一個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu)，采用液壓驅(qū)動。 腕部結(jié)構(gòu)及選擇 典型的腕部結(jié)構(gòu) (1)具有一個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)它具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu)點而被廣腕部回轉(zhuǎn)，總力矩M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動慣性所用。取==根據(jù)公式，將已知條件帶入：=3400N=3100N（2）根據(jù)驅(qū)動力公式得：（3）?。?）確定液壓缸的直徑D： ()選取活塞桿直徑d=,根據(jù)表31選擇液壓缸壓力油工作壓力P=～1MPa,==18mm根據(jù)表32（JB82666），選取液壓缸內(nèi)徑為：D=20mm，則活塞桿內(nèi)徑為:d===10mm，選取d=10mm。由=0得: 由=0得: 由 得: hF= （）式中: a手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心的距離（mm)；α工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體，不適合用于本方案。（4）應(yīng)保證手抓的夾持精度應(yīng)保證每個被夾持的工件，在手指內(nèi)都有準確的相對位置。因為這種萬能的執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價昂貴。一個新的末端執(zhí)行器的出現(xiàn)，就可以增加一種機器人新的應(yīng)用場所。同時，就搬運機器人的組成（執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)）以及現(xiàn)實作業(yè)，給出了具體的手部、腕部、臂部和機座的結(jié)構(gòu)形式；并選擇液壓驅(qū)動作為本次設(shè)計的驅(qū)動機構(gòu)。電動機驅(qū)動有：異步電動機、步進電動機為動力源，電動機使用簡單，且隨著材料性能的提高，電動機性能也逐漸提高。機身由臂部運動（升降、平移、回轉(zhuǎn)和俯仰）機構(gòu)及其相關(guān)的導(dǎo)向裝置、支撐件等組成。手臂的各種運動通常用驅(qū)動機構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動較為多，受力復(fù)雜。圖26腕部回轉(zhuǎn)基本結(jié)構(gòu)示意圖腕部的驅(qū)動方式采用直接驅(qū)動的方式，由于腕部裝在手臂的末端，所以必須設(shè)計的十分緊湊可以把驅(qū)動源裝在手腕上。圖25伸縮式液壓缸原理示意圖（2）腕部腕部是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強。根據(jù)要求及在實際生產(chǎn)中的用途，本次設(shè)計的搬運機器人采用圓柱坐標。這種機器人結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高。但是，這種直角坐標機器人的運動空間相對機器人的結(jié)構(gòu)尺寸來講，是比較小的。圖21搬運機器人的總體方案圖 自由度和坐標系的選擇機器人的運動自由度是指各運動部件在三維空間相當于固定坐標系所具有的獨立運動數(shù)，對于一個構(gòu)件來說，它有幾個運動坐標就稱其有幾個自由度。 本文主要研究內(nèi)容本文研究了國內(nèi)外機械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學習機械手的工作原理，熟悉了搬運機械手的運動機理。據(jù)當時統(tǒng)計，美國大約200臺工業(yè)機器人，工作時間共達60萬小時以上，與此同時，出現(xiàn)了所謂了高級機器人，例如：森德斯蘭德公司（Sundstrand）發(fā)明了用小型計算機控制50臺機器人的系統(tǒng)。計算機集成制造（CIM）要求機器人系統(tǒng)能和車間中的其它自動化設(shè)備集成在一起。日本是工業(yè)機器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。目前研究主要集中在賦予機器人“眼睛”，使它能識別物體和躲避障礙物，以及機器人的觸覺裝置。第三類是專業(yè)機器人，主要附屬于自動機床或自動生產(chǎn)線上，用以解決機床上下料和工件傳送。機器人就是用機器代替人手，把工件由某個地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進行加工。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設(shè)計）或與該論文（設(shè)計）直接相關(guān)的學術(shù)論文或成果時，單位署名為 。通過詳細了解搬運機器人在工業(yè)上的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了具體的搬運機器人設(shè)計要求，并根據(jù)搬運機器人各部分的設(shè)計原則，進行了系統(tǒng)總體方案設(shè)計以及包括：機器人的手部、腕部、臂部、腰部在內(nèi)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。本課題主要對搬運機器人的機械部分展開討論，對原有的機械結(jié)構(gòu)提出了新的改進方法，并把現(xiàn)在的新技術(shù)應(yīng)用到本課題中，從而使得搬運機器人更加適用于現(xiàn)在的工業(yè)工作環(huán)境。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計）全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計）。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。圖11機器人的一般組成對于現(xiàn)代智能機器人而言，還具有智能系統(tǒng)，主要是感覺裝置、視覺裝置和語言識別裝置等。它的結(jié)構(gòu)特點是機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。制造業(yè)要求機器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強大的編程環(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。1970年4月美國在伊利斯工學院研究所召開了第一屆全國工業(yè)機器人會議。并采用專家系統(tǒng)進行問題求解、動作規(guī)劃，同時，越來越多的系統(tǒng)采用微機進行控制。下面結(jié)合設(shè)計的基本要求和基本原則確定本系統(tǒng)的方案見圖21。由于直線運動易于實現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標機器人有可能達到很高的位置精度（μm級）。3．球坐標機器人結(jié)構(gòu)球坐標機器人的空間運動是由兩個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動來實現(xiàn)的，如圖22（c）。關(guān)節(jié)型機器人結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。 圖23搬運機器人手部執(zhí)行部件示意圖 24手部執(zhí)行部件的機構(gòu)運動簡圖如圖23的機構(gòu)簡圖，手部執(zhí)行依靠桿的伸縮運動來實現(xiàn)其張合運動，桿的動力源來自后續(xù)驅(qū)動源的液壓缸，該液壓缸采用的是伸縮式液壓缸其工作原理示意圖見圖25，該液壓缸能夠節(jié)省橫向的工作空間。設(shè)計的搬運機器人的腕部的運動為一個自由度的回轉(zhuǎn)運動，運動參數(shù)是實現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)的角度控制在范圍內(nèi)，其基本的結(jié)構(gòu)形式如圖26所示。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運動。對固定式機器人，直接聯(lián)接在地面上，對可移動式機器人，則安裝在移動結(jié)構(gòu)上。氣動驅(qū)動壓力低，輸出力較小如需要輸出力大時，其結(jié)構(gòu)尺寸過大，阻尼效果差低速不易控制，但結(jié)構(gòu)簡單，能源方便，成本低。 本章小結(jié)本章從搬運機器人的實用方面入手，提出了一套總體設(shè)計方案，并根據(jù)機器人自由度的要求選取圓柱坐標系為本次設(shè)計坐標系。在設(shè)計機器人末端執(zhí)行器時，應(yīng)注意以下問題：1．機器人末端執(zhí)行器是根據(jù)機器人作業(yè)要求來設(shè)計的。從工業(yè)實際應(yīng)用出發(fā)，應(yīng)著重開發(fā)各種專用的、高效率的機器人末端執(zhí)行器，加之以末端執(zhí)行器的快速更換裝置，以實現(xiàn)機器人多種作業(yè)功能，而不主張用一個萬能的末端執(zhí)行器去完成多種作業(yè)。（3）要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高在保證本身剛度、強度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負載。常用的工業(yè)機械手手部，按握持工件的原理，分為夾持和吸附兩大類。 手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 手爪的力學分析圖31滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析示意圖1——手指 2——銷軸 3——杠桿在杠桿3的作用下，銷軸2向上的拉力為F，并通過銷軸中心O點，手指1的滑槽對銷軸的反作用力為F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心線OO1和OO2并指向O點，交F1和F2的延長線于A及B。表31液壓缸的工作壓力作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓力Mpa作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓力Mpa小于5000～120000～30000～5000～10000～30000～50000～10000～20000～50000～表32 液壓缸的內(nèi)徑系列（JB82666） （mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250計算：（1）取a=35mm,b=50mm,，求夾緊力FN和驅(qū)動力F和驅(qū)動液壓缸的尺寸。（3）必須考慮工作條件對于本次設(shè)計，搬運機器人的工作條件是在工作場合中搬運質(zhì)量為20Kg的物體，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對搬運機器人的腕部沒有太多不利因素。(4)機液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。 動片和輸出軸間的連接螺釘動片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)見圖43,連接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。手臂運動應(yīng)該包