【正文】 面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。如圖21所示的PUMA操作機(jī)屬6自由度開(kāi)鏈串聯(lián)型。該類(lèi)機(jī)易于實(shí)現(xiàn)高精度定位，空間軌跡易于求解，但具有相同的操作空間是，機(jī)體占空間較大。它的前三個(gè)關(guān)節(jié)是轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，腰關(guān)節(jié)繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，臂的兩個(gè)關(guān)節(jié)繞平行于y軸的兩軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng),如圖24所示。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是腰部的旋轉(zhuǎn)、大臂的擺動(dòng)和小臂的擺動(dòng)。/s手腕旋轉(zhuǎn)110176。（3） 液壓缸輸出力液壓缸的輸出力式中：F—液壓缸的輸出力 P—對(duì)應(yīng)輸出力的工作壓強(qiáng)有效工作截面積分無(wú)桿腔和有桿腔：無(wú)桿腔： (321) 有桿腔： (322) 計(jì)算單活塞桿，計(jì)算的推力是取單活塞桿時(shí)液壓缸拉力?。?） 液壓缸阻力 (323)Fe──工作負(fù)載為0──摩擦阻力 (324)Fi──慣性負(fù)載 (325)式中， 為液壓缸所要移動(dòng)的總重量，取為1000N；為重力加速度， ；為速度變化量，；啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，~，將各值帶入上式，得=102N。 （1）腕部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(dú)立的自由度，以使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動(dòng)作要求?；剞D(zhuǎn)支承軸承是一種能夠承受綜合載荷的大型軸承，可以同時(shí)承受較大的軸向、徑向負(fù)荷和傾覆力矩。 — 起動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度(弧度)。根據(jù)力平衡原理，單向作用液壓缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時(shí)的總阻力，其公式為: (346)式中: 活塞桿上的推力，N 彈簧反作用力，N 液壓缸工作時(shí)的總阻力，N 液壓缸工作壓力，Pa因?yàn)檫x定的液壓缸與手部的驅(qū)動(dòng)液壓缸為同一種類(lèi)型，且其要求的驅(qū)動(dòng)力遠(yuǎn)大于此液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，因此同樣選?。簝?nèi)徑外徑其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：圖37 HSG型活塞桿端為外螺紋耳環(huán)連接液壓缸4小臂和大臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)它由執(zhí)行系統(tǒng)的動(dòng)力關(guān)節(jié)和連桿等構(gòu)成，是用于支承和調(diào)整手腕和末端執(zhí)行器的部件。手臂自身重量較大，還要承受小臂、手腕、末端執(zhí)行器和桶裝水的重量，以及在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的動(dòng)載荷，故其受力情況較復(fù)雜。壓力決定于外載荷，流量取決于液壓執(zhí)行組件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。這種電機(jī)的軸不是以恒功率輸出動(dòng)力而是以恒力矩輸出動(dòng)力。(2)腰部轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩 (53)式中: ， 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑(cm)。點(diǎn)擊【電動(dòng)機(jī)】,出現(xiàn)下圖613，電動(dòng)機(jī)均設(shè)置為從【開(kāi)始】到【終止】，然后點(diǎn)擊【運(yùn)行】，機(jī)械手即按預(yù)定的路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家一起商量，聽(tīng)聽(tīng)不同的看法能讓我們更好的理解知識(shí)，所以非常感謝幫助我的同學(xué)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，王老師和同學(xué)給予了我大量的幫助，同時(shí)學(xué)校也提供了良好的條件，尤其是圖書(shū)館提供了大量的資料，在此，我表示對(duì)學(xué)校對(duì)王老師以及給予我?guī)椭耐瑢W(xué)深深的感謝。致謝詞在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際，心情有點(diǎn)激動(dòng)，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，自己馬上就要踏入社會(huì)，不禁想到在大學(xué)四年間給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)，讓我度過(guò)快樂(lè)而充實(shí)的四年大學(xué)生活。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)的知識(shí)還很欠缺，自己要學(xué)的知識(shí)還很多，以前覺(jué)得自己什么東西都會(huì)點(diǎn)什么東西都懂點(diǎn)，有點(diǎn)眼高手低。 用表定義各運(yùn)動(dòng)副在已裝好的組件中，在菜單命令中點(diǎn)選【應(yīng)用程序】主菜單中的【機(jī)構(gòu)】選項(xiàng)，進(jìn)入機(jī)械仿真界面，單擊定義伺服電機(jī)，出現(xiàn)下圖68：點(diǎn)擊【運(yùn)動(dòng)軸】，然后點(diǎn)擊【輪廓】，出現(xiàn)下圖69： 圖68 圖69然后在【模】下邊選取【表】，出現(xiàn)下圖610，并填寫(xiě)如圖中的數(shù)據(jù)：點(diǎn)擊，出現(xiàn)伺服電機(jī)帶動(dòng)腰部轉(zhuǎn)動(dòng)的位置圖，如下圖611： 圖610 圖611同理，依次定義剩余的電動(dòng)機(jī)，在【表】中輸入預(yù)先設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)即可。 腰部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度(弧度/s)。腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。（2） 大臂的結(jié)構(gòu)、尺寸及材料下圖為大臂的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：圖44 大臂其尺寸為：長(zhǎng)寬高=1500150150，材料選取Q235A。 液壓缸頭部和尾部的水平距離，為300mm 小臂、手腕、手部和桶裝水整體的重心與液壓缸尾部的水平距 離,估為 1200mm 由上述數(shù)據(jù)可得： （6）驅(qū)動(dòng)小臂液壓缸的選用液壓缸選取HSG型液壓缸，此液壓缸屬于單向作用液壓缸工作壓力為16MPa。 所以，驅(qū)動(dòng)手腕的驅(qū)動(dòng)力矩: 由上述數(shù)據(jù)，選擇SD系列交流伺服電動(dòng)機(jī)中的SD15型伺服電動(dòng)機(jī)，其簡(jiǎn)圖如下：圖36 SD15型伺服電動(dòng)機(jī)： SD15型伺服電機(jī)的參數(shù) 型號(hào)最大輸出功率/W 額定電壓/V頻率/Hz空載轉(zhuǎn)速（r/min）額定轉(zhuǎn)矩/ 外形尺寸/mm重量勵(lì)磁控制機(jī)殼外徑總長(zhǎng)軸徑/KgSD15101101105015392150312284（5） 液壓缸輸出力液壓缸的輸出力式中：F—液壓缸的輸出力 P—對(duì)應(yīng)輸出力的工作壓強(qiáng)有效工作截面積分無(wú)桿腔和有桿腔：無(wú)桿腔： (339) 有桿腔： (340) 計(jì)算單活塞桿，計(jì)算的推力是取單活塞桿時(shí)液壓缸拉力取（6）液壓缸阻力 (341)Fe──工作負(fù)載為0──摩擦阻力 （342)Fi──慣性負(fù)載 (343)式中， 為液壓缸所要移動(dòng)的總重量，取為1500N；為重力加速度， ；為速度變化量，；啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，~，將各值帶入上式，得=。 桶裝水的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)的偏心距(cm), 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度(弧度/s)。（2）腕部的結(jié)構(gòu) 如下圖33所示，伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)工字鋼固定在機(jī)架中間，通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)圖33 手腕腕部旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)手部旋轉(zhuǎn)。根據(jù)力平衡原理，單向作用液壓缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時(shí)的總阻力，其公式為: (329) 式中: 活塞桿上的推力，N 彈簧反作用力，N 液壓缸工作時(shí)的總阻力，N 液壓缸工作壓力，Pa彈簧反作用按下式計(jì)算: (330) (331)式中: 彈簧剛度，N/m 彈簧預(yù)壓縮量，m 活塞行程，m 彈簧鋼絲直徑，m 彈簧平均直徑，. 彈簧有效圈數(shù). 彈簧材料剪切模量，一般取在設(shè)計(jì)中，必須考慮負(fù)載率的影響，則: (332)由以上分析得單向作用液壓缸的直徑: (333)代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得 所以：:查有關(guān)手冊(cè)圓整，根據(jù)實(shí)際情況，選取: 內(nèi)徑 外徑其簡(jiǎn)圖如下： HSG型活塞桿端外螺紋連接液壓缸 機(jī)械手腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手腕部是小臂和手臂的聯(lián)接部件，其作用是利用自身的活動(dòng)度來(lái)確定手部夾持工件的空間狀態(tài)，也可以說(shuō)是確定手部的姿態(tài)。根據(jù)夾持桶裝水的實(shí)際情況齒輪齒條平行連桿平移式夾持器，如下圖31所示： 圖31 齒輪齒條平行連桿平移式（2） 手部液壓缸的計(jì)算和選取液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，他們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓組件的主要依據(jù)。/s大臂擺動(dòng)110176。（2）基本參數(shù) 運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。這種機(jī)械手的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小，但目前應(yīng)用較少。 直角坐標(biāo)型機(jī)械手直角坐標(biāo)型機(jī)械手是通過(guò)3個(gè)互相垂直的軸線(xiàn)位移來(lái)改變手部的空間位置。單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的主關(guān)節(jié)數(shù)目即是機(jī)械手的自由度數(shù)目。功率/質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問(wèn)題較大結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊、連桿