【正文】 等特點。 工業(yè)機器人驅(qū)動系統(tǒng)的選擇原則 設計機器人時，驅(qū)動系統(tǒng)的選擇，要根據(jù)機器人的用途、作業(yè)要求、機器人的性能規(guī)范、控制功能、維護的復雜程度、運行的功耗、性價比以及現(xiàn)有的條件等綜合因素加以考慮。點焊、弧焊機器人多采用電動驅(qū)動系統(tǒng)。容積調(diào)速系統(tǒng)，動態(tài)特性不如前者，但效率高。 （ 4） 液壓源應該加蓄能器，以利于多運動軸同時動作或加速運動提供瞬時能量儲備。 36 5mm。如果沒有壓縮空氣站的條件，可以按機器人及配套的其他氣動設備需要配置相應供氣量的氣源設備。為實現(xiàn)端部緩沖，要選用雙向端點位置緩沖的氣缸。 氣動機器人的定位問題很大程度上是如何實現(xiàn)停點的制動。常用的限位機構(gòu)是由電磁閥控制的氣缸帶動鎖緊機構(gòu)（插鎖，滑塊等）將機器人運動機構(gòu)鎖定。伺服電動機可與測速發(fā)電機、光電編碼器、制動器、減速器相結(jié)合，實現(xiàn)部分組合、由幾種組合或全部組合，形成伺服電動機驅(qū)動單元。 41目前已廣泛應用于各類數(shù)控機床、工業(yè)機器人及其它機電一體化產(chǎn)品中用做直流伺服電機的驅(qū)動。當繞組剛通電瞬間讓繞組接通高電壓，從而使各相電流迅速建立。 而手爪的張開和夾緊通過液壓柱塞缸活塞與中間齒輪和扇形齒輪配合來實現(xiàn)，即手爪在柱塞缸推力作用下通過活塞桿端部齒條、中間齒輪及扇形齒輪使手指張開和閉合。 活塞式平衡系統(tǒng)有液壓和氣動兩種：液壓平衡系統(tǒng)平衡力大，體積小，有一定的阻尼作用；氣動平衡系統(tǒng)，具有很好的阻尼作用， 但體積比較大。二者的特點及適用場合見表 31： 表 31 名 稱 特 點 適 用 場 合 雙活塞桿液壓缸 雙向?qū)ΨQ 雙向工作的往復場合 單活塞桿液壓缸 有效工作面積大、 雙向不對稱 往返不對稱的直線運動，差動連接可實現(xiàn)快進 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡單 單向工作，靠重力或其它外力返回 擺動缸 單葉片式小于 360 雙葉片式小于 180 小于 360 的擺動； 小于 180 的擺動 齒輪馬達 結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜 高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩的 回轉(zhuǎn)運動 葉片馬達 體積小、轉(zhuǎn)動慣量小 高速低轉(zhuǎn)矩、動作靈敏的回轉(zhuǎn)運動 擺線齒輪馬達 體積小、輸出轉(zhuǎn)局大 低速、小功率大轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運動 軸向柱塞馬達 運動平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬 大轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運動 對高壓大流量的系統(tǒng)，多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。容積調(diào)速系統(tǒng)多用變量泵供油，用安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力。 48壓力決定于外載荷，流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動速度和結(jié)構(gòu)尺寸。 程的平穩(wěn)，同時盡量減小沖擊、振動，保證系統(tǒng)的安全性，采用溢流閥構(gòu)成的平衡回路相升降油缸下腔提供一定的排油背壓，以平衡重力負載。為了保證液壓油的潔凈，避免液壓油帶入污染物，故在油泵的入口安裝粗過濾器，而在油泵的出口安裝精過濾器對循環(huán)的液壓油進行凈化。 液壓源系統(tǒng)的設計 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。 方向控制是用換向閥或是邏輯控制單元來實現(xiàn)。 45 進電機驅(qū)動來實現(xiàn)；因為采用液壓執(zhí)行缸來做水 平手臂和垂直手臂，故大小臂均采用液壓驅(qū)動；同時考慮隨著機床加工的工件的不同，水平手臂伸出長度是不同的。目前功率放大器多采用高低壓驅(qū)動電路。末級采用大 功率三極管構(gòu)成橋式開關電路。 小慣量直流永磁伺服電動機 電機的慣量小，理論加速 度 大 ， 快速 反 應 性好，低速性好，調(diào)速比可達 1： 10e4 范圍，但低速輸出力矩不大， 轉(zhuǎn)子直徑小，慣量小 適用于對快速性要求嚴格而負載力矩不大的場合 直流PWM 伺服驅(qū)動器 SCR變壓驅(qū)動器 有刷繞組永磁直流伺服電動機 轉(zhuǎn)動慣量小，快速響應性能好；轉(zhuǎn)子無鐵損，效率高；換向性能好，壽命長；負載波動對轉(zhuǎn)速影響小，輸出力矩平穩(wěn)。其驅(qū)動原理方塊圖如下所示： 在機器人驅(qū)動系統(tǒng)中應用的電動機大致可分為如下類型：小慣量永磁直流伺服電動機，有刷繞組永磁直流伺服電動機，大慣量永磁直流伺服電動機（力矩電機），反應式步進電機，同步式交流伺服電動機，異步式交流伺服電動機。根據(jù)要求和條件，如果選用無接觸感應式氣缸，其限位開關是無接觸接近開關，這種開關的反映時間小于 20ms，在機器人中應用比較理想。 開關動作發(fā)訊，進行位置檢測。直線氣缸分單動式和雙動式兩類。 37 氣動驅(qū)動系統(tǒng)在多數(shù)情況下是用于實現(xiàn)兩位式的或有限點位控制的中 、小機器人中的。 在機器人的驅(qū)動系統(tǒng)中，常用的電 液伺服動力機構(gòu)是電 液伺服液壓缸和電 液伺服擺動馬達，也可以用電 液步進馬達。 （ 2） 定位點的緩沖與制動：因為機器人手臂的運動慣量比較大，在定位點前要加緩沖與制動機構(gòu)或鎖定裝置。在工業(yè)機器人中，中、小功率的液壓驅(qū)動系統(tǒng)用節(jié)流調(diào)速的為多，大功率的用容積調(diào)速系統(tǒng)。 ，要求具有點位和軌跡控制功能，需采用伺服驅(qū)動系統(tǒng)。直流有刷電機不能直接用于要求防爆的工作環(huán)境中，成 本上也較其他兩種驅(qū)動系統(tǒng)高。 經(jīng)分析比較，選擇圓柱齒輪傳動，為了保證比較高的精度，盡量減小因齒輪傳動造成的誤差；同時大大增大扭矩，同時較大的降低電機轉(zhuǎn)速，以使機械手的運動平穩(wěn)，動態(tài)性能好。由于電機距離被傳動的腕關節(jié)較遠，故采用精密套筒滾子鏈來傳動。 31后者雖然結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高，但是其最大的優(yōu)點是摩擦阻力矩小、傳動效率高（ 92%~98%），其運動平穩(wěn)性好，靈活度高。 諧波齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小重量輕，傳動比大（幾十到幾百），傳動精度高、回程誤差小、噪音低、傳動平穩(wěn)，承載能力強、效率高等一系列優(yōu)點。 具體而言有幾點： （ 1） 對要求運動平穩(wěn)，起停頻繁和動態(tài)性能好的伺服系統(tǒng)， 為了提高齒輪傳動系統(tǒng)的運動精度，各級傳動比應按“先小后大”的原則分配，以便降低齒 工業(yè)機器人常用的傳動機構(gòu)形式 在機器人中常用的齒輪傳動機構(gòu)有圓柱齒輪，圓錐齒輪，諧波齒輪，擺線針輪及蝸輪蝸桿傳動等。因此，要采用低摩擦阻力的傳動部件和導向支承部件，如滾珠絲杠副、滾動導向支承等。常用的機械傳動機構(gòu)主要有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶傳動、高速帶傳動等。驅(qū)動活塞往復移動，通過活塞桿端部齒條，中間齒條及扇形齒條使手指張開或閉合。 24另外，由于氣體的可壓縮性，使氣動手爪的抓取運動具有一定的柔順性，這一點是抓取動作十分需要的。因此，工業(yè)機器人執(zhí)行機構(gòu)的主流是電氣式，其次是液壓式和氣壓式（在驅(qū)動接 。 測量用末端執(zhí)行器是裝有測量頭或傳感器的附加裝置，用來進行測量及檢驗作業(yè)。具體的手腕（手臂手爪聯(lián)結(jié)梁）結(jié)構(gòu)見圖 24。 20機器人手腕自由度數(shù)目愈多，各關節(jié)的運動角度愈大，則機器人腕部的靈活性愈高，機器人對對作業(yè)的適應能力也愈強。 同時，因為控制和具體工作的要求，機械手的手臂的結(jié)構(gòu)不能太大，若僅僅通過增大液壓缸的缸徑來增大剛度，是不能滿足系統(tǒng)剛度要求的。 18碳纖維復合材料抗拉強度高，抗振性好，比重?。ㄆ浔戎叵喈斢阡摰?1/4，相當于鋁合金的 2/3），但是，其價格昂貴，且在性能穩(wěn)定性及制造復雜形狀工件的工藝上尚存在問題，故還未能在生產(chǎn)實際中推廣應用。 。因為電動方式控制的精度能夠很高，而且結(jié)構(gòu)緊湊，不用設計另外的液壓系統(tǒng)及其輔助元件。 端的運動精度 影響最大，因此，在設計時要特別注意腰部軸系及傳動鏈的精度與剛度的保證。機械手工作布局圖如圖 22 所示。此種機器人在工業(yè)中應用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種其工作空間是一個圓柱狀的空間。 直角坐標機器人的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現(xiàn)的，如圖 a21.。在滿足工藝要求的基礎上，盡 可能的使結(jié)構(gòu)簡練，盡可能采用標準化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時提高可靠性。 B．工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和 可維修性。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率 ,降低成本 ,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) ,適應現(xiàn)代自動化大生產(chǎn) ,針對具體生產(chǎn)工藝 ,利用機器人技術，設計用一臺裝卸 組合機床上使用更普遍。 6省級期刊主管單位是省級單位。 [01] Brown, H. D. Teaching by Principles: An Interactive Approach to Language Pedagogy[M]. Prentice Hall Regents, 1994. [02] Brown, J Set al. Situated Cognition and the Culture of Learning[J]. Educational Reasercher, 1, 1989. [03] Chris, Dede. The Evolution of Constructivist Learning Environments: Immersion in Distributed Virtual Worlds[J]. Educational Technology, SeptOct, 1995. 學位申請者如果能通過規(guī)定的課程考試，而論文的審查和答辯合格，那么就給予學位。凡轉(zhuǎn)引文獻資 摘 要 通過對機械設計制造及其自動化專業(yè)大學本科四年的所學知識進行整合，對工業(yè)機械手各部分機械結(jié)構(gòu)和功能的論述和分析，設計了一種圓柱坐標形式的自動上下料機械手。同時對液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了理論分析和計算。對已有學術成果的介紹、評論、引用和注釋，應力求客觀、公允、準 確。學士學位論文既 如需要圖紙等資料，聯(lián)系1961660126 是 學位論文又是畢業(yè)論文 中華人民共和國國家標準 VDC 、 CB 771387號文件給學術論文的定義為： 學術論文是某一學術課題在實驗性、理論性或觀測性上具有新的科學研究成果或創(chuàng)新見解的知識和科現(xiàn)象、制定新理論的一種手段，舊的科學理論就必然會不斷地為新理論推翻。 一般普通刊物（省級、國家級）審核時間為一周，高質(zhì)量的雜志，審核時間為 1420天。 4 機械手控制系統(tǒng)軟件設計 ..............................................50 機械手控制主程序流程圖 ............................................50 機械手控制程序設計 ................................................51 機械手 PLC 程序語 ..................................................53 5 技 術經(jīng)濟性分析 ..........................................................57 結(jié)論 .......................................................................58 致謝 .......................................................................59 參考文獻 ............................................................................. 60 附錄 1......................................................................62 附錄 2......................................................................72 1 緒 論 選題背景 機械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。當工件變更時，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應市場競爭的需要。 本機械手主要與數(shù)控車床（數(shù)控銑床，加工中心等）組合最終形成生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料）的自動化、無人化。 智能化機器人的關鍵技術。 自動控制、機械系統(tǒng)仿真等知識 盡可能多的綜合運用到設計中，使得經(jīng)過本次設計對大學階段的知識得到鞏固和強化，同時也考慮個人能力水平和時間的客觀實際，充分發(fā)揮個人能動性，腳踏實地，實事求是的做好本次設計。因此，為了實現(xiàn)一定的運動空間，直角坐標機器人的結(jié) 構(gòu)尺寸要比其他類型的機器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。主要應用于搬運作業(yè)。 關節(jié)型機器人結(jié)構(gòu)，有水平關節(jié)型和垂直關節(jié)型兩種。它是機器人的第一個回轉(zhuǎn)關節(jié)，機器人的運動部分全部安裝在腰座上，它承受了機器人的全部重量。 、調(diào)整。因為齒輪傳動存 在著齒側(cè)間隙，影響傳動精度，故采用一級齒輪傳動，采用大的傳動比（大于 10），同時為了減小機械手的整體結(jié)構(gòu)，齒輪采用高強度、高硬度的材料，高精度加工制造， 作空間的形狀和大小與機器人手臂的