【正文】 尺寸校核 30 31 尺寸設計 31 尺寸校核 31第五章 機械手的電氣控制系統(tǒng)設計 33 氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖 33 34第六章 結論 36致 謝 37參考文獻 38第一章 緒 論 工業(yè)機械手工業(yè)機器人由操作機(機械本體)、控制器、伺服驅動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作，自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產設備。液壓緩沖器緩沖；定位方式:機械擋塊；定位精度: 177。本文對機械手進行總體方案設計，確定了機械手的坐標形式和自由度，確定了機械手的技術參數(shù)。機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，所以它在不斷變換生產品種的中小批量生產中獲得廣泛的引用。而目前我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規(guī)模和產業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產水平的提高，從經濟上、技術上考慮都是十分必要的。在機械工業(yè)中，應用機械手的意義可以概括如下：一、以提高生產過程中的自動化程度應用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產率和降低生產成本。本設計能夠應用到加工工廠車間，從而減輕工人勞動強度，節(jié)約加工輔助時間，提高生產效率和生產力。回轉型手指結構簡單，制造容易，故應用較廣泛。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，(如油缸、氣缸、齒輪齒條機構、連桿機構、螺旋機構和凸輪機構等)與驅動源(如液壓、氣壓或電機等)相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。常用的驅動系統(tǒng)有液壓傳動、 氣壓傳動、機械傳動。 機械手的分類工業(yè)機械手的種類很多，關于分類的問題，目前在國內尚無統(tǒng)一的分類標準，在此暫按使用范圍、驅動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。其主要特點是:抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結構緊湊、動作靈敏。它的主要特點是運動準確可靠，用于工作主機的上、下料。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。(4)機器人中的傳感器作用日益重要，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來進行環(huán)境建模及決策控制。其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產線(站)上獲得規(guī)模應用，弧焊機器人己應用在汽車制造廠的焊裝線上?，F(xiàn)在的機械手大多采用液壓傳動，液壓傳動存在以下幾個缺點:(1)液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄露損失等):液壓傳動易泄漏，不僅污染工作場地，限制其應用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運動平穩(wěn)性及正確性。外泄漏不會像液壓傳動那樣，造成壓力明顯降低和嚴重污染。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材質和加工精度要求，制造容易，成本較低。(6)機械手的控制系統(tǒng)的設計本機械手擬采用繼電器對機械手進行控制，本課題將繪出繼電器控制電路圖。由于直線運動易于實現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標機械手有可能達到很高的位置精度（μm級）。3. 球坐標機械手結構 球坐標機械手的空間運動是由兩個回轉運動和一個直線運動來實現(xiàn)的。 關節(jié)型機械手結構，有水平關節(jié)型和垂直關節(jié)型兩種。通常與彈簧聯(lián)合使用。一般的機械手手腕的自由度數(shù)為2至3個，有的需要更多的自由度，而有的機械手手腕不需要自由度，僅憑受臂和腰部的運動就能實現(xiàn)作業(yè)要求的任務。，并設置硬限位，以防止超限造成機械損壞。工作空間的形狀和大小與機械手手臂的長度，手臂關節(jié)的轉動范圍有密切的關系。，以減小機械間隙所造成的運動誤差。本設計按照工件的直徑為50mm來設計。因此，在設計時另外增設了導桿機構，小臂增設了兩個導桿，與活塞桿一起構成等邊三角形的截面形式，盡量增加其剛度；大臂增設了四個導桿，成正四邊形布置，為減小質量，各個導桿均采用空心結構。由于液壓技術是一種比較成熟的技術，它具有動力大、力（或力矩）與慣量比大、快速響應高、易于實現(xiàn)直接驅動等特點。大多數(shù)電機后面需安裝精密的傳動機構。只有采用液壓或電動伺服系統(tǒng)才能滿足要求。氣缸的動作速度一般為50~500mm/s，比液壓和電氣方式的動作速度快。 全氣動控制具有防火、防爆、防潮的能力。5mm。不論是由壓縮空氣站供氣還是用單獨的氣源，氣動三聯(lián)件是必備的。氣缸的內徑，行程大小可根據對機械手的運動分析和動力分析進行計算。為增加定位點數(shù)，除采用多位置氣缸外可采用制動的方法還有：反壓制動，制動裝置制動。凡是使某種事物的變化過程減慢或減弱進行都可以叫緩沖。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉的速度。根據統(tǒng)計和比較，該機械手手臂的參數(shù)：伸縮行程定為100mm,橫移行程為150mm，手臂升降行程定為30mm。當二支點回轉型手指的兩個回轉支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉型手指。(三)保證工件準確定位為使手指和被夾持工件保持準確的相對位置，必須根據被抓取工件的形狀，選擇相應的手指形狀。一般氣缸缸筒壁厚與內徑之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計算:式中:6 缸筒壁厚，mm 氣缸內徑，mm 實驗壓力，取, Pa材料為:ZL3,[]=3MPa代入己知數(shù)據，則壁厚為:取，則缸筒外徑為:第四章 手臂伸縮，升降，橫移的尺寸設計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設計手臂伸縮氣缸采用煙臺氣動元件廠生產的標準氣缸，參看此公司生產的各種型號的結構特點，尺寸參數(shù)，結合本設計的實際要求，氣缸用CTA型氣缸，尺寸系列初選內徑為100/63，關于此氣缸的資料詳情請參看煙臺氣動元件。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。 圖51機械手氣壓系統(tǒng)原理圖 序 號 型 號 規(guī) 格 名 稱數(shù) 量1QF44手動截止閥12儲氣罐23QSL26S1分水濾氣器14QTY20S1減壓閥15QTY20S1油霧器16YJ1壓力繼電器17Q24DH10S1二位五通電磁滑閥18Q24D2H10S1二位五通電磁滑閥49Q24D3H10S1二位五通電磁滑閥110單向節(jié)流閥211LI25單向節(jié)流閥212快速排氣閥213氣液轉換器1表51 氣路元件表，效果尚好。在下面的過載保護回路中使用了氣缸、二位四通換向閥、順序閥、二位三通換向閥等元件。同時成本低廉。此外，非常感謝許多其他同學，他們很多想法和建議對我啟發(fā)很大。此次畢業(yè)設計能夠順利完成，我得到了很多老師、同學的關心、幫助和支持，在此本人首先向他們表示感謝。第六章 結論本次設計的是氣動專用機械手，相對于通用機械手，專用機械手的自由度不可變，控制程序不可調，因此只能在專屬的設備上使用。 為簡化氣路，減少電磁閱的數(shù)量，各工作氣缸的緩沖均采用液壓緩沖器，這樣可以省去電磁閥和切換竹流悶或行程節(jié)流閥的氣路阻尼元件。 手臂升降氣缸的尺寸設計與校核 尺寸設計氣缸運行長度設計為=30mm,氣缸內徑為=110mm,半徑R=55mm,氣缸運行速度，加速度時間=,壓強p=,則驅動力 尺寸校核1．測定手腕質量為80kg,則重力 2， 設計加速度，則慣性力 3. 考慮活塞等的摩擦力，設定一摩擦系數(shù)， 總受力 所以設計尺寸符合實際使用要求。 導向桿目前常采用的裝置有單導向桿，雙導向桿，四導向桿等，在本設計中才用單導向桿來增加手臂的剛性和導向性。若被抓取工件的最大加速度取時，則:所以 所以夾持工件時所需夾緊氣缸的驅動力為。(一)具有足夠的握力(即夾緊力)在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應考慮在傳送或操作過程中所產生的慣性力和振動，以保證工件不致產生松動或脫落。二、設計技術參數(shù):抓重3 Kg自由度數(shù)3個自由度座標型式直角座標手臂最大中心高手臂運動參數(shù)伸縮行程100mm伸縮速度40升降行程30mm升降速度60mm橫移行程150mm手指夾持范圍棒料:定位方式固定擋塊或可調機械擋塊等定位精度177。除了運動速度以外，手臂設計的基本參數(shù)還有伸縮行程、橫移行程和升降。液壓緩沖器就是一種從外部控制的能量吸收裝骶。常用的限位機構是由電磁閥控制的氣缸帶動鎖緊機構（插鎖，滑塊等）將機械手運動機構鎖定。 氣動機械手的定位問題很大程度上是如何實現(xiàn)停點的制動。直線氣缸分單動式和雙動式兩類。 由總壓縮空氣站提供。 氣動機械手采用壓縮空氣為動力源，一般從工廠的壓縮空氣站引到機械手作業(yè)位置，也可以單獨建立小型氣源系統(tǒng)。可短時間釋放能量，以獲得間歇運動中的高速響應。壓力等級低、故使用安全。在注意各類驅動系統(tǒng)特點的基礎上，綜合上述各因素，充分論證其合理性、可行性、經濟性及可靠性后進行最終的選擇。適用于中、小負荷的機械手中采用。手臂的各種運動由氣缸來實現(xiàn)。綜合考慮，兩手臂的驅動均選擇氣壓驅動方式，通過氣壓缸的直接驅動，氣壓缸既是驅動元件，又是執(zhí)行運動件，不用再設計另外的執(zhí)行件了；而且氣壓缸實現(xiàn)直線運動，控制簡單，易于實現(xiàn)計算機的控制。，以及驅動裝置，傳動機構及其它元件的安裝。目前，在國外，也在研究用碳纖維復合材料制造機械手手臂。因此，手腕設計成回轉結構，實現(xiàn)手腕回轉運動的機構為回轉氣缸。腕部驅動器一般安裝在手臂上，而不采用直接驅動，并選用高強度的鋁合金制造。機械手手腕自由度數(shù)目愈多，各關節(jié)的運動角度愈大，則機械手腕部的靈活性愈高，機械手對對作業(yè)的適應能力也愈強。圖21 機械手的運動示意圖 機械手的手部結構方案設計利用楔塊與杠桿來實現(xiàn)手爪的松、開，來實現(xiàn)抓取工件。4. 關節(jié)型機械手結構 關節(jié)型機械