【正文】 模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。在規(guī)格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。(3)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動的系統(tǒng)。立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和升降(或俯仰)運(yùn)動均與立柱有密切的聯(lián)系。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式。(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后，本次設(shè)計(jì)還對機(jī)械手對桶裝水的碼垛過程進(jìn)行運(yùn)動仿真，主要是分析各部分速度和加速度。本次設(shè)計(jì)的是桶裝水碼垛機(jī)械手，作用是碼垛桶裝水。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。傳力機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。手臂手臂是支承被抓對象、手部、手腕的重要部件。滾滾輪輪式式布行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。(4)位置檢測裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。(2)按驅(qū)動方式分 液壓傳動機(jī)械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動力是由工作機(jī)械傳遞的。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。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。我國的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人。2機(jī)械手的驅(qū)動方式、類型和參數(shù)對碼垛機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾放和搬運(yùn)對象，這就要求它們具有較高的精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性。成 本液壓組件成本較高成本低成本高一般維修及使用 方便 方便 較復(fù)雜方便機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，通常對機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)的要求有：驅(qū)動系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率也要高；反應(yīng)速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動慣量比要大，能夠進(jìn)行頻繁地起、制動，正、反轉(zhuǎn)切換；驅(qū)動盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要?。话踩煽浚徊僮骱途S護(hù)方便；對環(huán)境無污染，噪聲要??；經(jīng)濟(jì)上合理，尤其要盡量減少占地面積。前3個關(guān)節(jié)具有3個自由度，功能是確定手部的空間位置。圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手 圓柱型坐標(biāo)機(jī)械手是通過兩個移動副和一個轉(zhuǎn)動副來實(shí)現(xiàn)手部的空間位置變化,如圖23所示。它利用順序的三次圓弧運(yùn)動來改變手的空間位置，其機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小，相對的工作空間大，還能繞過基座周圍的一些障礙物。具體技術(shù)參數(shù)如下表所示： 機(jī)械手基本參數(shù)動作形態(tài)垂直關(guān)節(jié)型自由度5可搬質(zhì)量38kg位置重復(fù)精度1mm 動 作 范 圍腰部旋轉(zhuǎn)300176。/s523手部和腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手的手部是用來抓持工件的部件，將直接影響到機(jī)械手的工作性能，它是工業(yè)機(jī)械手的關(guān)鍵部件之一。所以： （5）夾緊力Fn和驅(qū)動力Fp的關(guān)系如圖25所示，當(dāng)驅(qū)動器推桿往上運(yùn)動時(shí)，兩滑塊向中間收攏，產(chǎn)生夾緊力，夾緊力和驅(qū)動力的關(guān)系： (326)式中， 手部夾緊力 液壓缸驅(qū)動力 齒輪分度圓半徑，為75mm 連桿長度,為200mm 連桿與豎直方向的夾角 當(dāng)和一定時(shí)，將隨增大而增大，當(dāng)時(shí)夾緊力為最小值。手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。 其簡圖如下圖：圖34 薄壁交叉滾子軸承實(shí)物圖如下：圖35 薄壁交叉滾子軸承（3）手腕轉(zhuǎn)動時(shí)所需的驅(qū)動力矩手腕的回轉(zhuǎn)、上下擺動均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩，: (334)式中: 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩()。手腕轉(zhuǎn)動件和桶裝水的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 + (337)式中: 手腕轉(zhuǎn)動件的重量(N)。小臂自身重量較大，還要承受手腕、夾持器和桶裝水的重量，以及在運(yùn)動中產(chǎn)生的動載荷，故其受力情況較復(fù)雜。大臂一般安裝在機(jī)座上。(4) 液壓缸輸出力液壓缸的輸出力 (413)式中：F—液壓缸的輸出力 P—對應(yīng)輸出力的工作壓強(qiáng)有效工作截面積分無桿腔和有桿腔：無桿腔： (414) 有桿腔： (415)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(5)液壓缸阻力 (416)Fe──工作負(fù)載為0 ──摩擦阻力 (417)Fi──慣性負(fù)載 (418)式中， 為液壓缸所要移動的總重量，取為3500N；為重力加速度， ；為速度變化量，；啟動或制動時(shí)間，~，將各值帶入上式，得=357N。力矩電機(jī)包括：直流力矩電機(jī)、交流力矩電機(jī)、和無刷直流力矩電機(jī)。 摩擦系數(shù)，對于滾動軸承，對于滑動軸承。 圖612 圖613 回放結(jié)果并錄制播放文件點(diǎn)擊（回放以前的運(yùn)動分析）按鈕，系統(tǒng)彈出如圖614的【回放】對話框，點(diǎn)擊按鈕，打開如圖615的【動畫】對話框。在做完畢業(yè)設(shè)計(jì)后有種如釋重負(fù)的感覺。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的最后一個設(shè)計(jì)，也是最鍛煉人的一個設(shè)計(jì)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)為以后走上工作崗位打下了基礎(chǔ)，讓我受用不已。雖然這個設(shè)計(jì)做得不好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的知識是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲，讓我終身受益。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我這四年來所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)。，大臂、小臂、手腕的俯仰速度，手腕的回轉(zhuǎn)速度和夾持器的轉(zhuǎn)動速度均相同，其電動機(jī)的定義也相同，可知其位置、速度和加速度曲線相同。(1)腰部加速運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩 若腰部起動過程按等加速運(yùn)動，手腕轉(zhuǎn)動時(shí)的角速度為，起動過程所用的時(shí)間為，則: (52)式中: 參與腰部轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量。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: (420)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: (421) (422)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: (423)由以上分析得單向作用液壓缸的直徑: (424)代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得 所以: 查有關(guān)手冊圓整，根據(jù)實(shí)際情況，選取內(nèi)徑 外徑其簡圖如下： 圖45 HSG型活塞桿頭外螺紋耳環(huán)連接液壓缸5 腰部和基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 腰部和基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的腰部和基座結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖51 基座 圖52 腰部 腰部和基座之間用回轉(zhuǎn)支撐軸承連接。要設(shè)法減小機(jī)械間隙引起的運(yùn)動誤差，提高運(yùn)動的精確性和運(yùn)動剛度。時(shí)，為機(jī)械手的最大抓取范圍，也是驅(qū)動力最大的時(shí)候，此時(shí)和驅(qū)動力的關(guān)系： (47)式中， 小臂、手腕、手部和桶裝水全部重力，估為1500N 液壓缸驅(qū)動力 液壓缸與水平方向的夾角,最大范圍時(shí)為30176。（4） 伺服電動機(jī)的選取測定參與手腕轉(zhuǎn)動的部件的質(zhì)量,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量： （）兩桶桶裝水的質(zhì)量為38,質(zhì)量分布于軸線對稱的兩邊，重心到軸線的距離為135mm，那么轉(zhuǎn)動慣量： 假如工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，對于長的棒料來說，最大偏心距，其轉(zhuǎn)動慣量為: 手腕轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為，考慮手腕轉(zhuǎn)動件重心與轉(zhuǎn)動軸線重合，夾持工件一端時(shí)工件重心偏離轉(zhuǎn)動軸線,則：