【正文】 2． 7 升降部分計(jì)算 工業(yè)機(jī)械手的回轉(zhuǎn)和升降機(jī)構(gòu)安裝在底座上，它們支承著手臂伸縮機(jī)構(gòu)，手腕和手部。 5． 手部結(jié)構(gòu) 根據(jù)已知的規(guī)格參數(shù)， 我們選擇爪部通過汽缸推動楔塊帶動爪部杠桿運(yùn)動的結(jié)構(gòu)，以此實(shí)現(xiàn)爪部張合的夾緊運(yùn)動。 （ 4）立柱：以手臂的升降氣缸兼作立柱 ，以便實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手的緊湊和簡潔。 因此，本設(shè)計(jì)的四自由度工業(yè)機(jī)械手選用氣壓傳動機(jī)械手作為驅(qū)動方式。 3． 機(jī)械傳動機(jī)械手：既由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)（如凸輪，連桿，齒輪和齒條，間歇機(jī)構(gòu)等）驅(qū)動的機(jī)械手。特點(diǎn)：占地面積小而活動范圍大，結(jié)構(gòu)較簡單，并能達(dá)到較高的定位精度，應(yīng)用廣泛，但因機(jī)械手結(jié)構(gòu)關(guān)系，沿 Z 軸方向移動的最低位置限制，故不能抓取地面上的物體。 6．繪制零件圖，制訂技術(shù)要求。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多，批量小，零部件通用化程度低，供貨周期長，成本也不低，而且質(zhì)量，可靠性不穩(wěn)定。 5 5 4．機(jī)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(jī)器人還應(yīng)用了視覺，力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺，聲覺，力覺，觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 ⒉ 驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的動力裝置。平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持變化范圍大的工件。 ⒈ 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 由手部、手腕、手臂和行走機(jī)構(gòu)等運(yùn)動部件組成。所以，應(yīng)按生產(chǎn)實(shí)際需要選用最少的自由度數(shù)。特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)是無限的，整個(gè)運(yùn)動過程都要求在控制之下。但工作不大穩(wěn)定，沖擊大，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大。 專用機(jī)械手 —— 一般附屬于工作機(jī)器設(shè)備，動作程序固定，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)可以獨(dú)立，亦可以附屬與工作機(jī)械設(shè)備。 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，能順利的完成，最重要的是由三位優(yōu)秀的，具有豐富經(jīng)驗(yàn)的導(dǎo)師王曉初和李克天老師的詳細(xì)耐心的解說，教導(dǎo)。 山東大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 直角坐標(biāo)式機(jī)械手 1 1 論 文 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為四自由度工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)。而本人也通過《畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》、《可編程序控制器》以及參考其它有關(guān)機(jī)械手設(shè)計(jì)的專業(yè)書籍 ,經(jīng) 過十三周的努力終于把此畢業(yè)設(shè)計(jì)編制而成。 通用機(jī)械手 —— 獨(dú)立工作的自動化機(jī)械裝置。 電動機(jī)械手 —— 直接用直線電機(jī)，功率步進(jìn)電機(jī)和具有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)等來驅(qū)動，動力源簡單，不需要能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，維護(hù)使用方便。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。目前國內(nèi)外現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)械手的自由度數(shù)目為２～５個(gè)。 ⑴ 手部 它具有人手某種單一動作的功能。 ⑵ 手腕 手腕是連接手部和手臂的部件，用來改變或調(diào)整工作的方位（即姿勢）。通常由動力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。 5．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真，預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中 的感覺來操縱機(jī)器人。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化，通用化，?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“ 863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。 6 6 2 總體設(shè)計(jì) 2． 1 總體設(shè)計(jì) 2． 1． 1 總體設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人手動作，并按設(shè)定的程序，軌跡和要求代替人手抓搬 運(yùn)或操作工具或進(jìn)行操作自動化裝置。 3． 本工業(yè)機(jī)械手是四自由度機(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。 2． 1． 3 整體機(jī)構(gòu)的確定 1． 執(zhí)行機(jī)構(gòu) （ 1）手部：既與物 體直接接觸的部件，采用夾持式手部。 （ 5）機(jī)座：是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，各結(jié)構(gòu)部件均安裝其上，起支撐和連接作用。杠桿與楔塊接觸的一端用彈簧連起，以保證楔塊縮回時(shí)杠桿端部始終與楔塊接觸。 14 14 升降導(dǎo)向立柱不自鎖的條件 —— 因?yàn)槭直墼诳傊亓浚堑淖饔孟掠幸豁槙r(shí)針方向傾斜的趨勢，而導(dǎo)套卻阻止手臂這種趨勢，若導(dǎo)套對升降立柱的作用力為Ｒ １ 和Ｒ ２ ，根據(jù)升降立柱的力平衡條件得： Σ Ｆ Ｘ ＝０ Ｒ １ ＝Ｒ ２ Σ ｍ Ａ （Ｆ）＝０ Ｒ １ h＝Ｇ ρ 則：Ｒ １ ＝Ｇｐ／ h （ 3－ 28） 所謂不自鎖的條件就是升降立柱能在導(dǎo)套內(nèi)自由下滑。 G 工件 = =50N G 手爪 = = 800mm G 手腕 = = G 手部和工件 =Ｇ工件 +Ｇ手爪 +Ｇ手腕 =93N G手部和工件 工件重心到導(dǎo)向套端面距離 =1200－ 324 =876 mm 手爪重心到導(dǎo)向套端面距離 =1070－ 324 =746 mm 手腕重心到導(dǎo)向套端面距離 =950－ 324 =626 mm 工件及手部總重心到導(dǎo)向套端面距離 = 876 + 746+ 626)/=800 mm 將導(dǎo)桿看作是懸臂梁 ,根據(jù) 撓度計(jì)算公式： y（手部） = G（ C2/6EI） (3L－ C) （ 3－ 31） 考慮到是雙導(dǎo)桿 , 每個(gè)導(dǎo)桿的徑向受力為 1/2 G 手部和工件 查表得 E 鋼材 = 1011Pa 導(dǎo)桿的極慣性矩 I=П D4/64 =П 304 /64 =39760 mm4 C=800 mm 手爪夾持中心到導(dǎo)向套端面距離 L=345+500=845 mm y（手部） = 1/2 G 手部和工件 (C2/6EI) (3L－ C) = (8002/6 1011 39760) (3 845－ 800) 16 16 =1 mm 經(jīng)過核算 ,導(dǎo)桿撓度基本符合要求。 從上可知，為了使元件盡量統(tǒng)一 ，利于互換性和便于維修，故主控電磁換向閥都選擇通徑為 3/8的閥。 715 可得各壓降值 △ P 換向閥 = △ P 油霧器 = △ P 水濾氣器 = ∑ △ Pr2=△ P 換向閥 +△ P 油霧器 +△ P 水濾氣器 =+ + =51 Kpa 總的壓力損失為： ∑ △ P=KK1∑ △ Pr2= 51= Kpa≤100 Kpa ∑ △ P≤[ △ P] 說明所選的閥和管道通徑是合格的?？紤]到三菱 PLC 系統(tǒng)是世界上知名和成熟的系統(tǒng) ，而且由于機(jī)械手用到的端口接點(diǎn)并不多，故本設(shè)計(jì)選用三菱 PLC 系統(tǒng) F160MR 作為機(jī)械手的氣動控制系統(tǒng)。 3）考慮到手爪的夾緊動作適合使用延時(shí)控制防式，故在梯形圖中使用時(shí)間繼電器進(jìn)行手爪夾緊氣缸的電氣控制，同時(shí)可以節(jié)省兩個(gè)輸入接點(diǎn)。 5． 4 PLC 的控制程序 PLC 的控制程序如下： 000 LD X001 001 OR Y014 002 ANI X002 003 ANI X023 004 ANI M101 005 OUT Y014 006 OUT M101 007 LD M100 008 MPS 009 AND X022 010 ANI X017 011 OR Y006 012 OR X021 013 ANI Y007 014 OUT Y006 015 MRD 016 AND X015 017 OUT C 16 K2 018 MRD 019 AND X015 020 OR Y012 021 ANI C16 022 OUT Y012 023 OUT T201 25 25 K50 024 MRD 025 AND T201 026 OR Y007 027 OR T202 028 ANI X016 029 OUT Y007 030 MRD 031 AND X016 032 OUT C17 K2 033 MRD 034 AND X016 035 OR Y003 036 ANI X020 037 ANI C17 038 OUT Y007 039 OUT Y011 040 MRD 041 AND X202 042 OR Y004 043 ANI X021 044 OUT Y004 045 MRD 046 AND C16 047 OUT Y013 048 OUT T202 K50 049 MRD 050 AND C17 051 ANI X022 052 OUT Y005 053 MPP 26 26 054 AND X022 055 RST C16 056 RST C17 057 LD X023 058 OR X002 059 OR Y016 060 OUT Y016 061 END