【正文】 第 4 頁 第 1 章 緒論 機(jī)械手概述 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī) (機(jī)械本體 )、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動(dòng)控制 、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。 設(shè)計(jì)題 目： 氣動(dòng)通用上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì) 專題 （ 論 文） 題 目： 氣動(dòng)通用上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 老 師 ： 田慧玲 答 辯 委 員會(huì) 根據(jù) 學(xué) 生提交的 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）材料，根據(jù) 學(xué) 生答 辯 情 況 ， 經(jīng) 答辯 委 員會(huì)討論評(píng) 定， 給 予 學(xué) 生 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）成 績?yōu)? 。 答 辯 委 員會(huì) 人，出席 人 答 辯 委 員會(huì) 主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會(huì) 副主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會(huì) 委 員 ： ， ， ， ， ， ， 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文） 評(píng)語 第 頁 共 頁 學(xué) 生姓名： 陳誠 專業(yè) 機(jī)電一體化 年 級(jí) 09級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文） 題 目： 氣動(dòng)通用上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì) 評(píng) 閱 人： 指 導(dǎo)教師 ： （ 簽 字） 年 月 日 成 績 ： 系（科）主任： （ 簽 字） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）及答 辯評(píng)語 ： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 1 頁 氣動(dòng)通用上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì) 摘 要 本文簡要地介紹了工業(yè)機(jī)器人的概念，機(jī)械手的組成和分類，機(jī)械手的自由度和座標(biāo)型式，氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)， PLC控制的特點(diǎn)及國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r。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(tái)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。 (3)手臂 手臂是支承被抓物件、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。 控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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 。 (1) 液壓傳動(dòng)機(jī)械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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 。 課題的提出及主要任務(wù) 課題的提出 隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，工業(yè)現(xiàn)場的很多易燃、易爆等高危及重體力勞動(dòng)場合必將由機(jī)器人所代替。 ，液壓元件的制造工藝水平要 求較高，故價(jià)格較高 。 4. 能源可儲(chǔ)存。雖然氣動(dòng)技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動(dòng)功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對(duì)于不太復(fù)雜的機(jī)械手，用氣動(dòng)元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動(dòng)機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里，對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮。 盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計(jì)制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實(shí)現(xiàn) 柔性轉(zhuǎn)換和 編程控制 . 本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手是通用氣動(dòng)上下料機(jī)械手，是一種適合于成批或中、小批 生產(chǎn)的、可以改變動(dòng)作程序的自動(dòng)搬運(yùn)或操作設(shè)備，動(dòng)強(qiáng)度大和操作單調(diào)頻繁的生產(chǎn)場合。 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 14 頁 按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降 (或俯仰 )運(yùn)動(dòng)。使用吸盤式手部時(shí)可吸附 5 公斤的重物。 除了運(yùn)動(dòng)速度以外，手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。該機(jī)械手的定位精度為土 ～177。 /s (8)手指夾持范圍 棒料 : 80～ 150mm 片料 : 面 積不大于 Z (9)定位方式 行程 開 關(guān) 或可調(diào)機(jī)械擋塊等 (10)定位精度 士 (11)緩沖方式 液壓緩沖器 (12)驅(qū)動(dòng)方式 氣壓傳 動(dòng) (13)控制方式 點(diǎn)位程序控制 (采用 PLC) 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 16 頁 第 3 章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 夾持式手部結(jié)構(gòu) 為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)， 當(dāng)工 件是棒料時(shí)，使用夾持式手部 :當(dāng)工件是板料時(shí)，使用氣流負(fù)壓式吸盤。手指的開閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。N tg? ?????? 所以 Rbp 2? N )(245 N? (3)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力 : 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 18 頁 ? 21KKpp ?實(shí)際 因?yàn)閭髁C(jī)構(gòu)為齒 輪齒條傳動(dòng)，故取 ?? ，并取 ?K 。 按形成負(fù)壓 (或真空 )的方法，氣流負(fù)壓式手部可分為真空式、氣流負(fù)壓式和擠壓排氣式吸盤。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 M偏 —— 參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量 (包括工件、手 部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片 )對(duì)轉(zhuǎn) 動(dòng) 軸 線 所 產(chǎn)生 的 偏 重 力 矩 (Kg﹒ cm),. M摩 —— 手 腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩 (Kg﹒ cm)。 若工件中心 與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J1 ,為 : Jg —— 工件對(duì)過重心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (N178。 e3 —— 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的偏心距 (cm). 當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合時(shí)，則 11eG =0 . M M= 式中 : d1 、 d2 —— 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑 (cm)。 R 缸 體 內(nèi)壁 半徑 (cm)。同時(shí) ， 氣 壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手手臂在進(jìn)行伸縮 (或升降 )運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝 置。在雙作用式氣缸的兩個(gè)接氣管口 c, e 出分別 串聯(lián)了快速排氣閥 .手臂伸縮運(yùn)動(dòng)的行程大小，通過調(diào)整兩塊可調(diào)定位塊的位置而達(dá)到。當(dāng) , 兩 面接觸 時(shí)而定位。 手臂回轉(zhuǎn)氣缸采用矩形密封圈來密封，密封性能較好，對(duì)氣缸孔的機(jī)械加工 精度也易于保證。手臂回轉(zhuǎn)角度的大小，通過調(diào)整兩塊回轉(zhuǎn)定位塊 8 和回轉(zhuǎn)中間定位塊 9 的位置而定。最大可調(diào)行程為 170mm,緩沖行程根據(jù)抓重和手臂移動(dòng)速度的要求亦可調(diào)整，其范圍為 1530mm, 故上升行程最大值為 200mm。 另外活塞套桿做成筒狀零件可增大活塞套桿的