【正文】 勢(shì) (1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91年的 97年的 。 (6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置 .工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等 )與驅(qū)動(dòng)源 (如液壓、氣壓或電機(jī)等 )相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、 氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下： （ 1）直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 直角坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖a131.。其工作空間是一個(gè)圓柱狀 的空間 （ 3）球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 球坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖 11,這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但精度不很高。 圖 11 四種機(jī)器人坐標(biāo)形式 課題主要研究?jī)?nèi)容 本文研究了國(guó)內(nèi)外機(jī)械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過(guò)學(xué)習(xí)機(jī)械手的工作原理，熟悉了搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下： 1）直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。 圖 21 圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 常用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其特點(diǎn) 工業(yè)常用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，按動(dòng)力源分為液壓、氣動(dòng)和電動(dòng)三大類。這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換，但大多數(shù)電機(jī)后面需安裝精密的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?？紤]到搬運(yùn)工件的重量一般，考慮加工工件的質(zhì)量達(dá) 10KG，屬于輕型重量，同時(shí)考慮到機(jī)械手的動(dòng)態(tài)性能及運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，安全性，對(duì)手臂的剛度有較高的要求。通過(guò)增設(shè)導(dǎo)桿， 能顯著提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)剛度和穩(wěn)定性，比較好的解決了結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性的問(wèn)題。 t? ——— 啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間 )(t ，一般取 ss ~ 。 手臂啟動(dòng)速度 smmv /2021?? ，啟動(dòng)時(shí)間 st ?? ， kgNg /10? ，升降臂上的總重力G=500N,帶入數(shù)據(jù)得： Ntg vGF 100 2500 ?? ?????慣 （ 3） 密F 的計(jì)算 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用 O 型密封圈，當(dāng)液壓缸工作壓力小于 MPa10 時(shí)，液壓缸密封處的總的摩擦阻力為： 驅(qū)密 FF ? （ 4） 回F 的計(jì)算 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 15 頁(yè) 共 23 頁(yè) 一般背壓阻力較小，為了計(jì)算方便，將其省略。 ? ——— 手腕回轉(zhuǎn)過(guò)程的角速度 )/( srad 啟t ——— 啟動(dòng)過(guò)程中所需時(shí)間，一般取 ~ 。該機(jī)械手具有手爪夾取，手腕回轉(zhuǎn) 200176。在畢業(yè)設(shè)過(guò)程中，我的指導(dǎo)老師楊 洪 老師給予很多專業(yè)方面的幫助。 同時(shí)，我也要感謝大學(xué) 三 年所有教過(guò)和沒(méi)有教過(guò)但給我很多幫助的老師，是他們的教導(dǎo)讓我能在這里學(xué)到很多的專業(yè)知識(shí)，給我以后工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是他們的諄諄教誨使我明白了更多為人處事的道理，給我今后的人生足跡烙下更深的印跡，在此我衷心地感謝所有幫助過(guò)我的老師。每個(gè)動(dòng)作都有相應(yīng)的獨(dú)立液壓缸驅(qū)動(dòng)，各個(gè)機(jī)構(gòu)根據(jù)緊湊原則，合理安排。 手腕回轉(zhuǎn)所需的總的阻力矩相當(dāng)于上述三項(xiàng)之和，即： 慣偏摩總力矩 MMMM ??? (5) 設(shè)抓取一根軸，其直徑 mmD 80? ，長(zhǎng)度 mml 350? ， kgm 101? ，當(dāng)手抓夾持在工件中間位置回轉(zhuǎn) ?200 ，將手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸和回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)圓柱體，長(zhǎng) mmh 280? ，半徑為 mm40 ，其所受重力為 G ， 液壓缸運(yùn)行角速度 ? = s/30? ，加速度時(shí)間 t? =。 （ 1）液壓缸內(nèi)徑計(jì)算： 當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔： ??? 4 211 DPFF ??驅(qū) 當(dāng)油進(jìn)入油桿腔： ??? 4 )( 2222 dDPFF ???驅(qū) 液壓缸的有效面積： 1PFS? 所以 ??? 11 PFPFD ?? （無(wú)桿腔） 214 dPFD ?? ?? (有桿腔 ) 式中 驅(qū)F ——— 手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力 )(N D ——— 液壓缸內(nèi)徑 )(mm d ——— 活塞桿直徑 )(mm ? ——— 液壓缸機(jī)械效率，在工程機(jī)械中用耐油橡膠可取 ?? 1P ——— 液壓缸的工作壓力 )(MPa 帶入數(shù)據(jù)得 ： 214 dPFD ?? ?? 驅(qū) (d=) mmD ? 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（ JB82666），選取液壓缸的內(nèi)徑為： mmD 90? 根據(jù)活塞桿直徑系列（ JB82666）選取活塞桿直徑 mmd 45? ，壁厚 15mm。 經(jīng)過(guò)以上分析計(jì)算，液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為： 1 0 2 ??????? 驅(qū)慣回密摩驅(qū) FFFFFF 所以手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力 NF 1755?驅(qū) 尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)表 42 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列（ JB82666）， 手臂伸縮液壓缸采用 內(nèi)徑 1D =80mm,半徑 R=40mm 的液壓缸。 密F ——— 密封裝置處的 摩擦阻力。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)能提供很大的驅(qū)動(dòng)力，因此在驅(qū)蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 共 26 頁(yè) 第 10 頁(yè) 動(dòng)力和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度都是比較容易實(shí)現(xiàn)的，關(guān)鍵是機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和剛度的滿足。由于手臂采用液壓缸，故整體采用液壓驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便 。這三類基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下： 1）液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 具有動(dòng)力大、力（或力矩）與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)、精度高等特點(diǎn)。 4）關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。直角坐標(biāo)機(jī)械手的工作空間為一空間長(zhǎng)方體，主要用于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，因此，其運(yùn)動(dòng)位置精度高，但此種類型機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)較小，如要達(dá)到較大運(yùn)動(dòng)空間，則要于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)。進(jìn)而運(yùn)用 CAD, ProE 等軟件對(duì)機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)及升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析制圖。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)講，是比較小的。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。機(jī)械手的立 I因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱為可移式立柱。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸。 機(jī)械手的組成 機(jī)械手的組成 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) 。工作是電視照