【正文】 的準確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟領域有著廣泛的發(fā)展空間。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。不少球坐標式通用機械手就是在這個基礎上發(fā)展起來的。德國KnKa公司還生產一種點焊機械手，采用關節(jié)式結構和程序控制。其中固定程序和可變程序約占一半，達222億日元，是1978年的二倍。它設有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。 機械手是工業(yè)自動控制領域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。本文以能夠實現(xiàn)這類工作的搬運機械手為研究對象。如上海第二汽車配件廠的燈殼沖壓生產線機械手（生產線中有兩臺多工位機床）和天津二注塑機有加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機械手的自動裝卸工件，可實現(xiàn)全自動化生產。 傳力機構形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動他們做空間運動。根據(jù)動力源的不同, 工業(yè)機械手的驅動機構大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅動等四類。國外已有模塊化裝配機器人產品問市。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應用的領域。但是在多傳感器信息融合控制技術、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎上，有重點地系統(tǒng)攻關，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術和產品，以期在“十五”后期立于世界先進行列。 (4)多關節(jié)型機機械手。驅動機構是工業(yè)機械手的重要組成部分, 工業(yè)機械手的性能價格比在很大程度上取決于驅動方案及其裝置。（4） 應保證手抓的夾持精度。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動,這種手指結構簡單, 適于夾持平板方料, 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置, 其理論夾持誤差零。由分析可知，當驅動力一定時，角增大，則握力也隨之增大，但角過大會導致拉桿行程過大，以及手部結構增大，因此最好=。求夾緊力和驅動力和 驅動液壓缸的尺寸。選擇彈簧是壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧。計算公式： （）（力學性精確能高） （）結論：經(jīng)過校核，彈簧適應。回轉角由動片和靜片之間允許回轉的角度來決定（一般小于）。 腕部的設計計算 腕部設計考慮的參數(shù) 夾取工件重量60Kg，回轉。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。因此，一般來說臂部應該具備3個自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉、和升降運動。二、 臂部運動速度要高，慣性要小機械手手部的運動速度是機械手的主要參數(shù)之一，它反映機械手的生產水平。對于懸臂式的機械手，其傳動件、導向件和定位件布置合理，使手臂運動盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機構卡死（自鎖現(xiàn)象）。如此反復，繪出最終的結構。 ——當量摩擦系數(shù)，其值與導向支撐的截面有關。因此，臂部的運動越多，機身的機構和受力情況就越復雜。（2） 回轉缸置于升降之上的結構。手臂部件與回轉缸的上端蓋連接，回轉缸的動片與缸體連接，由缸體帶動手臂回轉運動?；剞D角度一般靠機械擋塊來決定，對于本設計就是考慮兩個葉片之間可以轉動的角度，為滿足設計要求，設計中動片和靜片之間可以回轉1800。d為輸出軸與動片連接處的直徑，設d=50mm,則回轉缸的內徑通過下列計算： ()D=151mm既設計液壓缸的內徑為150mm,(不是最終尺寸)，再經(jīng)過配合等條件的考慮?，F(xiàn)在對機械手手臂做粗略估算：總共=33Kg+++= (2)計算零件的重心位置，求出重心到回轉軸線的距離。其結構參看本章開始的——。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復回轉運動時可達每分鐘500次，實現(xiàn)往復直線運動時可達每分鐘1000次。壓力繼電器起過壓發(fā)訊作用。PLC的向可靠性已受到用戶的普遍認可。一般PLC都具有自診斷、故障報警、故障種類顯示等功能，便于操作和維修人員檢查，可以較容易通過更換模塊插件來迅速排除故障。移位寄存器的特點如下：N要小于64，具體由程序指定當N0時，為正向移位，即從最低位向最高位移位；當N0時，為反向移位，即從最高位向最低位移位。機械手總體結構能夠實現(xiàn)手臂的水平伸縮、垂直升降、回轉，手腕旋轉，手爪抓取等功能，基本滿足設計所要求的技術性能。相信這對以后的生活和學習都將產生非常積極的影響。具體I/O分配如下表所示：表81 I/O分配表輸入部分輸出部分功能地址說明功能地址說明啟動啟動按鈕SB1接入原位指示接指示燈HL上限位信號SQ1接入上升接電磁閥YV1下限位信號SQ1接入下降 接電磁閥YV2伸限位信號SQ1接入伸長接電磁閥YV3縮限位信號SQ1接入縮回接電磁閥YV4停止啟動按鈕SB2接入手臂左旋轉接電磁閥YV5手臂右旋轉接電磁閥YV6手腕左旋轉接電磁閥YV7手腕右旋轉接電磁閥YV8手爪夾/松接電磁閥YV9具體S7—200CUP226的結構接線如下圖所示圖 機械手PLC控制接線圖具體機械手動作的執(zhí)行順序如下：上升 伸長 夾緊 縮回 手腕左擺 手臂左擺 下降 松開工件 上升 手腕右擺 手臂右擺 下降動作執(zhí)行的具體位置如圖8—2所示：圖 機械手動作分解圖 PLC程序設計及仿真 ：12手爪夾緊延時T37延時T38延時T39手爪松開延時T40延時T41延時T423456789101112,，燈HL亮圖 機械手程序流程圖 本程序設計是在西門子STEP7Micro/WIN 。 PLC選擇及I/O分配本設計采用西門子公司生產的S—200系列PLC，型號為CPU226 ，本機I/O為：24入/16出，類型為：繼電器，輸出電壓為ＤＣ：２４Ｖ，ＡＣ：２４Ｖ～２３０Ｖ，輸出電流為２Ａ。（2）編程簡單 PIC最常用的編程語言是梯形圖語言，梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機知識，便于廣大現(xiàn)場工程技術人員掌握。單向閥起單向過流和系統(tǒng)保壓作用。 (4)液壓傳動容易實現(xiàn)自動化，因為它對液體的壓力、流量或流動方向進行控制或調節(jié)，操縱很方便。這種結構可以承受雙向軸向載荷。由力的平衡條件有=h=即 ==所謂的不自鎖條件為：即 取 () 當=1650mm時，=528mm因此在設計中必須考慮到立柱導套必須大于528mm 手臂做升降運動的液壓缸驅動力的計算 ()式中摩擦阻力， 取f=G——零件及工件所受的總重。危險截面所以， 所以螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘?shù)闹睆铰葆數(shù)闹睆竭x擇d=。 ()慣性力矩的計算 ()式中 ——回轉缸動片角速度變化量（），在起動過程中=；t——起動過程的時間(s)?；钊麠U采用空心，內裝一花鍵套與花鍵軸配合，活塞升降由花鍵軸導向。但回轉缸與臂部一起升降，運動部件較大。 機身的整體設計按照設計要求，機械手要實現(xiàn)手臂1800的回轉運動，實現(xiàn)手臂的回轉運動機構一般設計在機身處。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：。液壓缸活塞的驅動力的計算。 手臂的典型機構以及結構的選擇 手臂的典型運動機構常見的手臂伸縮機構有以下幾種：（1） 雙導桿手臂伸縮機構。在速度和回轉角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機械手臂部要盡可能的輕。因此，它的結構、工作范圍、靈活性等直接影響到機械手的工作性能。5 臂部的設計及有關計算手臂部件是機械手的主要握持部件。（2） 腕部回轉支撐處的摩擦力矩。在要求回轉角大于的情況下，可采用齒條活塞驅動的腕部結構。顯然，腕部的結構、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結構、重量和運轉性能。 圓柱螺旋彈簧的幾何參數(shù)(1).選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應力(2).選擇旋繞比C=8，則 （）(3).根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑D=42mm，估算彈簧絲直徑 (4).試算彈簧絲直徑 （）(5). 根據(jù)變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù)： （）選擇標準為，彈簧的總圈數(shù)圈(6).最后確定，(7).對于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗算 對于壓縮彈簧如果長度較大時，則受力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。手抓夾持范圍，手指長100mm,當手抓沒有張開角的時候，（a）所示，根據(jù)機構設計，它的最小夾持半徑，當張開時，（b）所示，最大夾持半徑計算如下： 機械手的夾持半徑從（a） (b) 手抓張開示意圖 機械手手抓夾持精度的分析計算機械手的精度設計要求工件定位準確,抓取精度高,重復定位精度和運動穩(wěn)定性好,并有足夠的抓取能。必須對大小、方向和作用點進行分析計算。顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。（2） 移動型 移動型即兩手指相對支座作往復運動。采用液壓機構驅動機械手,結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便，驅動力大等優(yōu)點。 是機械手搬運物品示意圖。本設計主要任務是完成機械手的結構方面設計，以及ADAMS軟件進行簡單的運動仿真。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。器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構:大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 控制系統(tǒng)分類在機械手的控制上，有點動控制和連續(xù)控制兩種方式。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。手腕有獨立的自由度。如沈陽低壓開關廠200t環(huán)類沖床磁力起重器殼體下料機械手和天京拖拉機廠400t沖床的下料機械手等；其一是用于多