【正文】 —被抓取工件所受重力（N）。(a) (b)1—手指 2—銷軸 3—杠桿 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析在杠桿3的作用下，銷軸2向上的拉力為F，并通過銷軸中心O點(diǎn)，兩手指1的滑槽對(duì)銷軸的反作用力為F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心線OO1和OO2并指向O點(diǎn),交F1和F2的延長線于A及B。顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。（4）應(yīng)保證手爪的夾持精度?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間)，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在基座上安裝齒輪齒條旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使手臂達(dá)到 0176。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。目前機(jī)械手設(shè)計(jì)正朝“機(jī)電一體化”方向發(fā)展，采用電力直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械手將日益增多。抓重能力大，結(jié)構(gòu)小巧輕便，傳動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作靈便，可無級(jí)調(diào)速，進(jìn)行連續(xù)軌跡控制。特點(diǎn)：占地面積小而活動(dòng)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(dòng)的最低位置的限制，故不能抓取地面上的物體。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 2 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)2機(jī)械手總體設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人手動(dòng)作，并按設(shè)定的程序，軌跡和要求代替人手搬運(yùn)或操作工具或進(jìn)行操作自動(dòng)化裝置。(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。目前機(jī)器人已經(jīng)從制造業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向了非制造業(yè)和服務(wù)行業(yè)，例如：，在美國，他們研制的像大型客機(jī)這種清洗工作，如果人來做的話十分繁重，那么大一個(gè)機(jī)體來清洗的話，工作量是很大，而且也很不方便，那么他們采用這種機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)像飛機(jī)的這些清洗的工作，包括一些國家開發(fā)像高層建筑的清洗機(jī)器人，這也都是服務(wù)行業(yè)的機(jī)器人，還包括像家庭使用的，還有一些賓館和一些公共場合使用的這種清潔機(jī)器人，對(duì)地面來進(jìn)行清掃，還包括網(wǎng)球場上能夠自動(dòng)地把撒下的球，集中收集起來，這種機(jī)器人也都是存在的。該機(jī)械手還具有結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定性高，精度準(zhǔn)確，研究成本低，使用壽命長等特點(diǎn)。目前在我國機(jī)械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳送到下一個(gè)生產(chǎn)工序；機(jī)械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。使用機(jī)械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。據(jù)報(bào)道，1979年從事機(jī)械手的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個(gè)。準(zhǔn)備把故障前平均時(shí)間（注：故障前平均時(shí)間是指一臺(tái)設(shè)備可靠性的一種量度。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動(dòng)公司（Unimaton）,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手?，F(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化產(chǎn)品。機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置?？梢詰?yīng)用在不同的場合，大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。本文第一章節(jié)簡述了機(jī)械手的發(fā)展及研究意義；第二章節(jié)至第六章節(jié)對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)；最后兩章節(jié)對(duì)機(jī)械手的電氣控制、PLC編程及程序調(diào)試進(jìn)行簡述。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。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1962年美國機(jī)械鑄造公司也試驗(yàn)成功一種叫Versatran機(jī)械手，原意是靈活搬運(yùn)。它給出在第一次故障前的平均運(yùn)行時(shí)間），由400小時(shí)提高到1500小時(shí)，精度可提高到177。1976年個(gè)大學(xué)和國家研究部門用在機(jī)械手的研究費(fèi)用42%。預(yù)計(jì)到1990年將有55萬機(jī)器人在工作。隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開展越來越多。本課題以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運(yùn)機(jī)械手為研究對(duì)象?？梢詰?yīng)用在不同的場合，尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合應(yīng)用的更為廣泛，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 飛機(jī)清洗機(jī)器人 水下機(jī)器人我國目前主要單位像中科院沈陽自動(dòng)化所，原機(jī)械部的北京自動(dòng)化所，像哈爾濱工業(yè)大學(xué)，北京航空航天大學(xué)，清華大學(xué)，還包括中科院北京自動(dòng)化所等等的一些單位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前這幾年來看，我們國家在高校里邊，有很多單位從事機(jī)器人研究，很多研究生和博士生都在從事機(jī)器人方面的研究，目前我們國家比較有代表性的研究，有工業(yè)機(jī)器人，水下機(jī)器人（），空間機(jī)器人，核工業(yè)的機(jī)器人，都在國際上應(yīng)該處于領(lǐng)先水平，總體上我們國家與發(fā)達(dá)國家相比，還存在很大的差距，主要表現(xiàn)在，我們國家在機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化方面，目前還沒有固定的成熟的產(chǎn)品，但是在上述這些水下、空間、核工業(yè)，一些特殊機(jī)器人方面，我們?nèi)〉昧撕芏嘤刑厣难芯砍删?。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)要進(jìn)行綜合考慮，盡可能使之做到結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，容易操作安全可靠，安裝維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好。3）本工業(yè)機(jī)械手是四自由度機(jī)械手。但因油的泄露對(duì)工件性能影響較大，故它對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，且不宜在高溫或低溫下工作。綜合上述四種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)合本設(shè)計(jì)之工業(yè)機(jī)械手的各項(xiàng)規(guī)格要求，應(yīng)選用氣壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，則其抓重和定位都可達(dá)到，且結(jié)構(gòu)簡單，其傳動(dòng)平穩(wěn)和動(dòng)作靈敏性可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。傳力機(jī)構(gòu)型式較多時(shí)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?！?80176?？刂葡到y(tǒng)是支配工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，考慮到所要達(dá)到的原始參數(shù)：手爪張合角△λ=60176。通過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指回轉(zhuǎn)型手爪，采用滑槽杠桿這種結(jié)構(gòu)方式。由=0 得 F1=F2 =0 得 由(F)=0 得h F= （）式中 a—手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心的距離（mm）。計(jì)算：設(shè)a=25mm，b=50mm，求夾緊力FN和驅(qū)動(dòng)力F和驅(qū)動(dòng)氣壓缸的尺寸。（a） (b) 機(jī)械手手爪夾持精度的分析計(jì)算機(jī)械手的精度設(shè)計(jì)要求工件定位準(zhǔn)確，抓取精度高，重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能。=≥R0≥RMIN時(shí)帶入有： 夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。 手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩 手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動(dòng)均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動(dòng)件的中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩。 回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 在機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所采用的回轉(zhuǎn)缸是單葉片回轉(zhuǎn)氣缸，定片1與缸體2固連，動(dòng)片3與回轉(zhuǎn)軸5固連。3176。m)（2）手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為M偏，考慮手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件重心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，e1=0，夾持工件一端時(shí)工件重心偏離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線e3=50mm，則 M偏 = G1 e 1+ G3 e 3 =10100+510 =（N手臂運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包括2個(gè)運(yùn)動(dòng)：伸縮與升降。3）臂部應(yīng)滿足工作要求。1）在校核尺寸時(shí)，只需校核氣缸內(nèi)徑為50mm，半徑R=25mm的氣缸的尺寸滿足使用要求即可，設(shè)計(jì)使用壓強(qiáng)MPa，則驅(qū)動(dòng)力： = =785N測定手腕質(zhì)量為10kg，設(shè)計(jì)加速度（m/s2），則慣性力 =1010 =100（N）2)考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù)k= = =20(N)∴ 總受力 =100+20 =120（N）所以標(biāo)準(zhǔn)QGAⅡ氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求。手臂運(yùn)行角速度=90176。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 7 控制回路設(shè)計(jì)7 控制回路設(shè)計(jì)。→B下降→E抓緊→延時(shí)→B上升→D順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90176。序號(hào)名稱輸入名稱輸出1左轉(zhuǎn)極限 0000 左轉(zhuǎn)05002右轉(zhuǎn)極限 0001 右轉(zhuǎn)05013縮回極限 0002 縮回05024伸出極限 0003 伸出05035放松極限 0004 放松05046夾緊極限 0005夾緊05057上升極限 0006 上升05068下降極限 0007下降05079順轉(zhuǎn)極限0008順轉(zhuǎn)050810逆轉(zhuǎn)極限0009逆轉(zhuǎn)050911啟動(dòng)001012停止001113回原點(diǎn)0012目前，國際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的F系列PC，德國西門子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等。 3）振動(dòng) 應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的振動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10～55HZ的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。也是PLC程序的最后調(diào)試?？刹粠щ姾藢?duì)，那就是查線，較麻煩。指示燈是反映系統(tǒng)工作的一面鏡子，先調(diào)好它，將對(duì)進(jìn)一步調(diào)試提供方便。直至完成整個(gè)控制周期。這些調(diào)試基本完成后，可著手調(diào)試模擬量、脈沖量控制。本次設(shè)計(jì)通過大量的文獻(xiàn)閱讀，深刻理解了研究機(jī)械手的目的與意義，了解了機(jī)械手的分類及應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)機(jī)械手的國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r有了一個(gè)很好的認(rèn)識(shí)。另外導(dǎo)師們的課題組活躍的學(xué)術(shù)風(fēng)氣、學(xué)術(shù)觀點(diǎn)與為人坦誠也深深的感染了作者，使作者獲得了太多的啟發(fā)，在此特表深深謝意！在課題研究的整個(gè)過程中，王曉梅老師一直給予了悉心的指導(dǎo)與幫助。在此表示由衷的感謝！ 在進(jìn)行機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，和我一起研究探討的舍友表示感謝。對(duì)機(jī)械手的手部、腕部、臂部、機(jī)座等各部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，完成了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置的選型，并最終完成了整個(gè)機(jī)械手裝配圖的繪制。一般講，這個(gè)過程是比較長的。 （6）自動(dòng)工作。完成了以上調(diào)試，繼而可進(jìn)行手動(dòng)動(dòng)作及手動(dòng)控制邏輯關(guān)系調(diào)試。 （2）檢查模擬量輸入輸出?，F(xiàn)場調(diào)試要在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，要有調(diào)試大綱。 繪制原理接線圖本設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序和自動(dòng)循環(huán)程序。 4）空氣 避免有腐蝕和易燃的氣體，例如硫化氫等。C系列的PLC可共享多種外部設(shè)備和一些專用I/O模板?！鶦伸長→D逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90176。，A缸為齒輪齒條回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，B缸為立柱升降缸，C缸為伸縮缸，D缸為手腕回轉(zhuǎn)缸，E缸為夾緊缸。則驅(qū)動(dòng)力