【正文】 我們可以通過(guò)選擇不同的模塊進(jìn)行組合。機(jī)械手的使用情況，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的高低。我們可以把一些高危險(xiǎn)、機(jī)械式重復(fù)而枯燥的工作交給機(jī)械手，這樣既減輕我們的體力勞動(dòng)，又提高了生產(chǎn)效率。目前，在國(guó)內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)中圓棒料的搬運(yùn)擺放仍由人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。三、可以減輕人力，讓工作更有秩序比如，機(jī)械手可以代替我們?nèi)ネ瓿煽菰餆o(wú)味而又機(jī)械式重復(fù)的工作，這樣既可以減少人力，又可以保證一定的工作精度?？梢园惭b在各種機(jī)器上，能獨(dú)立完成工件的夾持與搬運(yùn)以及刀具的安裝與拆卸。(3)球坐標(biāo)式機(jī)械手臂 沿X軸方向上的移動(dòng)，以及繞 Y 軸和 Z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。擬定機(jī)氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)的原則是根據(jù)工作對(duì)象的工作條件、運(yùn)動(dòng)要求和定位精度，從分利用現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)能力，在滿(mǎn)足機(jī)械手各方面上的使用要求的前提下，選擇最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。二、圓柱坐標(biāo)型1．同樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于設(shè)計(jì)。4．也有工作死區(qū)部分?？梢詫C(jī)械手的運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。有時(shí)為了增加機(jī)械手的通用性，我們可以增加手腕部，使其具有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(2)、豎直下降——小臂升降機(jī)構(gòu)下行30mm，使手部夾持機(jī)構(gòu)到達(dá)與刀柄水平的位置。當(dāng)機(jī)械手完成換刀動(dòng)作后，刀架上的推爪把刀具從從刀架的一端推向另一端，到此，就將機(jī)械手的整個(gè)換刀動(dòng)作完成。液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1) 能夠輸出較大的力和力矩，同時(shí)能夠快速響應(yīng)，定位精度比較高。(3)與液壓控制系統(tǒng)相比，其工作壓力比較低。定位精度高，可與主機(jī)嚴(yán)格同步。電位器觸頭由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的偏轉(zhuǎn)方向以及角位移和角速度由數(shù)字控制裝置發(fā)出的脈沖數(shù)和脈沖頻率控制。根據(jù)模擬換刀機(jī)械手的動(dòng)作要求，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中氣缸的運(yùn)動(dòng)方式主要有兩種：(1)直線運(yùn)動(dòng)(缸體固定，活塞桿作直線運(yùn)動(dòng))；(2)擺動(dòng)(缸體固定，活塞桿擺動(dòng))?，F(xiàn)假定以右側(cè)轉(zhuǎn)換器為例考察其動(dòng)作原理，當(dāng)桿件在偏差信號(hào)作用上偏離中向平衡位置移向右側(cè)轉(zhuǎn)換器，由于擋板與噴嘴間隙減小，則隨著噴嘴背壓腔內(nèi)壓力升高，A腔壓力升高，使帶有噴嘴的閥座右移，把菌狀提動(dòng)閥推向右方，使D腔菌狀閥閥口開(kāi)大，而C腔的小菌狀提動(dòng)閥閥口關(guān)閉，這樣，由進(jìn)氣口流入的控制氣流經(jīng)過(guò)節(jié)流閥調(diào)節(jié)針閥流向氣壓缸，驅(qū)動(dòng)活塞桿工作；與此同時(shí)，相反一側(cè)的左轉(zhuǎn)換器(各腔符合同右側(cè)，只是符號(hào)右上腳打“ˊ”來(lái)表示左側(cè)，以下同)，由于桿件端部的擋板與噴嘴間的間隙增加，造成左噴嘴背壓腔壓力降低，而使左側(cè)帶噴嘴的閥座在Cˊ腔(與右側(cè)C腔相對(duì)應(yīng))壓力作用下向右移動(dòng)，菌狀提動(dòng)閥在左側(cè)彈簧力作用下使左轉(zhuǎn)換器Dˊ腔的閥關(guān)小，而Cˊ腔的閥開(kāi)大，則氣缸左端與排氣孔相通，壓力下降，實(shí)現(xiàn)活塞桿向消除偏差信號(hào)方向移動(dòng)(即活塞左向移動(dòng))：偏差信號(hào)為零時(shí)，左右側(cè)兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出相等，這樣氣缸活塞停止在新的相對(duì)平衡位置上。下面分別對(duì)各驅(qū)動(dòng)元件進(jìn)行計(jì)算與選擇，并設(shè)計(jì)機(jī)械連接件與導(dǎo)向裝置。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。當(dāng)活塞桿輸出推力克服載荷做功時(shí) （31）式中：D—?dú)飧變?nèi)徑(m)—活塞上的推力(或稱(chēng)工作載荷)(N)p—初選的工作壓力(Pa)，一般為P=?—總機(jī)械效率，當(dāng)氣缸動(dòng)態(tài)性能要求工作顴率高時(shí)，取?=～。其主要尺寸的確定如下：A、缸徑D的計(jì)算：取d/D=，依據(jù)公式(33)取P=，?=，即B、耗氣量計(jì)算缸徑D=20mm，行程s=30mm，時(shí)間t=，依據(jù)公式(34)，得：C、驗(yàn)算輸出力設(shè)，當(dāng)P= Mpa時(shí)，該氣缸的推力為102N，而拉力為80N，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際需要的15N緩沖該氣缸終端位置的沖擊能量為：設(shè)，當(dāng)P=，所以安全。本機(jī)械手臂采用齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸。同時(shí)，機(jī)械手本身重心偏離立柱軸線對(duì)擺動(dòng)氣缸轉(zhuǎn)動(dòng)軸產(chǎn)生傾覆力矩。易操作性PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。機(jī)械手移動(dòng)刀具通過(guò)PLC平控制，可以實(shí)現(xiàn)這6個(gè)過(guò)程全自動(dòng)依次運(yùn)行。 ④ 機(jī)械手開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到最上端。正常停車(chē)時(shí)，要求機(jī)械手回到初始位置時(shí)才能停車(chē)。在課題的研究和開(kāi)發(fā)階段，我得到了機(jī)械基礎(chǔ)學(xué)部老師的大力支持和幫助，在此一并向他們表示衷心的感謝。薩思特里著,1998[20][M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1997[21]：華南理工大學(xué)出版社，1991[22]SMC(中國(guó))(第2版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[23]：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006[24]熊有倫. ：機(jī)械工業(yè)出版社，1993[25] 天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1980.[26] 孟繁華. ：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1989.[27] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第5卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.[28]Shuster M survey of attitude representation [J].A stronauti 1993[29]：江南大學(xué)，2008[30]、分析及控制的研究[D].上海：東華大學(xué)，2006[31] 數(shù)控技術(shù) 李斌 李曦 ：華中科技大學(xué)出版社，2010年4月皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)學(xué)院：機(jī)械與電子工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名武金鵬學(xué)號(hào)2009011644畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：自動(dòng)換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及PLC控制研究畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容：⒈掌握三菱FX系列PLC的使用與編程；⒉掌握自動(dòng)換刀機(jī)械手工作原理； ⒊設(shè)計(jì)基于三菱FX系列PLC的自動(dòng)換刀機(jī)械手控制系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相應(yīng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)）。氣動(dòng)機(jī)械手由感知部分、控制部分、主機(jī)部分和執(zhí)行部分四個(gè)方面組成。從“七五”科技攻關(guān)及實(shí)施 863 計(jì)劃開(kāi)始，經(jīng)過(guò) 20 多年的研制和應(yīng)用，目前在工業(yè)機(jī)械手的一些機(jī)種方面，如噴漆機(jī)械手、焊接機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手和特種機(jī)械手都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，基本掌握了工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)制造技術(shù)和機(jī)械手應(yīng)用中單元和生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，有了一支具有一定技術(shù)水平的科技團(tuán)隊(duì)。國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更，如位置發(fā)生稍些偏差時(shí)，即能更正，并自行檢測(cè)。而目前我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開(kāi)發(fā)直接影響到我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。目前，在國(guó)內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)中圓棒料的搬運(yùn)擺放仍由人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。課題研究?jī)?nèi)容：工業(yè)機(jī)械手是一種以手部動(dòng)作為主的機(jī)械手系統(tǒng)。課題研究計(jì)劃：查找資料掌握三菱FX系列PLC相關(guān)知識(shí)；設(shè)計(jì)繪制主電路和PLC控制電路圖；繪制相應(yīng)的零件圖與裝配圖；設(shè)計(jì)相應(yīng)PLC梯形圖；上機(jī)調(diào)試；撰寫(xiě)相應(yīng)畢業(yè)論文，整理相關(guān)圖紙；制作答辯PPT。 5月初回學(xué)校完成論文的撰寫(xiě)，并準(zhǔn)備論文答辯。 指導(dǎo)教師評(píng)定等級(jí)指導(dǎo)教師簽字：2013年6月5日皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱教師意見(jiàn)表系別：機(jī)械與電子工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：自動(dòng)換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及PLC控制研究學(xué)生姓名武金鵬學(xué) 號(hào)2009011644評(píng)閱教師杜成濤職 稱(chēng)講師評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)：該論文按論文設(shè)計(jì)方案和指導(dǎo)教師的修改意見(jiàn)完成了論文撰寫(xiě)，該論文立論正確、設(shè)計(jì)合理，層次較清晰；摘要簡(jiǎn)練完整，論文結(jié)構(gòu)相應(yīng)符合要求；文理較通順，用語(yǔ)基本符合規(guī)范，邏輯性較強(qiáng)。 評(píng)閱教師評(píng)定等級(jí)評(píng)閱教師簽字：2013年6月5日備注：皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄表（小組答辯）系別：機(jī)械與電子工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：自動(dòng)換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及PLC控制研究學(xué)生姓名武金鵬學(xué) 號(hào)2009011644指導(dǎo)教師翁志剛職 稱(chēng)講師答辯小組成員簽字：答辯記錄：杜成濤老師：如何判斷機(jī)械手已經(jīng)將刀具夾緊？答：應(yīng)采用壓力傳感器來(lái)檢測(cè)機(jī)械手是否將刀具夾緊，而不是用限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在論文答辯過(guò)程中，能簡(jiǎn)明扼要、重點(diǎn)突出地闡述所撰寫(xiě)論文的研究背景和科學(xué)意義、主要結(jié)論和創(chuàng)新工作，對(duì)答辯小組提出的問(wèn)題能準(zhǔn)確回答，概念清晰，思維敏捷，邏輯性強(qiáng)。翁志剛老師：為什么機(jī)械手采用氣壓驅(qū)動(dòng)而不是液壓驅(qū)動(dòng)？答：因?yàn)椴捎脷鈮候?qū)動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣體選取方便，并且干凈環(huán)保。但缺乏一些必要的計(jì)算過(guò)程，引用他人結(jié)論、設(shè)計(jì)時(shí)并未詳細(xì)注明其出去。該生查閱文獻(xiàn)資料能力較強(qiáng)，能較為全面收集關(guān)于自動(dòng)換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)的資料，寫(xiě)作過(guò)程中能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，全面分析該設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，綜合運(yùn)用知識(shí)能力較強(qiáng)。2013年1～2月：進(jìn)行自動(dòng)換刀機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)的原理設(shè)計(jì)。文章采用模塊化設(shè)計(jì)思路，將機(jī)械手分為若干個(gè)模塊，并對(duì)各個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后把這些模塊拼裝起來(lái)組成機(jī)械手，可滿(mǎn)足不同工作條件的需要，對(duì)各執(zhí)行元件了分別進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手也越來(lái)越多的地被應(yīng)用。課題研究目的：工業(yè)機(jī)械手技術(shù)是近年來(lái)新技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，是以微電子技術(shù)為主導(dǎo)的多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)交叉、融合而成的一種綜合性的高新技術(shù)。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。為了促進(jìn)國(guó)內(nèi)機(jī)械手工業(yè)的發(fā)展，必須在以市場(chǎng)需求的前提下，國(guó)家在政策上給以指導(dǎo)和鼓勵(lì)。隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，氣動(dòng)技術(shù)會(huì)逐漸展現(xiàn)小型化、集成化；組合化、智能化；精密化；高速化；無(wú)油、無(wú)味、無(wú)菌化；高壽命、高可靠性和自診斷功能；節(jié)能、低功耗；機(jī)電一體化；滿(mǎn)足某些行業(yè)的特殊要求；應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料；標(biāo)準(zhǔn)化；安全性等的特點(diǎn)。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）要求及應(yīng)完成的工作：⒈查找資料掌握三菱FX系列PLC相關(guān)知識(shí)；⒉設(shè)計(jì)繪制主電路和PLC控制電路圖；⒊繪制相應(yīng)的零件圖與裝配圖；⒋設(shè)計(jì)相應(yīng)PLC梯形圖；⒌上機(jī)調(diào)試；⒍撰寫(xiě)相應(yīng)畢業(yè)論文，整理相關(guān)圖紙⒎制作答辯PPT。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到不懂的地方，我也經(jīng)常與同事、同學(xué)進(jìn)行討論，解決難題。重新啟動(dòng)后，由于急停時(shí)機(jī)械手位置的不確定性，要進(jìn)行復(fù)位工作。 ⑥ 右移完成后，機(jī)械手開(kāi)始右轉(zhuǎn)，直到右轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)到信號(hào)。(2)復(fù)位工作控制原理如下： ① 機(jī)械手首先上移，直到運(yùn)動(dòng)到最上端。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程出錯(cuò)率大大降低。該連接組件主要由四個(gè)部分組成：雙向推力球軸承、底座、轉(zhuǎn)臺(tái)和扣罩，如圖36所示，采用雙向推力球軸承可以方便地將軸承內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)臺(tái)連接，外環(huán)用扣罩固定在底座上。對(duì)其結(jié)構(gòu)的要求是剛性好、占地面積小、操作維修方便和造型美觀。其主要尺寸的確定如下：（1)缸徑D的計(jì)算取d/D=，依據(jù)公式(33)，取P=，?=，即(2)耗氣量計(jì)算水平缸缸徑D=32mm，行程S=70mm。氣缸動(dòng)態(tài)性能要求一般，工作頻率較低時(shí)，～。對(duì)手臂結(jié)構(gòu)的要求：一是重量盡量輕，以達(dá)到動(dòng)作靈活、運(yùn)動(dòng)速度高、節(jié)約材料和動(dòng)力，同時(shí)減少運(yùn)動(dòng)的沖擊；二是要有足夠的剛度，以保證運(yùn)動(dòng)精度和定位精度。(2) 手指應(yīng)具有一定的張開(kāi)范圍，以便于抓取工件。它的作用是根據(jù)偏差信號(hào)大小