【正文】 .............................5 具體設(shè)計采用方案 ..................................................5 機械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ...............................................6 機械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求 .........................................6 設(shè)計具體采用方案 .................................................7 機械手手臂 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...............................................7 機械手手臂的設(shè)計要求 ..............................................7 設(shè)計具體采用方案 ..................................................8 機械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................9 機器人手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求 ..........................................9 設(shè)計具體采用方案 .................................................10 機械手末端執(zhí)行器（手爪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................11 機械手末端執(zhí)行器的設(shè)計要求 .......................................11 機器人夾持器的運動和驅(qū)動方式 .....................................12 機器人夾持器的典型結(jié)構(gòu) ...........................................13 設(shè)計具體采用方案 .................................................13 機械手的機械傳動機構(gòu)的設(shè)計 .........................................14 工業(yè)機器人傳動機構(gòu)設(shè)計 ...........................................14 工業(yè)機器人常用的傳動機構(gòu)形式 .....................................15 設(shè)計具體采用方案 .................................................19 但各單位一般根據(jù)期刊的主管單位的級別來對期刊劃為省級期刊和國家級期刊。一般來說，學(xué)術(shù)論文具有論證色彩，或具有論辯色彩。 4) 著錄參考文獻有利于節(jié)省論文篇幅。所有引用別人的觀點或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出處或加以注釋。 1基于 PLC 對機械手的控制系統(tǒng)進行了深入細致的設(shè)計，通過對機械手作業(yè)的工藝過程和控制要求的分析，設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件電路，同時編制了機械手的控制程序。偽注、偽造、篡改文獻和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致謝一項科研成果或技術(shù)創(chuàng)新 ,往往不是獨自一人可以完成的 ,還需要各方面的人力 ,財力 ,物力的支持和幫助 .因此 ,在許多論文的末尾都列有 致謝 1) 著錄參考文獻可以反映論文作者的科學(xué)態(tài)度和論文具有真實、廣泛的科學(xué)依據(jù)，也反映出該論文的起點和深度?！保ㄋ沟俜? 核心期刊審核時間一般為 4個月，須經(jīng)過初審、復(fù)審、終審三道程序。 Abstract Integrate the knowledge of the past four years’ of undergraduate course of Machine, discuss and analysis the each part and function of manipulator。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。而目前我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工 程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。 D．關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計；柔性仿形噴涂機器人開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)； E．焊接、搬運、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機器人產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研 究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。 2 機械手設(shè)計方案的論證 機械手的總體設(shè)計 機械手總體結(jié)構(gòu)的類型 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式主要有 直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。 直角坐標(biāo)機器人的工作空間為一空間長方體。其工作空間是一個類球形的空間。 圖 21 四種機器人坐標(biāo)形式 設(shè)計具體采用方案 圖 22 具體到本設(shè)計，因為設(shè) 計要求搬運的加工工件的質(zhì)量達在設(shè)計機器人腰座結(jié)構(gòu)時，要注意以下設(shè)計原則： ，以保證機器人在工作時整體安裝的穩(wěn)定性。腰部與機器人手臂的聯(lián)結(jié)要有可靠的定位基準(zhǔn)面，以保證各關(guān)節(jié)的相互位置精度。 16但機器人手臂末端工作空間并沒有考慮機器人手腕的空間姿態(tài)要求，如果對機器人手腕的姿態(tài)提出具體的要求，則其手臂末端可實現(xiàn)的空間要小于上述沒有考慮手腕姿態(tài)的工作空間。因此，各關(guān)節(jié)都應(yīng)有工作可靠、便于調(diào)整的軸承間隙調(diào)整 機構(gòu)。考慮到搬運工件的重量較大，考慮加工工件的質(zhì)量達 30KG，屬中型重量，同時考慮到機械手的動態(tài)性能及運動的穩(wěn)定性，安全性，對手臂的剛度有較高的要求。通過增設(shè)導(dǎo)桿，能顯著提高機械手的運動剛度和穩(wěn)定性，比較好的解決了結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性的問題。一般的機器人手腕的自由度數(shù)為 2 至 3 個，有的需要更多的自由度，而有的機器人手腕不需要自由度，僅憑受臂和腰部的運動就能實現(xiàn)作業(yè)要求的任務(wù)。 ，以保證力與運動的傳遞。機器人末端執(zhí)行器的種類很多，以適應(yīng)機器人的不同作業(yè)及操作要求。一個新的末端執(zhí)行器的出現(xiàn)，就可以增加一種機器人新的應(yīng)用場所。因為這種萬能的執(zhí)行器的 結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價昂貴。一般工業(yè)機器人手爪，多為雙指手爪。但是，這種驅(qū)動方式不能用于有防爆要求的條件下，因為電機有可能產(chǎn)生火花和發(fā)熱。通常與彈簧聯(lián)合使用。 25 在設(shè)計機器人的傳動機構(gòu)時要注意以下問題： ，要求機器人各運動部件的重量要輕，慣量要小。 ，機械零件產(chǎn)生共振時，系統(tǒng)的阻尼越大，最大振幅就越小，且衰減越快；但大阻尼也會使系統(tǒng)的失動量和反轉(zhuǎn)誤差增大，穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低。故齒輪傳動系統(tǒng)要有足夠的剛度，還要求其轉(zhuǎn)動慣量盡量小，以便在獲得同一加速度時所需的轉(zhuǎn)矩小，即在同一驅(qū)動功率時，其加速度響應(yīng)最大。 則四級齒輪傳動系統(tǒng)的各級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差（ 1?? 、 2?? 、 ...、8?? ）換算到末級輸出軸上的總轉(zhuǎn)角 誤差為 84 7643 54432 321m a x ????????? ????????????????? iiiiiii （ 22） 由此可知總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最末級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小。 （ 3） 對于提高傳動精度和減小回程誤差為主的傳動齒輪系統(tǒng)，按總轉(zhuǎn)角誤差最小原則；對于增速傳動，由于增速時容易破壞傳動齒輪系工作的平穩(wěn)性，應(yīng)在開始幾級就增速，并且要求每級增速比最好大于 1:3，以有利于增加輪系的剛度，減小傳動誤差。螺旋傳動有傳遞能量為主在選用滾珠絲杠要考慮以下幾項指標(biāo)： （ 1）滾珠絲杠的精度等級； （ 2）滾珠絲杠的傳動間隙允許值和預(yù)加載荷的期望值； （ 3）載荷條件（靜、動載荷）以及載荷允許值； （ 4）滾珠絲杠的工作壽命； （ 5）滾珠絲杠的臨界轉(zhuǎn)速； （ 6）滾珠絲杠的剛度； 減小滾珠絲杠空回行程的方法，多是采用雙螺母結(jié)構(gòu)，使螺母與絲杠之間有一定的預(yù)加載荷。其主要缺點是安裝精度要求高、中心距要求嚴(yán)格，同時具有一定的蠕變性。 32這三類基本驅(qū)動系統(tǒng)的主要特點如下。但是因難于實現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機器人中，如在上、下料和沖壓機器人中應(yīng)用較多。一般情況下： （包括上下料）使用的有限點位控制的程序控制機器人，重負(fù)荷的選擇液壓驅(qū)動系統(tǒng)，中 等負(fù)荷的可選電機驅(qū)動系統(tǒng)，輕負(fù)荷的可選氣動驅(qū)動系統(tǒng)。 機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)自 1962 年在世界上第一臺機器人中應(yīng)用到現(xiàn)在，已在工業(yè)機器人中獲得了廣泛的應(yīng)用。 這類機器人屬非伺服控制的機器人，在只有簡單搬運作業(yè)功能的機器人中，常常采用簡易的邏輯控制裝置或可編程控制器對其電 液轉(zhuǎn)換和功率放大元件有電 液伺服閥，電 液比例閥，電 液脈沖閥等。它可安裝在機器人手臂和手腕的關(guān)節(jié)上，實現(xiàn)直接驅(qū)動。在易燃、易爆的場合下可采用氣動邏輯元件組成控制裝置。不論是由壓縮空氣站供氣還是用單獨的氣源，氣動三聯(lián)件是必備的。氣缸的內(nèi)徑，行程大小可根據(jù)對機器人的運動分析和動力分析進行計算。對于小流量的電磁氣閥，吸合關(guān)閉時間較小，停點的步長也要相應(yīng)縮短。 機器人電動驅(qū)動系統(tǒng) 這些年來，針對機器人，數(shù)控機床 等自動機械而開發(fā)的各種類型的伺服電動機及伺服驅(qū)動器的大量出現(xiàn)，為機器人驅(qū)動系統(tǒng)的更新創(chuàng)造了條件。 機器人的驅(qū)動系統(tǒng)電機的選擇要根據(jù)機器人的用途、功能、結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合各類電機自身的特點 、性能、結(jié)構(gòu)特點以及性能價格比等綜合考慮進行。其電源電壓為固定不變值，由大功率三極管作為開關(guān)元件，以固定的開關(guān)頻率動作，但其脈沖寬度可以隨電路控制而改變，改變了脈沖寬度也就可以改變加在電機電樞兩端的平均電 脈沖發(fā)生器可以按照起、制動及調(diào)速要求改變頻率、以控制步進電機。高電壓加入的時間長短由控制電路來實現(xiàn)。關(guān)節(jié)機器人手臂一般都需要平衡裝置，以減小驅(qū)動器的負(fù)荷， 同時縮短啟動時間。用于配重平衡、彈簧平衡滿足不了工作要求的場合。 徑向柱塞馬達 轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出轉(zhuǎn)矩大 低速大轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運動 本設(shè)計因為機械手的形式為圓柱坐標(biāo)形式，具有 3 個自由度，一個轉(zhuǎn)動，兩個移動自由度。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者結(jié)合的容積節(jié)流調(diào) 速。一般泵的入口要裝粗濾油器，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)要求，通過精 濾油器再次過濾。 其中，泵由三相交流異步電動機 M 拖動；考慮到手爪的工作要求輕緩抓取、迅速松開，系統(tǒng)采用了節(jié)流效果不等的兩個調(diào)速閥。 50 另外，由于機械手垂直升降缸在工作時其下降方向與負(fù)荷重力作用方向一致，下降時有使運動速度加快的趨勢，為使運動過根據(jù)液壓設(shè)備所處的環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 因此，機械手的水平手臂和垂直手臂都采用單活塞桿液壓缸，來實現(xiàn)直線往復(fù)運動。若實際工作中平衡結(jié)果不滿足，則設(shè)置彈簧平衡機構(gòu)進行平衡。一般在機器人手臂的不平衡力矩比較小的情況下采用這種平衡機構(gòu)。機械手腰部的旋轉(zhuǎn)運動需要一定的定位控制精度，故采用步它的作用是把脈沖發(fā)生器送來的一系列脈沖信號按照一定的循環(huán)規(guī)律依次分配給各繞組，以使步進 電機按著一定的規(guī)律運動。 壓，從而改變了電機的轉(zhuǎn)速。有關(guān)各類驅(qū)動電動機主要特點及性能、結(jié)構(gòu)特點、用途及使用范圍、適用的驅(qū)動器見表 21： 表 21 名 稱 主要特點及性能 結(jié)構(gòu)特點 用途及使用范圍 驅(qū)動器 39為增加定位點數(shù)，除采用多位置氣缸外 可采用制動的方法還有：反壓制動，制動裝置制動。無接觸感應(yīng)式氣缸目前在氣動系統(tǒng)中已獲得廣泛的應(yīng)用，這種氣缸在活塞上裝有永久磁鐵的磁環(huán)，通過磁感應(yīng)，使在氣缸外面安裝的非接觸 磁性接近 氣動閥的種類很多，在工業(yè)機器人的氣動驅(qū)動系統(tǒng)中，常用的閥件有電磁氣閥、節(jié)流調(diào)速閥、減壓閥等。 由總壓縮空氣站提供。 機器人氣動驅(qū)動系統(tǒng) 氣動機器人采用壓縮空氣為動力源，一般從工廠的壓縮空氣站引到機器人作業(yè)位置，也可以單獨建立小型氣源系統(tǒng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，電液伺服馬達和電 液伺服液壓 缸可以是分離式，也可以是組合成為一體。 機器人實現(xiàn)有限點位的控制。 液壓系統(tǒng)在機器人中所起的作用是通過電 液轉(zhuǎn)換元件把控制信號進行功率放大，對液壓動力機構(gòu)進行方向、位置、和速度的控制，進而控制機器人手臂按給定的運動規(guī)律動作。 34這類驅(qū)動系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換，使用方便，噪聲較低，控制靈活。適合于在承載能力大，慣量大以及在防火防爆的環(huán)境中工作的機器人。故不需要中間傳動機構(gòu)，這既簡化了結(jié)構(gòu)，同時又提高了精度。 鋼帶傳動的特點是鋼帶與帶輪間接觸面積大，是無間隙傳動、摩擦阻力大，無滑動，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、運行可靠、噪聲低，驅(qū)動力矩大、壽命長，鋼帶無蠕變、傳動效率高。但是預(yù)加載荷會使