【正文】 ...................................... 6 3 機(jī)械手臂的模擬仿真運動 ................................................... 7 ADAMS仿真軟件功能簡介 ................................................. 7 UG建立實體模型并導(dǎo)入 ADAMS ........................................ 7 運動過程仿真 .......................................................... 7 運動仿真參數(shù)分析 ..................................................... 11 4 氣動回路設(shè)計 ............................................................ 18 通過對運動狀態(tài)的模擬設(shè)計相應(yīng)的氣動回路 ............................... 18 對氣壓傳動系統(tǒng)的分析 ................................................ 19 氣源的處理 ...................................................... 19 壓縮空氣驅(qū)動氣缸活塞桿運動過程 .................................. 20 5 氣動元件的選型 .......................................................... 21 對運動氣缸的選型 .................................................... 21 對 A缸的選取 .................................................... 21 氣動指揮機(jī)械手臂設(shè)計 IV 對 B缸的選取 .................................................... 21 對 C缸的選取 .................................................... 22 對 D缸的選取 .................................................... 23 對 E缸的選取 .................................................... 23 對電磁換向閥進(jìn)行選型 ................................................ 23 對氣壓的要求 ........................................................ 24 對氣動三聯(lián)件的選擇 ................................................... 24 單向節(jié)流閥的選擇 ..................................................... 25 減壓閥的選擇 ......................................................... 26 安全閥的選擇 ........................................................ 26 6 指揮機(jī)械手臂控制部分設(shè)計 ................................................ 28 PLC型號的選擇 ....................................................... 28 初始位置程序的編寫 .................................................. 28 機(jī)械手臂的指揮動作循環(huán)程序 .......................................... 29 機(jī)械手臂肩部的轉(zhuǎn)動 .............................................. 29 機(jī)械手臂大臂、肘部、腕部的轉(zhuǎn)動 ................................... 30 外接電路驅(qū)動電磁換向閥 ............................................... 34 恢復(fù)初始位置控制 ..................................................... 35 ............................................. 36 7 總結(jié) .................................................................... 37 參考文獻(xiàn) .................................................................. 38 致謝 ...................................................................... 39 氣動指揮機(jī)械手臂設(shè)計 1 1 前言 機(jī)械手的發(fā)展史 機(jī)械手首先是從美國開始研制的。 1962 年美國機(jī)械制造公司也實驗成功一種叫 Vewrsatran 機(jī)械手。自 1969 年從美國引進(jìn)兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手的研究。 現(xiàn)代研究趨勢 目前國際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)械手共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。 (5) 機(jī)械手遙控及監(jiān)控技術(shù)，半自主和自主技術(shù)，多個機(jī)械手和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)械手遙控系統(tǒng)，在有延時的情況下，建立預(yù)先顯示 從而 進(jìn)行遙控等。改革開放以來，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前基本掌握了機(jī)械手的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng) 的 硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃 等 技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)械手關(guān)鍵元器件，開發(fā)出了噴漆、弧焊、裝配、搬運等機(jī)械手。每一支 動作靈敏的 機(jī)械手，都是一個知識密集和技術(shù)密集的高科技機(jī)電一體化產(chǎn)品。 氣動指揮機(jī)械手臂設(shè)計 5 機(jī)械手臂的工作速度 機(jī)械手的工作速度對于模擬人的指揮是至關(guān)重要的，這一過程 同樣也需要事先用軟件進(jìn)行模擬 ， 從而 才能真正的對機(jī)械手臂的各個關(guān)節(jié) 的 運動速度進(jìn)行設(shè)定。與氣壓驅(qū)動相近還有液壓驅(qū)動，氣壓傳動與液壓傳動相比，氣壓驅(qū)動有如下特點： (1) 壓縮空氣黏度小， 比較 容易達(dá)到高速（ 1m/s）； (2) 可 用工廠集中的空氣壓縮機(jī)站供氣，不必添加動力設(shè)備； (3) 空氣介質(zhì)對環(huán)境無污染，使用安全，可直接應(yīng)用于高溫作業(yè)； (4) 氣動元件工作壓力低，故制造成本 也比液壓元件低； (5) 不足之處是，壓縮空氣常用壓力為 ~，若要獲得較大的力，其 外型 結(jié)構(gòu)就要相對增大； (6) 空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性 較 差，速度控制困難，要達(dá)到準(zhǔn)確的位置控制比較 困難； (7) 壓縮空氣的 水分 問題是一個很重要的問題，處理不當(dāng)會使剛類零件生銹，導(dǎo)致機(jī)器人失靈。在模型的建立完成后，對各驅(qū)動的參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，并選擇最佳方案。 氣動指揮機(jī)械手臂設(shè)計 11 運動仿真參數(shù)分析 在對某一數(shù)據(jù)采集后，進(jìn)入 PostProcess 模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如圖（ 3— 3） ~圖（ 3— 10）所示。 圖 3— 8 C 缸速度曲線 C 的速度 是 肘部 的旋轉(zhuǎn) 速度 。 然后 通過軟件對指揮棒末端的位移、速度、加速度隨時間的變化曲線進(jìn)行繪制，從而大體了解其運動規(guī)律。各氣缸所對應(yīng)的運動部分是： A 缸對應(yīng)的是 O1 處的轉(zhuǎn)動。接下來壓縮空氣進(jìn)入過濾器，在通過過濾器時壓縮空氣被進(jìn)一步的被干燥和凈化過濾。 型號 a b c d1 d2 d3 d4 e f n 6M QGB1—75 20 15 Ф 17 Ф 30 110 70 13 16 6 M8 深12 氣動指揮機(jī)械手臂設(shè)計 22 圖 5— 2 B 缸裝配 圖 表 5— 2 氣缸 B 基本尺寸 通過以上數(shù)據(jù)知， B 缸耗壓縮空氣量 Q壓 =103 *A*s*n= /min 對 C 缸的選取 通過模擬試驗， C 處的氣缸行程 為 41mm，氣缸的外形尺寸如圖（ 5— 3）和表 （ 5— 3）所示。 圖 5— 6 單向節(jié)流閥 裝配圖 氣動指揮機(jī)械手臂設(shè)計 26 表 5— 7 外型尺寸 減壓閥的選擇 同樣通過工作壓力和公稱通徑選擇， 選擇減壓閥的 型號為 QP1 06— 01 5— P，它的主要技術(shù)參數(shù)如表（ 5— 8）其外形及安裝尺寸如圖（ 5— 7）和表（ 5— 9） 表 5— 8 減壓閥主要技術(shù)參數(shù) 型號 最 高 工作壓力/MPa 保 證 耐壓力 /MPa 使用溫度 范 圍/0C 調(diào)壓范圍/MPa 公稱通徑/mm 接口螺紋 額定流量/ QP1 1 5~60 ~ 6 G1/4 800 圖 5— 7 減壓閥裝配圖 表 5— 9 減壓閥基本尺寸 安全閥的選擇 安全閥 選擇 PQ— L10 型，它的 主要技術(shù)參數(shù)如表（ 5— 10），外形和安裝尺寸如圖（ 5— 8）和表（ 5— 11）。如圖（ 6— 8） 所示， 氣動指揮機(jī)械手臂設(shè)計 35 圖 6— 8 外接電路驅(qū)動電磁換向閥 恢復(fù)初始位置控制 當(dāng)想要停止運行循環(huán)動作時， 只需按下 SB2 便可停止機(jī)械手臂的運動，但此時手臂處在運動 過程 中的任意位置，為 方便 下次的重新啟動，我們需對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，此時按下 SB13不放，所有氣缸同時縮 回，當(dāng)所有氣缸恢復(fù)到初始位置時，安全閥自動卸荷，此時松開 SB13即可。 *老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、平易近人，無論在思想上還是在學(xué)術(shù)上，都對我有很大的影響