【正文】 降、放松、右移、手腕、手臂右轉(zhuǎn)各個動作。 輸入信號 位置檢測信號：下 限、上限、左限、右限、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)（手腕、手臂回轉(zhuǎn)）。 工業(yè)機械手設(shè)計 42 167。 調(diào)壓回路 液壓系統(tǒng)的壓力必須與負(fù)載相適應(yīng)，以節(jié)約動力消耗和減少發(fā)熱，本機械手采用雙聯(lián)定 量泵供油，用溢流閥來調(diào)定壓力，使系統(tǒng)在恒定的壓力下工作，下圖所示的為調(diào)壓回路圖： 緩沖回路 手臂伸縮液壓缸中和立柱伸縮缸中流量較大，進油壓力也較大，故在定位前采用二位二通電磁閥換接可調(diào)節(jié)流閥以實現(xiàn)減速緩沖的目的，（因為二位二通電磁閥只使用于低負(fù)荷，速度低于 300mm/s 的機械手）。 一般地講，泵的工作壓力 sp 可按負(fù)載壓力 cp 增加一個百分比（ 10%~30%）來選取。 對外泄露要求特別嚴(yán)的場合，在密封圈之間可配泄露回油口，防止泄露油外流。 （ 3）低摩擦系數(shù)，根據(jù)導(dǎo)向環(huán)材料的不同，摩擦系數(shù)為：聚四氟乙烯f 半干）(? （ 4）能夠刮掉雜質(zhì)，防止雜質(zhì)嵌入密封圈。 1活塞桿強度計算 此夾緊缸為短行程型，主要須驗算活塞桿壓縮或拉伸強度： d6102 ?? s sFn?? =2 411869 ?? ? = F— 液壓缸的最大推力（ N）； ? — 材料的屈服極限（ Mpa） 。 缸筒的材料 缸筒材料，一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，對焊 接的缸筒，還要求有良好的焊接性能，根據(jù)液壓缸參數(shù)，用途等，可用以下各種材料： 碳素鋼： 30， 35， 45 號等； 鑄鋼： ZG35， ZG45； 不銹鋼： Gr18Ni9. 缸筒毛坯：普遍采用冷拔或熱扎無縫鋼管，國際市場上已有內(nèi)圓經(jīng)研磨，外圓精度加工，只要按所要求的長度切割的無縫鋼管供應(yīng)，此外，較厚壁毛坯仍用鑄件和鍛件，或用厚鋼板卷成筒形，焊接后退火，焊縫須用 X 光或磁力探傷。 工業(yè)機械手設(shè)計 34 （ 2）活塞桿直徑 =? 80=40（ mm） (3)臂厚 ? 的確定 mmDP P ][2 ?? ???? ?? 取 ? =8mm P — 試驗壓力； D— 液壓缸直徑； [? ]— 缸體材料的許用應(yīng)力。 （ 4） 有幾何機構(gòu)的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊上法蘭或管接頭后不致于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。最大正應(yīng)力為 2 212m a x 4 )()(3 ??? ppdDWT ????=22204 )60170(3 ? ?? =55Mpa T— 葉片根部所受彎矩； W— 葉片根部抗彎截面系數(shù)； D— 缸體內(nèi)徑（ m）； d— 葉片安裝軸外徑（ m）； 1p — 進口壓力（ Mpa） 。、 （ 5）在動態(tài)品質(zhì)要求高的液壓伺服系統(tǒng)（如雷達、聲納等）里面，可選擇葉片式。但設(shè)計時，如果葉片軸外徑和缸體內(nèi)徑足夠大，止擋和葉片厚度所占角度又盡可能地小，則葉片式做成略大于 0310 也是可能的。 六、液壓缸的進出油口，可布置在端蓋或缸筒上，此夾緊缸布置在缸筒上，參照國際標(biāo)準(zhǔn)： 進出油口尺寸 M10? 1mm。 （ 1）結(jié)構(gòu)型式 典型結(jié)構(gòu)型式有端蓋式和插件式兩類。 導(dǎo)向環(huán)的主要優(yōu)點： 低泄露?；钊叽?d=40mm. 三、活塞桿 （ 1）桿體 采用實心桿，制造工藝較簡單。 工業(yè)機械手設(shè)計 24 D=)()( 4 21 2221 pppdPP Rm ??? ?? = )( 1 9 1 04 26 ???? ? d? = 所以 D 取 40mm。 33 手臂伸縮部分 一、缸筒 主要技術(shù)要求 （ 1） 有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)試驗壓力而不致產(chǎn)生永久變形。一般取 K=1； 1～ Mm─腕部轉(zhuǎn)動支撐出的摩擦力矩。多數(shù)情況下腕部具有兩個自由度回轉(zhuǎn)和上下俯仰或左右擺動二者之一有時為了滿足特殊要求腕部還具有直線移動自由度。 （ 2）導(dǎo)向套受力情況 負(fù)載力矩 mNLFM ??????? )310(10 NLmkF gd 2 6 ??? dF — 導(dǎo)向套承受的載荷； gL — 活塞至導(dǎo)向套間距； 0M — 外力作用下活塞上的力矩； 1F — 作用于活塞桿上的偏心載荷； L— 載荷作用的偏心力矩。 六、導(dǎo)向套 活塞桿導(dǎo)向套在液壓裝在液壓缸有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿側(cè)腔的密封性，外側(cè)裝有防空網(wǎng)以防止活塞桿在內(nèi)縮時把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置區(qū)，以致?lián)p壞密封裝置。并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力。材料的選用：有導(dǎo)向環(huán)活塞，用碳素鋼 20 號， 30 號及 45 號。 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校機械工程系 17 （ 3） 內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能夠長期工作而磨損少，有較高的幾何精度，足以保證活塞密封性。 選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 含碳量 ,~ ???cw用于承受沖擊載荷。 工業(yè)機械手設(shè)計 14 167。這種機械手可以在以臂部最大伸展長度為半徑的球體空間范圍類任意抓取物體，靈活性大。這種機械手與直角坐標(biāo)式機械手相比。表 7—1 中列出了工業(yè)機械手放松運動 的常用簡化符號。目前大多數(shù)機械手都采用這種控制方式。 按用途分 機械手分為專用機械手和通用機械手。液壓驅(qū)動系統(tǒng)主要由油泵、油缸、油壓閥及管路組成；氣壓驅(qū)動系統(tǒng)主要由空壓機、存氣罐、氣缸、氣閥及管路組成；電力驅(qū)動系統(tǒng)主要由一些專用電動機及電氣元器件組成、鏈傳動等）組成。它是機械手的主要運動部件。根據(jù)與物體接觸的形式不同，抓取機構(gòu)可分為夾鉗式與吸附式兩大類。 早期的機械手的機構(gòu)和功能都比較簡單，專業(yè)性很強，僅配合某臺主機完成輔助性工作，如抓取工件、上料下料、換夾刀具等。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。 、預(yù)演發(fā)展到 用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。 第二周完成機械手機械部分設(shè)計。 51 PC 系 統(tǒng)分析? ???? ???? ???? ??? 40 167。 3 1 夾緊 部 分? ? ?? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? 11 167。 22 機械 手整體 裝配 圖?? ??? ?? ??? ?? ?? 10 第三章 機 械部 分 設(shè)計 ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? 11 167。 42 工業(yè)機械手整體液壓原理圖?????????? 39 第五章 PC 系統(tǒng) 設(shè) 計? ?? ?? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? 40 167。 四、 設(shè)計進度與要求： 第一周完成工業(yè)機械手的整體構(gòu)思。 機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。 工業(yè)機械手設(shè)計 6 4．機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求， “一客戶，一次重新設(shè)計 ”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。在工業(yè)中應(yīng)用的機械手稱為“工業(yè)機械手”。 （ 1）抓取機構(gòu) 抓取機構(gòu)又稱手部或爪部，是機械手直接與被抓取物件（工件或工具 ）按觸并施加約束和夾緊力的部分。 手臂是用來支承腕部和手部并改變被送放物件的空間位置的。工業(yè)機械手的驅(qū)動系統(tǒng)可以采用液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機械傳動等各種形式。 二、工業(yè)機械手的分類 工業(yè)機械手的類型多種多樣，且都有各自的特點和用途，它們可按不同的方法分類，其分類如下。點位控制是按空間點與點之間的某些設(shè)定點進行控制的，它只能控制過程中指定的設(shè)定點，而不能控制其運動的軌跡。整機的行走運動主要是指橫向移動。 （ 2）圓柱坐標(biāo)式 這是一種回轉(zhuǎn)型機械手，其手臂除了可以伸縮、可以升降外，還可以繞立柱工業(yè)機械手設(shè)計 12 回轉(zhuǎn)。除了大臂本身具有回轉(zhuǎn)和俯仰運動外，小臂相對于大臂還可以屈伸，具有與人體上肢相類似的結(jié)構(gòu)。 定位精度 定位采用機械擋塊定位，定位精度 —1mm. 控制方式：采用行程控制系統(tǒng)實現(xiàn)點位控制。若取?? ， , 21 ???? gaKgaK 取， ， ?????? ?KKNN 實 N 三、夾緊缸驅(qū)動力的計算 P=??? ?? 1)sin( sinsin2 ?? Ncb= N1 1 1 140790s in 30s in60s ????????? 式中 P— 驅(qū)動力， b— 夾緊力至回轉(zhuǎn)支點的垂直距離， c— 連桿鉸銷到回轉(zhuǎn)點的垂直距離， β — 連桿的傾斜角， ? — 杠桿的傾斜角， N— 夾緊力， ? 連桿傳動機構(gòu)的效率。 （ 2） 有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。整體活塞可以采用活塞環(huán)，“ O”形密封圈。 1導(dǎo)向環(huán) 導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圓的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi) 圈的溝槽內(nèi)，以保證活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套同軸度。 導(dǎo)向環(huán)厚度可為 1mm，寬可為 2mm。材料可選用灰鑄鐵，球墨鑄鐵等。具體的腕部所具有的自由度多少應(yīng)根據(jù)機械手的工作性能要求來確定。 Kgfm K─考慮裝置密封摩擦損失的系數(shù)。腕部回轉(zhuǎn)角速度 1/S T— 起動過程所需時間 S （ 4）則手腕部驅(qū)動力矩為： ? ? ? ? mgpm ?????????????? 167。 缸筒的直徑 D R= mft RRR ?? =1400N+400N+ma =1800N+11 10? =1910N R— 液壓缸工作載荷； tR — 液壓缸軸向方向的外力； tR — 運動部件的摩擦力； mR — 運動部件的慣性力。材料的選用：有導(dǎo)向環(huán)活塞，用碳素鋼20 號， 30 號及 45 號。并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力。當(dāng)導(dǎo)向套不是用耐磨材料制成時，其內(nèi)圓還可裝導(dǎo)向環(huán)，用以對活塞桿導(dǎo)向。 五、緩沖機構(gòu) 因機械手要求移動速度慢，缸內(nèi)機構(gòu)可以吸收全部動能，故不用考慮緩沖液壓缸，工作壓力 10Mpa,活塞速度 ，應(yīng)該采用緩沖裝置或其他緩沖辦法。在此基礎(chǔ)上，可按以下原則選擇其機構(gòu)形式或產(chǎn)品型號： （ 1）所需轉(zhuǎn)角在 0310 以上時，目前只能選用活塞式。、 （ 4）若系統(tǒng)可供的流量較少，所虛鈕矩又較大時，可考慮采用泄露很少的活塞式擺動馬達。 （ 2）對于葉狀結(jié)構(gòu)的葉片，其危險截面在根部。 （ 3） 內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能夠長期工作而磨損少，有較高的幾何精度，足一保證活塞密封性。 缸筒的計算 （ 1）直徑 D=212221 )(4 PP PdPP Rm ??? ?? = 118694 6 ??? ?? ? D 取 80mm 1P — 系統(tǒng)的工作壓力； 2P — 回油腔的壓力； m? — 機械效率，（一般取 m? =） d— 活塞桿直徑。 k— 擰緊螺紋的系數(shù)， k=~。如圖： （ 3）桿內(nèi)端 活塞桿內(nèi)端與活塞連接有多種型式，采用卡環(huán)連接，并要有鎖緊措施，以防在工作時由于往復(fù) 運動而松開，同時還須安裝與活塞桿之間的靜密封。 （ 2）導(dǎo)向環(huán)可采用耐磨損材料，磨損后更換比較方便。目前采用較多的插件式導(dǎo)向套是用耐磨材料制成的，也有用鋼制并內(nèi)裝耐磨套或?qū)颦h(huán)，其優(yōu)點是裝拆方便，拆卸時不用拆端蓋。將機械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置，叫液壓泵，液壓的輸出參量為機械參量，輸出為液壓參量。 41 液壓系統(tǒng)分析 本機械手的送放機構(gòu)的液壓驅(qū)動系統(tǒng)是由一些液壓基本回路組成，主要有以下一些回路。當(dāng)因停電等原因油泵停止供油時蓄能器通過 11DT 給油缸供油，使工件給因停電等原因而脫落。 二、確定輸入輸出點位并選擇 PC 型號。 52 PC 控制系統(tǒng)程序 三、 PC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計 手動程序 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校機械工程系 45 手動操作不需要按工作順序動作，所以可按普通繼電器程序來設(shè)計，手動操作梯形圖如圖所示。 Y431 輸出，執(zhí)行夾緊動作， T450 同時開始記時，經(jīng) 3S 延時保證夾緊后， T450 發(fā)動轉(zhuǎn)移信號，使 S602 置位，轉(zhuǎn)入第三步，進入“上升 ”狀態(tài)，并自動將 S602 復(fù)位，如此一步一步地順序執(zhí)行下去，直到第十步， Y438 輸出，執(zhí)行右轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)到位，X408 閉合，機械手回到原點，完成一個循環(huán)的動作。 K1 斷開，電磁閥線圈 YV2 失電，立柱縮回，立柱外伸時， YV1 得電，同時 KA1 是閉合。工業(yè)機械手的設(shè)計，內(nèi)容面積特別廣，這也是我選擇該題目的原因之一。 其次，用心去做每