【正文】 ????? 臂腕指工 臂臂腕腕指指工工 GGGG XGXGXGXG?=????niiiniiGXG11 （ ） 其偏重力矩為 ???? n 1i ii XGGM g ?總 （ ） 如果求出的偏重力矩過大，可重新布置各部件在手臂上的位置 .也可加平衡塊來改善受力情況。 — 零件作為其重心位置的質(zhì)點對手臂回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動慣量 (公斤 水平伸縮運動時，主要是克服摩擦阻力和慣性力 慣摩驅(qū) FFP ?? 式中 摩F —— 摩擦阻力，應(yīng)包括手臂與伸縮導(dǎo)軌間的摩擦阻力、活塞與密封裝置處的摩擦阻力； 慣F —— 手臂在起動過程中的慣性力。 則機械手從初始狀態(tài)到達(dá)夾持點時，其矢量 )))))((((( 655443482211 iikikiikik CECECELECECP ????? ?????? 14 （ ） 圖 32 用矢量圖表示機械手 即稱之為機械手特性方程式，這一特性方程式完全表達(dá)了機械手的性質(zhì)。 機械手的動作分析十分復(fù)雜，需要應(yīng)用較高深的數(shù)學(xué)理論，面且計算也是十分繁雜。 CATIA 是面向汽車及 航空航天 領(lǐng)域的高端軟件，國內(nèi)及國外汽車廠商都用 CATIA 進(jìn) 行工程設(shè)計，另外國內(nèi)外飛機設(shè)計也用 CATIA，國內(nèi)的 殲 10 戰(zhàn)斗機 、殲轟 梟龍等都是用CATIA軟件設(shè)計的 ， 其功能之強大可見一斑 。然而，傳統(tǒng)的設(shè)計與制造方式卻無法滿足這些要求。 在傳統(tǒng)的設(shè)計與制造過程中，首先是方案設(shè)計及論證，然后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。若按擺動 式扭矩來設(shè)計，則油缸將加大，而裝載油缸的機架也將隨之加大。 關(guān)節(jié)式機械手 關(guān)節(jié)式機械手是一種適用于靠近機體操作的傳動型式。 圓柱坐標(biāo)式機械手由 X、 Z、 Ф 三個運動組成。 10 基本型式 機械手型式較多，按手臂的坐標(biāo)型式而言，主要有四種基本型式 — 直兔坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式，球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 1 簡易型通用機械手是目前國內(nèi)外應(yīng)用最多的一種，固定程序采用凸輪轉(zhuǎn)鼓可變程序則采用插銷板或插件板進(jìn)行控制。 分類 按用途分類 （ 1）專用機械手 專用機械手是專為一定設(shè)備服務(wù)的，簡單、實用，目前在生產(chǎn)中運用比較廣泛。 控制系統(tǒng)以插銷板用得最多，其次是凸輪轉(zhuǎn)鼓。 控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計 采用數(shù)字順序控制。 電氣驅(qū)動的優(yōu)點是動力源簡單；維護(hù)、使用方便。它的優(yōu)點是氣源方便，維護(hù)簡單，成本低。 驅(qū)動機構(gòu) 驅(qū)動機構(gòu)主要有四種 :液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。手指的數(shù)量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用得最多。 焊接發(fā)展趨勢為發(fā)展自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng) , 主要集自動化生產(chǎn)和靈活性生產(chǎn)特點于一身 , 這也是近幾年國內(nèi)轎車生產(chǎn)大規(guī)模、迅速地使用了機器人的緣故。屹今 , 新松公司完成的弧焊、點焊機器人工作站 , 各種裝焊線等機器人自動化應(yīng)用工程已超過 600多臺套，連續(xù)多年順利通過 ISO9001國際質(zhì)量體系認(rèn)證。據(jù)不完全統(tǒng)計，近幾年我國工業(yè)機器人呈現(xiàn)出快速增長勢頭，平 均年增長率都超過 40% , 焊接機器人的增長率超過了 60% ； 2020年國產(chǎn)工業(yè)機器人數(shù)量突破 1400 臺，進(jìn)口機器人數(shù)量超過 9000臺，其中絕大多數(shù)應(yīng)用于焊接領(lǐng)域； 2020 年我國新增機器人數(shù)量超過了 5000臺，但僅占亞洲新增數(shù)量的 6% ，遠(yuǎn)小于韓國所占的 15% ，更遠(yuǎn)小于日本所占的 69% 。 近十年來 , 日、美、蘇、英、法等國都投入了大量的人力、 物力從事焊接機器人的開發(fā)工作 , 其中日本焊接機器人的進(jìn)展速度尤為驚人。 焊接機器人的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識 :其一、它能部分地代替人工操作，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、它能操作必要的機具進(jìn)行焊接和裝配。 simulation of 3D motion 。 1 畢 業(yè) 設(shè) 計 基于 CATIA六自由度焊接機械手三維設(shè)計 系 別： 機械與汽車工程系 專 業(yè) 名 稱： 機械設(shè)計制造及自動化 完成日期 ： 2020 年 3 月 1 日 摘要 2 本文 以六自由度焊接機械手部的三維運動仿真為背景。 cosmosmotion 。這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸形成一門新興的學(xué)科。近年來 , 由于焊接機器人造價迅速降低和功能不斷完善 ,它已成為國際市場上供不應(yīng)求的“ 熱門貨”。 國內(nèi)焊接機器人研究的歷史及現(xiàn)狀 我國自上世紀(jì) 70 年代末開始進(jìn)行工業(yè)機器人的研究，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，在技術(shù)和應(yīng)用方面均取得了長足的發(fā)展，對國民經(jīng)濟(jì)尤其是制造業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動作用。開發(fā)出了適用性強、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作簡便、工藝結(jié)構(gòu)性良好、經(jīng)濟(jì)高效的系列裝備生產(chǎn)線 , 在機器人弧焊、點焊系 統(tǒng)總體設(shè)計和應(yīng)用工程的實施上 , 積累了豐富的生產(chǎn)線設(shè)計與機器人系統(tǒng)集成技術(shù)。從機器人技術(shù)發(fā)展趨勢看 , 焊接機器人不斷向智能化方向發(fā)展 , 完全實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中機器人的群體協(xié)調(diào)和集成控制 , 從而達(dá)到更高的可靠性和安全性。 機械手手部的構(gòu)造系模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。 軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機構(gòu)的支架。一般采用 4~6 個大氣壓，個別的達(dá)到 8~10 個大氣壓。通 用機械手則考慮采用步進(jìn)電機、直流或交流的伺服電機、變速箱等。 機械手的控制分為點位控制和連續(xù)軌跡控制兩種，目前以點位控制為主，占 90%以上。更復(fù)雜的機械手則采用數(shù) 字控制系統(tǒng)、小型計算機或微處理機控制的系統(tǒng)。范于選擇那一種控制元件，則根據(jù)動作的復(fù)雜程度和精確程度來確定。 通用機械手又分 簡易型、示教再現(xiàn)型和智能機械手、操縱式機械手等幾種。其特點是適合于人不宜進(jìn)入的環(huán)境中工作，如海底資源開發(fā)，宇宙空間探索，以及危險的工作地區(qū)。工作性能完善，但控制部分比較復(fù)雜。具有直觀性好，結(jié) 構(gòu)簡單，本體占用的空間較小，而動作范圍較大等優(yōu)點。 圓柱坐標(biāo)式機械手的特征是在垂直導(dǎo)柱上裝有滑動套筒，手臂裝在滑動套筒上，手臂可做上下直線運動（ Z）和在水平面內(nèi) 做圓弧狀的左右擺動 (Ф )。傳動機構(gòu)采用哪一種型式，主要根據(jù)工件的輕重來決定。在計算機輔助下進(jìn)行機械零件的設(shè)計、校核，并進(jìn)行系統(tǒng)運動仿真己經(jīng)逐漸成為機械設(shè)計的發(fā)展方向。隨著經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的全球化，要想在競爭日趨激烈的市場上取勝，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本以及對市場的靈活反應(yīng)都已成為競爭者們所追求的運營方式，誰早推出產(chǎn)品，誰就占有市場。作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計他們未來的產(chǎn)品，并支持從項目前階段、具體的設(shè)計、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流程。工作原理是固定機座后通過機身上轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)和大小手臂的運動帶動旋轉(zhuǎn)手腕的轉(zhuǎn)動和擺動手腕的運動，在給手抓一個配合尺寸使之能夠自由的伸縮以便夾取工件。六個變數(shù)，其中前面三個主要是為了給出位置，后面三個主要是用來給出姿勢的?，F(xiàn)分述如下 : 15 驅(qū)動力的計算 根據(jù)手臂運動的不同，驅(qū)動力可分為兩種情況 來計算。 2秒 )， J。計算時可把手臂偏重部分分解為幾個單元，先分別計算，然后匯總。各零部件的設(shè)計如下： （ 1）機座的設(shè)計 制造精度：此機構(gòu)為一般工作機械，故選用 7 級精度。 表 4— 2 各軸所在轉(zhuǎn)動副旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)表 構(gòu)造 旋轉(zhuǎn)范圍 軸 1 （轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)） 180~180176。手抓到焊接點所在機件的線性長度分別為 lc 。 將總長的變化量和時間作商則可得平均速度 Vx =Δ l/t 。 31 結(jié)語 從三維模擬方案出發(fā) ,闡明了利用 CATIA實現(xiàn)機器人運動模擬的有效方法 ,從 CATIA 的方法重點分析了六自由度機械手的三維實體模型的構(gòu)建過程 ,并且給出了 cosmosmotion 方法及其加入 模擬旋轉(zhuǎn)馬達(dá) ,模擬運動過程同時建立簡單數(shù)學(xué)模型設(shè)定模型系數(shù)后得到運動數(shù)據(jù)圖 ,從而為進(jìn)一步改進(jìn)打下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。趨勢 .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ， 1989， 162頁 —171頁 . 【 7】 張伯鵬，張昆，徐家球 .機器人工程基礎(chǔ) .機械工業(yè)出版社， 1989， 33頁 — 58頁 . 【 8】 （日）藤森洋三 .機構(gòu)設(shè)計實例構(gòu)思圖冊 .機械工業(yè)出版社， 1985， 25 頁 — 38 頁 【 9】 方建軍，劉仕良 .機械動態(tài)仿真也工程分析 —— Pro/ENGINEER Widfire 工程應(yīng)用 .化學(xué)工業(yè)出版社， 2020， 20頁 — 44頁 【 10】 隆飛，李珺等 .CATIA設(shè)計與應(yīng)用 .電子工業(yè)出版社， 2020 【 11】 Joel ,Knox ,.Remote Manipulator, 1988 【 12】 Ferrell ., Conteol of Rernote Maniption, IEEE Spectrum,1967.(4):8188 【 13】 LaSalle,., by Liapunov’ s Direct Method, Academic Press,London and New York,1961