【正文】 /min轉(zhuǎn)速范圍為600~1800r/min。（4）手腕回轉(zhuǎn)油缸 根據(jù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩選擇單葉片式擺動液壓缸` 。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵之間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油泵的作用。這種同步方法十分簡單，但是它的同步精度受到油溫變化、調(diào)速閥的精度、系統(tǒng)中的泄漏等影響。采用節(jié)流調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是：簡單可靠，調(diào)速范圍較大，價格便宜。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，機(jī)械手的動作全部由電氣來控制。所以，我們設(shè)計(jì)的是將伸縮油缸和液壓站用支撐板固定在遠(yuǎn)離工件的立柱的另側(cè)，這樣，當(dāng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)時，回轉(zhuǎn)中心將比較靠近回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)中心，這樣，即減少了支撐軸的彎曲應(yīng)力，又可以使的機(jī)械手在裝配和設(shè)置油管路線時更加方便。工作要求越高，對密封裝置和配合件制造精度的要求就越高。因此，在活塞面積相同的條件下，液壓機(jī)械手可比氣動機(jī)械手負(fù)荷大得多。 本次設(shè)計(jì)的液壓機(jī)械手，相當(dāng)于一臺專用液壓自動機(jī)械，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)、電氣控制三大部分組成。其工作高度即離地面高度為H=2458mm，其支撐點(diǎn)b離地面的高度H2=1708mm，其B點(diǎn)的高度為H3=1925mm。它與指教坐標(biāo)式相比較，占地面積大而活動范圍大，結(jié)構(gòu)較為簡單，并能達(dá)到較高的定位精度，因此得到廣泛的應(yīng)用。手腕和手指的運(yùn)動成為輔助運(yùn)動，因?yàn)槭滞蟮倪\(yùn)動只能改變被抓取工件的方位，而手指的夾放運(yùn)動不能改變工件的位置和方位，故它不計(jì)為自由度數(shù)，其他運(yùn)動都算作自由度數(shù)。而手腕部分是我們所重點(diǎn)要求的，對其中的每一個零件、部件及組合體的尺寸和形體都有嚴(yán)格的要求，因?yàn)榻吹臋C(jī)械手是有人力動作部分的，而且沒有手腕，取而代之的是一個吊鉤，為了將其改造成為可自動抓取的機(jī)械手，每個零件的配合都要很考究。 最大抓取重量 40kg 抓取規(guī)格 棒料φ120mm，盤類φ300mm動力：盡可能采用機(jī)械傳動、電磁力或氣動。它基本能滿足于各種要求，結(jié)構(gòu)簡單。它的工作程序是固定的，也可根據(jù)需要編制程序控制，以獲得多種工作程序，適應(yīng)多種作業(yè)的需要。控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制。為了減少停機(jī)時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)的裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖減震機(jī)構(gòu)。其中以液壓、氣動用的最多，占90%以上；電動、機(jī)械驅(qū)動用的較少。 機(jī)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。國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛，熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷向智能化方向發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深化以及機(jī)器人在FMS, CIMS系統(tǒng)中的群體應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人也在不斷向智能化方向發(fā)展，以適應(yīng)“敏捷制造”(Agile Manufacturing)，滿足多樣化、個性化的需求，并適應(yīng)多變的非結(jié)構(gòu)環(huán)境作業(yè)，向非制造領(lǐng)域進(jìn)軍。 大部分機(jī)器人采用了Ether網(wǎng)絡(luò)通訊方式，%，其他采用RS232, RA422, RS485等通訊接口。在遠(yuǎn)程控制中已采用了分布式智能驅(qū)動新技術(shù)。CAD , CAM等技術(shù)己普遍用于設(shè)計(jì)、仿真和制造中。更在加工生產(chǎn)線、自動線上應(yīng)用，成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)結(jié)和重要手段。第二代機(jī)械手設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺，觸覺能力，甚至聽、想的能力。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定操作。機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們認(rèn)識：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)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，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。 機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時間持續(xù) 工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工 業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。本設(shè)計(jì)擬開發(fā)的上料機(jī)械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，可抓取重量較大的工件。到了近代 ，機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人問世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到 農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。 我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動力，而我國勞動力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國國情。我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。尤其在高溫，高壓，粉塵，噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。它起源于原子，軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特頂?shù)淖鳂I(yè)，后來發(fā)展到用無線電尋好操作機(jī)械手來進(jìn)行月球的探測等。商名為Unimate（即萬能自動）。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。 采用機(jī)械手進(jìn)行裝配更是目前研制的重點(diǎn)，國外已研究采用攝象機(jī)和里的傳感裝置和微型計(jì)算機(jī)聯(lián)系在一起，能確定零件的方位，達(dá)到鑲裝的目的。協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實(shí)現(xiàn)了多手與變位機(jī)、多機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制。通用機(jī)器人編程語言而另一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的NC機(jī)器人，其位置重復(fù)精度達(dá)limo 90年代末的機(jī)器人一般都具有兩、三種功能，向多功能化方向發(fā)展。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一位客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，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，而目‘質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。目前采用的手臂幾乎都是無關(guān)節(jié)臂。缺點(diǎn)是需配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高。一般只用于動作固定的場合。對于動作復(fù)雜的機(jī)械手（機(jī)械人），采用示教再現(xiàn)型控制系統(tǒng)。它是一種能獨(dú)立工作的自動話裝置。工作性能完善，但控制部分比較復(fù)雜。強(qiáng)電電控、弱電電控、弱電反饋、PLC控制。機(jī)構(gòu)實(shí)用且經(jīng)濟(jì)。 圖一由圖可知，此機(jī)械手在XY平面內(nèi)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動，且在Z方向和X方向有直線運(yùn)動，故做出它的運(yùn)動軌跡圖，由于存在了安全工作區(qū)域，故選了300度旋轉(zhuǎn)范圍，如下： 圖二自由度數(shù)多少是衡量機(jī)械手技術(shù)水平的指標(biāo)之一，自由數(shù)越多，可以完成的動作越復(fù)雜，通用性越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也越廣，但是響應(yīng)的帶來了技術(shù)難度大，控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械手本身的體積和重量增加，成本高和維修困難。其各部件的尺寸如下：桿件一250mm桿件二1250mm桿件三250mm桿件四1250mm桿件五1250mm 此機(jī)械手的尺寸恰能滿足回轉(zhuǎn)半徑1m~3m和提升工件高度≤2m的要求，所以在這次設(shè)計(jì)過程中不做改動。電動機(jī)帶動油泵輸出壓力油，是將電動機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。如：做回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓馬達(dá)，做回轉(zhuǎn)角度為360度的回轉(zhuǎn)油缸，控制手臂伸縮的伸縮油缸。氣壓傳動雖易于得到較高速度（如1米/秒以上），但空氣粘性比油低、傳動中沖擊較大，不利于精確定位。 我們設(shè)計(jì)的機(jī)械手是一個上下料的機(jī)械手，它的工作流程簡圖如下：圖五上述動作均由電控系統(tǒng)發(fā)信號控制相應(yīng)的電磁換向閥，按程序依次步進(jìn)動作而實(shí)現(xiàn)的。第 四 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1）壓力控制回路 為了控制系統(tǒng)的最大工作壓力，一般都在油泵的出口附近設(shè)置溢流閥，用它來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力（即油泵的工作壓力），并將多余的油液流回油箱。為了使機(jī)械手手臂在移動過程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)閉，使活塞停止運(yùn)動并鎖緊。其原因是負(fù)荷變化會引起節(jié)流閥進(jìn)出油口的壓差變化，因而使通過節(jié)流閥的流量以至油缸的速度變化。交流電磁鐵起動性能好，換向時間短，接線簡單，價格低廉，但是如吸不上時容易燒壞，可靠性差，換向時有沖擊，允許換向頻率低，壽命較短。4．2液壓系統(tǒng)工作原理圖列動作順序表如下：電磁鐵動作1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9YA10YA手指夾緊+手腕逆時回轉(zhuǎn)++大臂上升++大臂逆時回轉(zhuǎn)++大臂下降++水平臂伸出++手腕順時回轉(zhuǎn)++手指松開+水平臂縮回+大臂順時回轉(zhuǎn)+（1）大臂回轉(zhuǎn)油缸 由于大臂擺度要求在300度左右，綜合考慮選擇單葉片式擺動液壓缸，其最大擺角可達(dá)到304度，,重量為46m/Kg。當(dāng)壓力油輸入有桿腔時，使活塞以速度運(yùn)動時，所需輸入油缸的流量Q為： Q=式中d——活塞桿直徑（厘米）；Q——輸入有桿腔的流量（升/分）；——活塞的移動速度（米/分）。根據(jù)所繪制的液壓原理圖，計(jì)算分析通過各液壓閥的最高壓力和最大流量，選擇各液壓閥的型號規(guī)格，列表如下：序號元件名稱通過流量（L/min）型號規(guī)格4單向閥246二位四通電磁換向閥23．424DOB10HTZ7節(jié)流閥20LDFB10C8單向閥210液控單向閥14節(jié)流閥20LDFB10C15單向閥16液控單向閥20單向閥2017節(jié)流閥LDFB10C27節(jié)流閥LDFB10C22背壓閥23節(jié)流閥LDFB10C24單向閥226液控單向閥229二位四通電磁換向閥24DOB10HTZ28二位四通電磁換向閥24DOB10HTZ18二位四通電磁換向閥1924DOB10HTZ12二位四通電磁換向閥24DOB10HTZ11溢流閥 YFB10C（一）選擇液壓油根據(jù)工況選擇野液壓油的品種，由于本設(shè)計(jì)的機(jī)械手多是室內(nèi)固定，且溫度并不是很高，考慮工作壓力，選擇HM型油液。2．新油并不清潔，所以進(jìn)入系統(tǒng)的油液在加到系統(tǒng)之前都應(yīng)該經(jīng)過一個高效過濾器進(jìn)行過濾，在本設(shè)計(jì)中，將過濾器安裝在泵的進(jìn)油口處。泵組和電機(jī)的安裝方式：液壓控制裝置采用無管集成，由于選擇的都是版式連接的控制閥，所以采用板式集成，他的優(yōu)點(diǎn)是油路直接做在輔助件上，省去了大量的管件，結(jié)構(gòu)緊湊，組裝方便，外形整齊美觀，安裝靈活，直接安裝在泵站上或者閥架上，油路通道短，壓力損失小。這次設(shè)計(jì)給了我們一個很好的機(jī)會，使我們了解了設(shè)計(jì)工作的基本流程和設(shè)計(jì)的方法以及