【正文】 要由散裝在主機各處的控制閥來擔當。目前用于軟管連接的主要是軟管接頭。各種元件的局部損失，列表如下： 閥的名稱 局部壓力損失，公斤 /厘米 2 單向閥 1~ 行程閥 ~2 換向閥 2~3 節(jié)流閥 ~3 調速閥 3~5 背壓閥 2~3 因此，油泵的工 作壓力 P泵 可簡單估算如下： P泵 =（ p+ p??局 ） 公斤 /厘米 2 = 公斤 /厘米 2 2．確定油泵的流量 Q泵 Q泵 =KQ最 大 升 /分 K—— 考慮系統(tǒng)油液泄漏的系數(shù)，一般取 K=~ 算的： Q最 大 = 升 /分 27 驅動泵和驅動電機的選擇 （一）選擇液壓泵 由于各部分缸體對驅動泵的流量以及工作壓力各不相同，流量總和為 升 /分采用變量泵，查手冊選擇 YBX— 16，此葉片泵的基本技術參數(shù)為：排量調節(jié)范圍為 0~16（ mL/r）額定壓力為 最高壓力為 7Mpa 壓力調節(jié)范圍為 ~7Mpa 額定轉速 1450 r/min 轉速范圍為 600~1800r/min。 （ 4）手腕回轉油缸 根據(jù)回轉轉矩選擇單葉片式擺動液壓缸 ` 。在油泵出油口處加設單向閥后，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、調速閥的精度、系統(tǒng)中的泄漏等影響。 采用節(jié)流調速的優(yōu)點是：簡單可靠，調速范圍較大，價格便宜。在本系統(tǒng)設計中，機械手的動作全部由電氣來控制。所以，我們設計的是將伸縮油缸和液壓站用支撐板固定在遠離工件的立柱的另側，這樣，當機械手回轉時，回轉中心將比較靠近回轉油缸的回轉中心，這樣，即減少了支撐軸的彎曲應力，又可以使的機械手在裝配和設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，液壓機械手可比氣動機械手負荷大得多。 本次設計的液壓機械手，相當于一臺專用液壓自動機械，由執(zhí)行機構，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 b離地面的高度 H2=1708mm，其 B點的高度為 H3=1925mm。它與指教坐標式相比較，占地面積大而活動范圍大，結構較為簡單，并能達到較高的定位精度，因此得到廣泛的應用。手腕和手指的運動成為輔助運動，因為手腕的運動只能改變被抓取工件的方位，而手指的夾放運動不能改變工件的位置和方位，故它不計為自由度數(shù)，其他運動都算作自由度數(shù)。而手腕部分是我們所重點 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格的要求，因為江麓的機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φ 120mm，盤類φ 300mm 動力：盡可能采用機械傳動、電磁力或氣動。它基本能滿 足于各種要求，結構簡單。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，適應多種作業(yè)的需要?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設計采用數(shù)字順序控制。為了減少停機時產生的沖擊，氣壓系統(tǒng)的裝有速度控制機構或緩沖減震機構。其中以液壓、氣動用的最多，占 90%以上；電動、機械驅動用的較少。 機械手手部的構造系模仿人的手指，分為無關節(jié)、固定關節(jié)和自由關節(jié)三種。 國內主要是逐步擴大應用范圍，重點發(fā)展鑄鍛，熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件。 隨著計算機技術的不斷向智能化方向發(fā)展，機器人應用領域的不斷擴展和深化以及機器人在 FMS, CIMS 系統(tǒng)中的群體應用，工業(yè)機器人也在不斷向智能化方向發(fā)展，以適應 “ 敏捷制造 ”(Agile Manufacturing) ，滿足多樣化、個性化的需求，并適應多變的非結構環(huán)境作業(yè)，向非制造領域進軍。最近美國機器人空間技術公司開發(fā)了 Robot Script 通用語言，運行于該公司的通用機器人控制器 URC 的 Win NT/95 環(huán)境下。 控制技術 大多采用 32 位 CPU，控制軸數(shù)多達 27 軸， NC 技術、離線編程技術大量采用。更在加工生產線、自動線上應用，成為機床、設備上下工序聯(lián)結和重要手段。 第二代機械手設有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺，觸覺能力，甚至聽、想的 8 能力。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。它可以根據(jù)任務的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。 機械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們認識：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能操作必要的機具進行焊接和裝配。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距 離，如：可靠性低于國外產品；機器人應用工程起步較晚，應用領域窄，生產線系統(tǒng)技術與國外比有差距；在應用規(guī)模上，我國已安裝的國產工業(yè)機器人約 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 ” 機器人就是這種系統(tǒng)成功應用的最著名實例。 機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器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(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器的進化過程產物，它是工 業(yè)以及非產業(yè)界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。 本設計擬開發(fā)的上料機械 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的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，可抓取重量較大的工件。 核心期刊審核時間一般為 4個月，須經過初審、復審、終審三道程序。 有資格申請學位并為申請學位所寫的那篇畢業(yè)論文就稱為學位論文，學士學位論文。凡轉引文獻資料，應如實說明。 2) 著錄參考文獻能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。梅森）因此，沒有創(chuàng)造性，學術論文就沒有科學價值。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。 到了近代 ，機器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機器人問世之后，不同功能的機器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到 農業(yè)、林、牧、漁，甚至進入尋常百姓家。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產品問市。 我國工業(yè)機器人的發(fā)展 有人認為，應用機器人只是為了節(jié)省勞動力，而我國勞動力資源豐富，發(fā)展機器人不一定符合我國國情。 我國的智能機器人和特種機器人在 “863” 計劃的支持下，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，應用得更為廣泛。它起源于原子，軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特頂?shù)淖鳂I(yè)，后來發(fā)展到用無線電尋好操作機械手來進行月球的探測等。商名為 Unimate（即萬能自動）。它與電子計算機和電視設備保持聯(lián)系。 采用機械手進行裝配更是目前研制的重點，國外已研究采用攝象機和里的傳感裝置和微型計算機聯(lián)系在一起，能確定零件的方位，達到鑲裝的目的。 驅動技術 80 年代發(fā)展起來的 AC 伺服驅動已成為主流驅動技術應用于工業(yè)機器人中。 高速、高精度、多功能化 目前，最快的裝配機器人最大合成速度為 16. 5m/s，有一種大直角坐標搬運機器人，其最大合成速度竟達 80m/ s。以上原因主要是 沒有形成機器人產業(yè)，當前我國的機器人生產都是應用戶的要求， “ 一位客戶，一次重新設計 ” ，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，而目 ‘ 質量、可 靠 性不穩(wěn)定。既便于設計制造，又便于改換工作，擴大了應用的范圍。目前采用的手臂幾乎都是無關節(jié)臂。缺點是需配備壓力源，系統(tǒng)復雜，成本較高。一般只用于動作固定的場合。對于動作復雜的機械手（機械人），采用示教再現(xiàn)型控制系統(tǒng)。它是一種能獨立工作的自動話裝置。工作性能完善，但控制部分比較復雜。強電電控、弱電電控、弱電反饋、 PLC 控制。機構實用且經濟。 圖一 由圖可知，此機械手在 XY 平面內有回轉運動，且在 Z 方向和 X 方向有直線運動，故做出它的運動軌跡圖，由于存在了安全工作區(qū)域，故選了 300度旋轉范圍，如下： 14 圖二 自由度數(shù)多少是衡量機械手技術水平的指標之一，自由數(shù)越多，可以完成的動作越復雜，通用性越強，應用范圍也越廣，但是響應的帶來了技術難度大，控制系統(tǒng)和機械結構復雜，機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 此機械手的尺寸恰能滿足回轉半徑 1m~3m 和提升工件高度≤ 2m 的要求，所以在這次設計過程中不做改動。電動機帶動油泵輸出壓力油，是將電動機供給的機 械能轉換成油液的壓力能。如：做回轉運動的液壓馬達， 17 做回轉角度為 360度的回轉油缸，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。 機械手的動作順序 我們設計的機械手是一個上下料的機械手，它的工作流程簡圖如下： 18 圖五 上述動作均由電控系統(tǒng)發(fā)信號控制相應的電磁換向閥，按程序依次步進動作而實現(xiàn)的。 第 四 章 液壓系統(tǒng)的設計 液壓系統(tǒng)回路的比較選擇 （ 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置溢流閥，用它來調節(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閉，使活塞停止運動并鎖緊。其原因是負荷變化會引起節(jié)流閥進出油口的壓差變化，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 22 列動作順序表如下： 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA 8YA 9YA 10YA 手指夾緊 + 手腕逆時回轉 + + 大臂上升 + + 大臂逆時回轉 + + 大臂下降 + + 水平臂伸出 + + 手腕順時回轉 + + 手指松開 + 水平臂縮回 + 大臂順時回轉 + 液壓執(zhí)行元件的比較選擇 （ 1）大臂回轉油缸 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，查設計手冊選擇 ，其最大擺角可達到 304 度，外形尺寸為 416XΦ ,重量為46m/Kg。 當壓力油輸入有桿腔時，使活塞以速度 2? 運動時，所需輸入油缸的流量 Q2 為： Q2 = 222()40 Dd? ?? 式中 d—— 活塞桿直徑（厘米）； Q2 — — 輸入有桿腔的流量（升 /分）； 2? —— 活塞的移動速度（米 /分）。 液壓系統(tǒng)控制裝置的計算選擇 根據(jù)所繪制的液壓原理圖，計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 24 6 二位四通電磁換向閥 23． 4 24DOB10HTZ 7 節(jié)流閥 20 LDFB10C 8 單向閥 2 28 10 液控單向閥 14 節(jié)流閥 20 LDFB10C 15 單向閥 16 液控單向閥 20 單向閥 20 17 節(jié)流閥 LDFB10C 27 節(jié)流閥 LDFB10C 22 背壓閥 23 節(jié)流閥 LDFB10C 24 單向閥 2 26 液控單向閥 2 29 二位四通電磁換向閥 24DOB10HTZ 28 二位四通電磁換向閥 24DOB10HTZ 18 二位四通電磁換向閥 19 24DOB10HTZ 12 二位四通電磁換向閥 24DOB10HTZ 11 溢流閥 YFB10C 液壓系統(tǒng)輔助裝置的計算選擇 （一）選擇液壓油 根據(jù)工況選擇野液壓油的品種，由于本設計的機械手多是室內固定，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，所以進入系統(tǒng)的油液在加到系統(tǒng)之前都應該經過一個高效過濾器進行過濾 ，在本設計中，將過濾器安裝在泵的進油口處。 泵組和電機的安裝方式： 液壓控制裝置的集成配置 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)點是油路直接做在輔助件上，省去了大量的管件，結構緊湊，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