【正文】 調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等，各起一定作用，使機(jī)械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運(yùn)動(dòng)。手臂做各種運(yùn)動(dòng)的速度決定于流入密封油缸中油液容積的多少。m)， Mg=8 =32(N 當(dāng) Fm=40N， Fg=100N， W =1098N 時(shí) Pq=40+100+1098=1238（ N） 3）臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩應(yīng)根據(jù)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 慣性力矩與回轉(zhuǎn)部件支承處的摩擦力矩來計(jì)算。機(jī)械手工作時(shí)，臂部所受的負(fù)荷主要有慣性力、摩擦力和重力等。其導(dǎo)向作用靠立柱的平鍵 9 實(shí)現(xiàn)。目前采用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿、雙導(dǎo)向桿、四導(dǎo)向桿和其他的導(dǎo)向裝置，本機(jī)械手采用的是雙導(dǎo)向桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。由于活塞油缸的體積小、重量輕，因而在機(jī)械手的手臂機(jī)構(gòu)中應(yīng)用比較多。所以常用鋼管作臂桿及導(dǎo)向桿，用工字鋼和槽鋼作支承板。 考慮到驅(qū)動(dòng)缸密封摩擦損失等因素，一般將 M 取大一些，可取 M =∽ （ M 慣 +M 偏 +M 摩 ） （ ） M = *（ ++） = （ ） 臂部的結(jié)構(gòu) 臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支承手部和腕部，并將被抓取的工件傳送到給定位置和方位上，因而一般機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需要的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算： M 驅(qū) =M 慣 +M 偏 +M 摩 （ ） 式中 M 驅(qū) ——驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩 M 慣 ——慣性力矩 （ ） M 偏 ——參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量（包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸體的動(dòng)片）對轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 （ ） M 摩 ——手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦力矩 （ ） 湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 13 頁 共 40 頁 圖 3 腕部回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算圖 （ 1）摩擦阻力矩 M 摩 M 摩 =2f （ N1D1+N2D2） （ ） 式中 f——軸承的摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承取 f=，滑動(dòng)軸承取 f=； N1 、 N2 ——軸承支承反力 （ N）； D1 、 D2 ——軸承直徑（ m） 由設(shè)計(jì)知 D1= D2= N1=800N N2=200N G1=98N e= 時(shí) M 摩 =*（ 200*+800*） /2 得 M 摩 =（ ） （ 2）工件重心偏置力矩引起的偏置力矩 M 偏 M 偏 =G1 e （ ） 式中 G1——工件重量（ N） e——偏心距（即工件重心到碗回轉(zhuǎn)中心線的垂直距離），當(dāng)工件重心與手腕回轉(zhuǎn)中心線重合時(shí)， M 偏為零 當(dāng) e=， G1=98N 時(shí) M 偏 = （ N ③ 注意解決好腕部也手部、臂部的連接，以及各個(gè)自由度的位置檢測、管線的布置以及潤滑、維修、調(diào)整等問題 ④ 要適應(yīng)工作環(huán)境的需要。 V 形手指夾緊圓棒料時(shí)，湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 11 頁 共 40 頁 握力的計(jì)算公式 N=，綜合前面驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算方法，可求出驅(qū)動(dòng)力的大小。∑Fy=0 P=2P1cosα P1=P/2cosα 銷軸對手指的作用力為 p1′。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。 本機(jī)械手采用的驅(qū)動(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng)，控制方式為固定程序的 PLC 控制。 5）位置檢測裝置的選擇 機(jī)械手常用的位置檢測方式有三種：行程開關(guān)式、模擬式和數(shù)字式。為此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要采取相應(yīng)的措施，以保證動(dòng)作的同步。 手臂伸長量 150mm 手臂回轉(zhuǎn)角度 177。 2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 機(jī)械手的準(zhǔn)備工作 1）臂力的確定 目前使用的機(jī)械手的臂力范圍較大，國內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械手的臂力最小為 ，最大為 8000N。 我國的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代 “七五 ”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過 “七五 ”、 “八五 ”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)， 生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 。器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采 用模塊化結(jié)構(gòu) :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。 2) 按驅(qū)動(dòng)方式分 ① 液壓傳動(dòng)機(jī)械手：是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手 。 4) 位置檢測裝置 湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 6 頁 共 40 頁 控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的 精度達(dá)到設(shè)定位置。滾滾輪輪式式布行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。 ③ 手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。傳力機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有 :滑槽杠桿式、 連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。 夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)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。 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 自動(dòng)上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理介紹 ....................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 可編程序控制器的選擇及工作過程 ...................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 設(shè)計(jì)出了機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，繪制了機(jī)械手液壓系統(tǒng)工作原理圖，并應(yīng)用簡單的計(jì)算確定了系統(tǒng)的正確性。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。 湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 4 頁 共 40 頁 1 機(jī)械手的概述 機(jī)械手的組成 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。此外，導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在啟動(dòng)、制動(dòng)瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運(yùn)動(dòng)部件受力狀態(tài)簡單。 2) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，通常由動(dòng)力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。專用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線的上、下料機(jī)械手和 “加口工中心 ”附屬的自動(dòng)換刀機(jī)械手。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。 ④ 電力傳動(dòng)機(jī)械手：即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢 : 1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91 年的 萬美元降至 97 年的 65 萬美元。 5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。1mm。液壓上料機(jī)械手要完成整個(gè)上料過程，需完成夾緊工件、手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn)，平移等一系列的動(dòng)作，這些動(dòng)作都應(yīng)該在工作拍節(jié)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，具體時(shí)間的分配取決于很多因素，根據(jù)各種因素反復(fù)考慮，對分配的方案進(jìn)行比較，才能確定。/s 手臂升降速度 V臂升 = 50 mm/s 立柱水平運(yùn)動(dòng)速度 V柱移 = 50 mm/s 手指夾緊油缸的運(yùn)動(dòng)速度 V夾 = 50 mm/s 4）手臂的配置形式 機(jī)械手的手臂配置形式基本上反映了它的總體布局。在機(jī)械手中用行程開關(guān)與機(jī)械擋塊檢測定位既精度高又簡單實(shí)用可靠，故應(yīng)用也是最多的。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機(jī)構(gòu)組成。 ④ 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求具有足夠的強(qiáng)度和 剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕。 α——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)連線間的夾角。,α=30176。115176。m2 ） J 工件 ——工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （ kg手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，因此，它不僅僅承受被抓取工件的重量，而且承受手部、手腕、和手臂自身的重量。為提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，要盡量減少臂部運(yùn)動(dòng)部分的重量，以減少偏重力矩和整個(gè)手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。導(dǎo)向桿 3 在導(dǎo)向套 4 內(nèi)移動(dòng)，以防止手臂伸縮時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)（并兼做手腕回轉(zhuǎn)缸 6 及手部 7 的夾緊油缸用的輸油管道）。 如圖 4所示，對于伸縮行 程大的手臂，為了防止導(dǎo)向桿懸伸部分的彎曲變形，可在導(dǎo)向桿尾部增設(shè)輔助支承架，以提高導(dǎo)向桿的剛性。本機(jī)械手采用齒條缸式臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，如圖 6 所示，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由齒條活塞桿 8 驅(qū)動(dòng)齒輪，帶動(dòng)配油軸和缸體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過缸體上的平鍵 9 帶動(dòng)外套一起轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)。 a ——啟動(dòng)過程中的平均加速度（ m/s 2 ）， 湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 18 頁 共 40 頁 而 a = tv?? (m/s 2 ) △ v ——速度變化量。m) 式中 Mm——各支承處的總摩擦力矩； Mg——啟動(dòng)時(shí)慣性力矩，一般按下式計(jì)算： Mg = J t?? (N對于形狀復(fù)雜的零件，可劃分為幾個(gè)簡單的零件分別進(jìn)行計(jì)算，其中有的部分可 當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)計(jì)算。 液壓系統(tǒng)的組成 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成： ① 油泵 它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，用這壓力油驅(qū)動(dòng)整個(gè)液壓系統(tǒng)工作。 壓力控制回路 ① 調(diào)壓回路 在采用定量泵的液壓系統(tǒng)中，為控制系統(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，并將多余的油液溢流回油箱。湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 20 頁 共 40 頁 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，油泵向系統(tǒng)供應(yīng)高壓油液，以驅(qū)動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)而做功。 根據(jù)各油泵的運(yùn)動(dòng)速度要求，可分別采用 LI 型單向節(jié)流閥、 LCI 型單向節(jié)流閥或QI 型單向調(diào)速閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。 目前在液壓系統(tǒng)中使用的電磁閥，按其電源的不同，可分為交流電磁閥（ D 型）和直流電磁閥（ E 型）兩種。 上料機(jī)械手的動(dòng)作順序 本液壓傳動(dòng)上料機(jī)械手主要是從一個(gè)地方拿到工件后，橫移一定的距離后把工件給立式精鍛機(jī)進(jìn)行加工。該系統(tǒng)選用功率 N = 千瓦的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵 YB35/18 ，其公稱壓力為 6010 5 帕，流量 35 升 /分 +18 升 /分 =53 升 /分，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為 3010 5 帕，油箱容積選為 250 升。 在手臂回轉(zhuǎn)后的定位所用的定位油缸支路要比系統(tǒng)壓力低，為此在定位油缸支路前串有減壓閥（ J10），使定位油缸獲 得適應(yīng)壓力為 15—18105 帕 ，同時(shí)還給電液動(dòng)滑閥（或稱電液換向閥， 34DY63B）來實(shí)現(xiàn)，空載卸荷不致使油溫升高。在延時(shí)結(jié)束時(shí)， 3DT 斷電，手指夾緊料；并同時(shí)發(fā)信、跳步，使電磁鐵 4DT 通電，壓力油從工作油路 39 經(jīng)電液換向閥 33 右邊通道、單向調(diào)速閥 34 的單向閥及單向順序閥 35 的單向閥進(jìn)入手臂升降油缸的下腔，推動(dòng)手臂上升。經(jīng)步進(jìn)選線器跳步，使電磁鐵 1DT 通電，手臂前伸；當(dāng)手臂將 棒料送到立式精鍛機(jī)的夾頭軸線前的適當(dāng)距離，手臂的碰鐵碰行程開關(guān)， 1DT 斷電，手臂靠滑行和定位湖北科技職業(yè)學(xué)院 第 23 頁 共 40 頁 螺釘使手臂將棒料送到夾頭軸線處；并發(fā)出電信號、跳步使 12DT 通電，大泵卸荷，手臂處于 “中停 ”位置，同時(shí)發(fā)出電信號使立式精鍛機(jī)啟動(dòng)，夾頭下降，行程開關(guān)發(fā)信，通過時(shí)間繼電器使夾頭閉合將棒料夾牢，精鍛機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)信，給機(jī)械手電控系統(tǒng)，經(jīng)過選線器跳步，時(shí)間繼電器延時(shí)使 3DT 通電，機(jī)械手手指松開（同時(shí)，精鍛機(jī)的電控系統(tǒng)發(fā)信使夾頭提升），延時(shí)到 3DT 斷電，手指閉合，并發(fā)出電信號，步選器跳步， 2DT通電，手臂縮回。 的往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）及無桿活塞油缸（亦稱齒條活塞油缸）。 可編程序控制器 的選擇及工作過程 可編程序控制器的選擇 目前 ，國際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的 F 系列 PC,德國西門子公司的 SIMATIC N5 系列 PC、日本 OMRON(立石 )公司的 C 型、 P型 PC等。其中存放