【正文】 滾珠絲杠壽命下降，所以，預(yù)加載荷不應(yīng)超過工作載荷的 1/3。 的，如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)龋挥幸詡鬟f運動為主的，如機(jī)床 工作臺的進(jìn)給絲杠。對于相當(dāng)大大傳動比、并且要求傳動精度與傳動效率高，傳動平穩(wěn)以及體積小重量輕時。 b．等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則。 （ 2） 各級傳動比的最佳 分配原則。 ，以減小反向空回所造成的運動誤差。除直接驅(qū)動型機(jī)器人以外，機(jī)器人各聯(lián)桿及各關(guān)節(jié)的運動都是由驅(qū)動器經(jīng)過各種機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動的。 采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，因此不需要導(dǎo)軌就可以保證手爪的兩手指保持平行運動，比帶有導(dǎo)軌的平行移動手爪的摩擦力要小很多。 機(jī)器人夾持器的典型結(jié)構(gòu) 利用楔塊與杠桿來實現(xiàn)手爪的松、開，來實現(xiàn)抓取工件。 機(jī)器人夾持器（手爪）的驅(qū)動方式主要有三種 這種驅(qū)動系統(tǒng)是用電磁閥來控制手爪的運動方向，用氣流調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)其運動速度。 ，易于實現(xiàn)計算機(jī)控制。 行器的重量、被抓取物體的重量及操作力的總和機(jī)器人容許的負(fù)荷力。 搬運用末端執(zhí)行器是指各種夾持裝置，用來抓取或吸附被搬運的物體。 ，并設(shè)置硬限位，以防止超限造成機(jī)械損壞。 ，在設(shè)計機(jī)器人手腕時，應(yīng)力求減少其重量和體積，結(jié)構(gòu)力求緊湊。機(jī)器人手腕是機(jī)器人操作機(jī)的最末端，它與機(jī)器人手臂配合運動，實現(xiàn)安裝在手腕上的末端執(zhí)行器的空間運動軌跡與運動姿態(tài)，完成所需要的作業(yè)動作。 因為液壓系統(tǒng)能提供很大的驅(qū)動力，因此在驅(qū)動力和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度都是比較容易實現(xiàn)的，關(guān)鍵是機(jī)械手運動的穩(wěn)定性和剛度的滿足。在設(shè)計機(jī)器人的手臂時，應(yīng)盡可能利用在機(jī)器人上安裝的機(jī)電元器件與裝置的重量來減小機(jī)器人手臂的不平衡重量，必要時還要設(shè)計平衡機(jī)構(gòu)來平衡手臂殘余的不平衡重量。力求選用高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料，通常 選用高強(qiáng)度鋁合金制造機(jī)器人手臂。腰座具體結(jié)構(gòu)如圖 23 所示： 圖 23 腰座結(jié)構(gòu)圖 機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計 機(jī)械手手臂的設(shè)計要求 機(jī)器人手臂的作用，是在一定的載荷和一定的速度下，實現(xiàn)在機(jī)器人所要求的工作空間內(nèi)的運動。 ，提高機(jī)器人的控制精度，一般腰部回轉(zhuǎn)運動 部分的殼體是由比重較小的鋁合金材料制成，而不運動的基座是用鑄鐵或鑄鋼材料制成。 ，它對機(jī)器人末 30KG，且長度達(dá) 500MM，同時考慮到數(shù)控機(jī)床布局的具體形式及對機(jī)械手的具體要求，考慮在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，以減小成本、提高可靠度。關(guān)節(jié)型機(jī)器人動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的空間運動是用一個回轉(zhuǎn)運動及兩個直線運動來實現(xiàn)的，如圖 。 設(shè)計原則 在設(shè)計之前，必須要有一個指導(dǎo)原則。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢 目前，在國內(nèi)外各種機(jī)器人和機(jī)械手的研究成為科研的熱點，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下： A．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 設(shè)計目的 本設(shè)計通過對機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)大學(xué)本科四年的所學(xué)知識進(jìn)行整合，完成一個特定功能、特殊要求的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的設(shè)計，能夠比較好地體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強(qiáng)的針對性和明確的實施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實踐的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機(jī)床、 5 國家沒有對期刊進(jìn)行級別劃分。 三、 創(chuàng)造性 學(xué)術(shù)論文在形式上是屬于議論文的，但它與一般議論文不同，它必須是有自己的理論系統(tǒng)的，不能只是材料的羅列，應(yīng)對大量的事實、材料進(jìn)行分析、研究，使感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識 。 3) 著錄參考文獻(xiàn)能起索引作用。 關(guān)鍵詞： 機(jī)械手 PLC 液壓伺服定位 電液系統(tǒng) 如 需 要 圖 紙 等 資 料 ， 聯(lián) 系1961660126 研究成果的嚴(yán)肅態(tài)度以及向讀者提供有關(guān)信息的出處，正文之后一般應(yīng)列出參考文獻(xiàn)表引文應(yīng)以原始文獻(xiàn)和第一手資料為原則。設(shè)計達(dá)到了設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)。 2) 著錄參考文獻(xiàn)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(xué)術(shù)論文就沒有科學(xué)價值。 。 design a kind of cylinderical coordinate manipulator used to pack and unload work piece for CNC machine tools. In particular, made the detailed design about base, arm, and end effector and the control system etc. including Total design, waist’s construction design, the arm’s construction design, the wrist’s construction design, the end effector’s construction design, and the drive system of manipulator. At the same time, analysis and pute the hydraulic pressure system and control system. Deeply design the manipulator’s control system, which based on PLC. After analysis about the craft process and the requests of the manipulator, the hardware circuit and the control program of the manipulator then is designed. In a word, the design of the manipulator has e to the anticipant object. Keyways: Manipulator PLC Hydraulic servo control Electrohydraulic system 機(jī)械手能代替人類完成危險、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強(qiáng) 度，提高勞動生產(chǎn)力。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計是非常有意義的。本設(shè)計能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機(jī)床以及加工中心的 加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強(qiáng)度，節(jié)約加工輔助時間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。 總的來說，大體是兩個方向：其一是機(jī)器人的智能化，多傳感器、多控制器，先進(jìn)的控制算法，復(fù)雜的機(jī)電控制系統(tǒng)；其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系，滿足相對具體的任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人，主要采用性價比高的模塊，在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、簡潔、可靠，大量采用工業(yè)控制器，市場化、模塊化的元件。各結(jié)構(gòu)形式 及其相應(yīng)的特點，分別介紹如下。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配作業(yè)及搬運作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。 4. 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu) 關(guān)節(jié)型機(jī)器人的空間運動是由三個回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)的，如圖。 14 ，因此，機(jī)器人的基座和腰部軸及軸承的結(jié)構(gòu)要有足夠大的強(qiáng)度和剛度，以保證其 承載能力。要設(shè)有調(diào)整機(jī)構(gòu)，用來調(diào)整腰部軸承間隙及減速器的傳動間隙。 盡量減小因齒輪傳動造成的誤差。 ，應(yīng)在保證機(jī)器人手臂有足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，盡可能在結(jié)構(gòu)上、材料上設(shè)法減輕手臂的重量。 ，這對減小電機(jī)負(fù)載和提高機(jī)器人手臂運動的響應(yīng)速度是非常有利的。綜合考慮，兩手臂的驅(qū)動均選擇液壓驅(qū)動方式，通過液壓缸的直接驅(qū)動，液壓缸既是驅(qū)動元件，又是執(zhí)行運動件，不用再設(shè)計另外的執(zhí)行件了；而且液壓缸實現(xiàn)直線運動，控制簡單，易于實現(xiàn)計算機(jī)的控制。 機(jī)械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計 機(jī)器人的手臂運動（ 包括腰座的回轉(zhuǎn)運動），給出了機(jī)器人末端執(zhí)行器在其工作空間中的運動位置，而安裝在機(jī)器人手臂末端的手腕，則給出了機(jī)器人末端執(zhí)行器在其工作空間中的運動姿態(tài)。因此，要具體問題具體分析，考慮機(jī)器人的多種布局，運動方案，選擇滿足要求的最簡單的方案。 ，以減小空回間隙，提高傳動精度。末端執(zhí)行器可分為搬運用、加工用和測 量用等。因此，根據(jù)作業(yè)的需要和人們的想象力而創(chuàng)造的新的機(jī)器人末端執(zhí)行器，將不斷的擴(kuò)大機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。 ，萬能性是指一機(jī)多能，而通用性是指有限的末端執(zhí)行器，可適用于不同的機(jī)器人，這就要求末端執(zhí)行器要有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口（如法蘭），使末端執(zhí)行器實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和積木化。 按手指的運動方式，可分為回轉(zhuǎn)型和移動型，按夾持方式來分，有外夾式和內(nèi)撐式兩種。 液壓驅(qū)動系統(tǒng)傳動剛度大，可實現(xiàn)連續(xù)位置控制。 這種手爪通過活塞推動齒條，齒條帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生手爪的夾緊與松開動作。 圖 25 機(jī)械手末端執(zhí)行手爪結(jié)構(gòu)圖 機(jī)械手的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計 工業(yè)機(jī)器人傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題 機(jī)器人是由多級聯(lián)桿和關(guān)節(jié)組成的多自由度的空間運動機(jī)構(gòu)。因此，機(jī)器人的傳動機(jī)構(gòu)要力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，體積小。故在設(shè)計時要使傳動機(jī)構(gòu)的阻尼合適。齒輪的嚙合間隙會造成傳動死區(qū)（失動量），若該死區(qū)是閉環(huán)系統(tǒng)中，則可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，常使系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩，因此要盡量采用齒側(cè)間隙小，精度高的齒輪；為盡量降低制造成本，要采用調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來消除或減小嚙合間隙，從而提高傳動精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計中最末兩級的傳動比應(yīng)取大一些，并盡量提高其加工精度。 （ 4） 對以比較大傳動比傳動的齒輪系，往往需要將定軸輪系和行星輪系結(jié)合為混合輪系。 30這樣可以消除傳動間隙，提高傳動精度與剛度。同步帶帶輪齒形有梯形齒形和圓弧齒形。 設(shè)計具體采用方案 具體到本 設(shè)計，因為選用了液壓缸作為機(jī)械手的水平手臂和垂直手臂，由于液壓缸實現(xiàn)直接驅(qū)動，它既是關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，又是動力元件。 由于液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，它具有動力大、力（或力矩）與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實現(xiàn)直接驅(qū)動等特點。 由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩的交、直流伺服電機(jī)及其配套的伺服驅(qū)動器（交流變頻器、直流脈沖寬度調(diào)制器）的廣泛采用，這類驅(qū)動系統(tǒng)在機(jī)器人中被大量采用。沖壓機(jī)器人多采用氣動驅(qū)動目前，雖然在中等負(fù)荷以下的工業(yè)機(jī)器人中大量采用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，但是在簡易經(jīng)濟(jì)型、重 型的工業(yè)機(jī)器人和噴涂機(jī)器人中采用液壓系統(tǒng)的還仍然占有很大的比例。 35由以上各類閥件與液壓動力機(jī)構(gòu)可組成電 液伺服馬達(dá)，電 液伺服液壓缸，電 液步進(jìn)馬達(dá)，電 液步進(jìn)液壓缸，液壓回轉(zhuǎn)伺服執(zhí)行器（ RSARotory Serve Actuator）等各種電 液伺服動力機(jī)構(gòu)。它既是關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，又是動力元件。氣動驅(qū)動系統(tǒng)大體由以下幾部分組成。雖然用無潤滑氣缸可以不用油霧器，但是一般情況下，建議也在氣路上裝上油霧器，以減少氣缸摩擦力，增加使用壽命。 為了確保氣缸的密封要求，同時又要盡量降低摩擦力，密封材料要選用橡膠和氟化塑料組合的密封環(huán)。因此對機(jī)器人一個單自由度而言，停點數(shù)目最多69 個。由于高起動力矩、大轉(zhuǎn)矩低慣量的交、直流電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用，因此一般情況下，負(fù)重在 100kg 以下的根據(jù)機(jī)器人各運動軸所計算的、要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)載額定力矩、加減速特性、額定功率、加速功率等參數(shù)選擇電機(jī)型號。 42環(huán)行分配器是控制步進(jìn)電機(jī)各繞組按一定的次序通過的環(huán)節(jié)。 設(shè)計具體采用方案 具體到本設(shè)計，在分析了具體工作要求后，綜合考慮各個因素。 機(jī)器人平衡機(jī)構(gòu)的形式 通常，機(jī)器人所采用的平衡機(jī)構(gòu)主要有以下幾種： 這種平衡裝置結(jié)構(gòu)簡單，平衡效果好，易于調(diào)整，工作可靠，但增加了機(jī)器人手臂的慣量與關(guān)節(jié)軸的載荷。 設(shè)計具體采用的方案 因為本設(shè)計機(jī)械手采用圓柱坐標(biāo)型的結(jié)構(gòu)，而且在手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及整個機(jī)械手的設(shè)計和布局中都重點考慮了機(jī)械手手臂的平衡問題，通過合理布局，優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，使得手臂本身盡可能達(dá)到平衡。同時考慮機(jī)械手的工作載荷和工作現(xiàn)場環(huán)境對機(jī)械手布局以及定位精度的具體要求以及計算機(jī)的控制的因素，腰部的回轉(zhuǎn)用電機(jī)驅(qū)動實現(xiàn)，剩下的兩個運動均為直線運動。 本設(shè)計的方向控制采用電磁換向閥來實現(xiàn)，而速度的控制主要采用節(jié)流調(diào)速，主要方式是采用比較簡單的節(jié)流閥來實現(xiàn)。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾器。實現(xiàn)快速進(jìn)油，和回油包壓，實現(xiàn)手爪的輕緩抓緊；當(dāng)失電時，工作液體進(jìn)入柱塞缸中，實現(xiàn)手爪迅速松開。 v? 為速度變化量； t? 啟動或制動時間，一般為 ~ ，取 將各值帶入上式，得： mF = N （ 2） sfF 的計算 1ApF fsf ??? （ 33） 式中， fp? 克服液壓缸密封件摩擦阻力所需空載壓力，如該液壓缸工作壓力 16 aMP ，查相關(guān)手冊取 = aMP ； 1A 為進(jìn)油工作腔有效面積； 啟動時： ?sfF 565N 運動時： ?sfF =283N （ 3） fF 的計算 機(jī)械手水平方向上有兩個導(dǎo)桿，內(nèi)導(dǎo)桿和外導(dǎo)套之間的摩擦力為