【正文】 同時(shí)發(fā)信、跳步，使電磁鐵 13DT 通電，壓力油通過電液換向閥 41 的左腔，推動手臂橫向移動。 手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂橫向移動和手腕回轉(zhuǎn)油 路采用單向調(diào)速閥（ QI63B、 QI25B、QI10B）回程節(jié)流，因而速度可調(diào)，工作平穩(wěn)。這里采用交流電磁閥。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵時(shí)間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油缸的作用。也有回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液動機(jī)一般叫作油 馬達(dá)，回轉(zhuǎn)角小于 360176。 ③ 臂厚同伸縮缸一樣，取 17mm?? ④ 聯(lián)接螺釘強(qiáng)度計(jì)算： 取螺釘數(shù)目 Z=4，工作載荷 1 8 1 7 .5 4 5 4 .44Q FFNZ? ? ? 1 .3 1 .8 4 5 4 .4 1 0 6 3QFN? ? ? ? 則 , 1 64 4 1 0 6 3 2 . 9[ ] 1 6 2 1 0QFd m m? ? ? ?? ? ??? ，查手冊取 1 6d mm? ，螺距 P=，材料為 35 29 號鋼的內(nèi)六角螺釘 6[] 32 0 10[] ~ ?? ??? 。圖中 6為位置檢測裝置。如下圖所示為雙導(dǎo)向桿手臂的伸縮結(jié)構(gòu)。手臂的 回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動是 通過立柱來實(shí)現(xiàn)的。 ② 轉(zhuǎn)動靈活，密封性要好。 。手指的開閉角保證工件能順利進(jìn)入或脫開。手臂配置在機(jī)座立柱上的機(jī)械手多為圓柱坐標(biāo)型，它有升降、伸縮與回轉(zhuǎn)運(yùn)動，工作范圍較大。110176。在我國，社會主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)揮其長處。 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。design。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 （ 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。 （四） 我要設(shè)計(jì)的機(jī)械手 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。為此驅(qū)動系統(tǒng)要采取相應(yīng)的措施，以保證動作的同步。 參考《工業(yè)機(jī)器人》表 96 和表 97，按照設(shè)計(jì)要求，本機(jī)械手采用的驅(qū)動方式為液壓驅(qū)動，控制方式為 繼電 接觸器 控制。 ∑Fy=0 得 1 2cosFF ?? 11FF??? 銷軸對手指的作用力為 1F? 。 選取 d= 得： 64 4 4 1 8 3 . 5 4 7 . 5p 2 . 5 1 0 0 . 9 5FD m m? ? ? ?? ? ?? ? ? 式中： D—— 液壓缸內(nèi)徑 P—— 液壓缸工作壓力 ? —— 液壓缸工作效率， ?? 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（ JB82666）選取液壓缸 內(nèi)徑 ， D=50mm 同理查得 活塞桿直徑 d=22mm 2. 缸體結(jié)構(gòu)及驗(yàn)算 缸體采用 45 號無縫鋼管，由 JB106867 查得可取缸筒外徑 75mm，則 ?? 16 ??? 則， 6662 . 5 1 0 5 0 5 . 4 8( 2 . 3 [ ] ) ( 2 . 3 1 1 0 1 0 2 . 5 1 0 ) 1pD mmp? ?? ??? ? ?? ? ? ? ? ?理 14 mm??? ? ? 理 3. 液壓缸額定工作壓力 NP （ MP）應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全 2212 1()0 . 3 5 3 6 . 3 6sNaDDP M PD? ?? ? ? 式中： D—— 缸筒內(nèi)徑 1D —— 缸筒外徑 s? —— 缸筒材料的屈服點(diǎn)， 45 號鋼為 340MPa 已知工作壓力 2. 5 36 .3 6N a aP M P M P??，故安全。手腕轉(zhuǎn)動時(shí)所需要的驅(qū)動力矩可按下式計(jì)算： = M + M + MM 驅(qū) 慣 摩偏 式中 ： M驅(qū) ——驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 M慣 ——慣性力矩 M偏 ——參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量（包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸體的動片）對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 19 M摩 ——手腕轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦力矩 腕部回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算圖 1. 摩擦阻力矩 M 摩 1 1 2 2M= 2f摩 （N D + N D ） 式中 ： f——軸承的摩擦系數(shù)，滾動軸承取 f=～ ，滑動軸承取 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=294N e= 時(shí) 0 . 1M = 8 0 0 0 . 0 3 5 2 0 0 0 . 0 7 52 ??摩 （ + ） 得 M 摩 =（ ） 2. 工件重心引起的偏置力矩 M偏 20 1MeG??偏 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=294N 時(shí) M偏 = （ N ③ 偏重力矩要小 所謂偏重力矩就是指臂部的重量對其支承回轉(zhuǎn)軸 所產(chǎn)生的靜力矩。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。 由 0AM?? 知， bGL Fa? b GLF a? 又 0Y?? 則 abF F G?? ? +aaa LFG??? ????總 ? aab 2 L + 2 1 8 4 . 5 3 0 0= + = 0 . 1 5 3 9 2 1 3 1 . 1 N300b aF F F F F G a? ? ? ????? ? ? ? ? ?????摩 摩 摩 總 其中： L—— 重心距導(dǎo)向套前端距離 , a —— 導(dǎo)向套長度， 300mm 181。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進(jìn)入油缸，推動活塞桿運(yùn)動，從而使手臂作伸縮、升降等運(yùn)動，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。 ④ 平衡與鎖緊回路 在機(jī)械液壓系統(tǒng)中，為防止垂直機(jī)構(gòu)因自重而任意下降，可采用平衡回路將垂直機(jī)構(gòu)的自重給以平衡。 采用節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速時(shí)，負(fù)荷的變化會引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。 → 拔定位銷 → 手臂回轉(zhuǎn) 115176。 下面以上料機(jī)械手的一個典型動作程序?yàn)槔?，結(jié)合圖 8 來說明其動作循環(huán)。當(dāng)手筆碰鐵碰到行程開關(guān)時(shí)， 2DT 斷電（手。系統(tǒng)的壓力由溢流閥來調(diào)節(jié)。它的動作順序是：待料（即起始位置。 節(jié)流調(diào)速閥的優(yōu)點(diǎn)是：簡單可靠、調(diào)速范圍較大、價(jià)格便宜。此機(jī)械手采用二位二通電磁閥控制溢流閥遙控口卸荷回路。 31 四、 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (一 ) 液壓系統(tǒng)簡介 機(jī)械手的液壓傳動是以有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)。 其 理論 驅(qū)動力可按下式計(jì)算： = + + +F F F F F回理 慣摩 密 估計(jì)參與手臂伸縮運(yùn)動部件總重量 G (1 0 3 0 ) 9 .8 3 9 2 N? ? ? ?,且重心位置距導(dǎo)向套前端面距離為 200mm。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) 。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。當(dāng)回轉(zhuǎn)油缸的兩腔分別通入壓力油時(shí)，驅(qū)動動片連同夾緊油缸缸體和指座一同轉(zhuǎn)動，即為 手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動?？山瓢聪率焦浪? 2 1 aK g??=，其中 20 .2 5 0 .5 /0 .5va m st?? ? ? 3K —— 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進(jìn)行選定按《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)》表 22 選取 3 4K? 。在拉桿 3 作用下銷軸 2 向上的拉力為 F，并通過銷 軸中心 O點(diǎn)，兩手指 1 的滑槽對銷軸的反作用力為 1F 、 2F ， 其力的方向垂直于滑槽中心線 OO1 和 OO2并指向O 點(diǎn) ， 1F 和 2F 的延長線交 O1O2 于 A 及 B， ∠ AOC=∠ BOC=α。除一些專用機(jī)械手外，大多數(shù)機(jī)械手均需進(jìn)行專門的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。機(jī)械手的運(yùn)動速度與臂力、行程、驅(qū)動方式、緩沖方式、定位方式都有很大關(guān)系，應(yīng)根據(jù)具體情況加以確定。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000 米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種；在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、 聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。 （ 3）．工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；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。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中 以明確方式標(biāo)明。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外， 不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 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)，目前已基本掌握了機(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；其中有 130 多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。110176。 本機(jī)械手采用行程開關(guān)式。 3. 應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。綜合前面驅(qū)動力的計(jì)算方法，可求出驅(qū)動力的大小。 另外，通往手腕油缸的管道盡量從手臂內(nèi)部通過，以便手腕轉(zhuǎn)動時(shí)管路不扭轉(zhuǎn)和不外露，使外形整齊。手臂的各種運(yùn)動通常由驅(qū)動機(jī)構(gòu)和各種傳動機(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。導(dǎo)向桿 3在導(dǎo)向套 4 內(nèi)移動，以防止手臂伸縮時(shí)的轉(zhuǎn)動（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）。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)動由齒條活塞桿 8 驅(qū)動齒輪，帶動配油軸和缸體一起轉(zhuǎn)動，再通過缸體上的平鍵 9 帶動外套一起轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)。 若軸承處的摩擦力忽略不計(jì)，則 =M +MM驅(qū) 慣 封 ，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，為簡化計(jì)算 M封 可不計(jì)。 ③ 控制調(diào)節(jié)裝置 各種閥類，如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、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。在停機(jī)時(shí)，單向閥把系統(tǒng)能夠和油泵隔斷，防止系統(tǒng)的油液通過油泵流回油箱，避免空氣混 入，以保證啟動時(shí)的平穩(wěn)性。 機(jī)械手的液壓傳動系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)圖的繪制是設(shè)計(jì)液壓機(jī)械手的主要內(nèi)容之一。工作時(shí)油泵輸出的壓力油進(jìn)入升降油缸上腔，作用在順序閥的壓力增加使之接通，活塞便向下運(yùn)動。手腕上的碰鐵碰行程開關(guān)使 6DT 斷電，換向閥 18復(fù)位成 “O”型滑閥機(jī)能狀態(tài)，同時(shí)亦使 8DT 斷電 ，定位油缸復(fù)位（拔銷）；壓力繼電器復(fù)位，發(fā)出電信號。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，推動手臂上升。該系統(tǒng)選用功率 N = 千瓦的電動機(jī)，帶動雙聯(lián)葉片泵 YB35/18 ，其公稱壓力為 60*105 帕，流量為 35 升 /分 +18升 /分 =53 升 /分，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為 30*105 帕，油箱容積選為 250升。 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。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)動油缸運(yùn)動而做功。 ② 液動機(jī) 壓力油驅(qū)動運(yùn)動部件對外工作部分?！仙龝r(shí)為正，下降時(shí)為負(fù)。由活塞桿帶動套筒 3做升降運(yùn)動。 手臂伸縮運(yùn)動 這里實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動是采用液壓驅(qū)動的活塞油缸