【正文】 另外，該機(jī)械手既可以用于搬運(yùn)小型零件，也可供教學(xué)、實(shí)驗(yàn)使用。這樣 ，可用PLC的8個輸出端與電磁閥的8個線圈相連，通過編程，使電磁閥各線圈按一定序列激勵，不需改變接線，只需將程序中動作代碼及順序稍加修改即可。如果使用圖形編程器(LCD或CRT)，則畫出梯形圖相當(dāng)于編制出了程序，可將梯形圖直接送入可編程序控制器。當(dāng)確認(rèn)其硬件工作正常后，進(jìn)入下一階段。升降氣缸采用進(jìn)氣節(jié)流的單向節(jié)流閥以調(diào)節(jié)手臂的上升速度，由于手臂靠自重下降，其速度調(diào)節(jié)仍采用在電磁閥排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘來完成。第二級緩沖行程范圍為2839mm)。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動采用多點(diǎn)定位緩沖裝置，其工作原理見回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器部分。當(dāng)壓力油(或壓縮空氣)輸入工作腔時，驅(qū)使手臂前伸(或縮回)，其驅(qū)動力應(yīng)克服手臂在前伸(或縮回)起動時所產(chǎn)生的慣性力，手臂運(yùn)動件表面之間的密封裝置處的摩擦阻力，以及回油腔壓力(即背壓)所造成的阻力，因此，驅(qū)動力計算公式為:P驅(qū) = P慣 + P摩 + P密  + P背 N （51）式中:P慣——手伶在起動過程中的慣性力(N)。該機(jī) 械 手 的手臂結(jié)構(gòu)如附圖所示，現(xiàn)將其工作過程描述如下:手臂主要由雙作用式氣缸導(dǎo)向桿定位拉桿3和兩個可調(diào)定位塊4等組成。在機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動中所采用的回轉(zhuǎn)缸是單葉片回轉(zhuǎn)氣缸，它的二理如圖42所示，定片1與缸體2固連，動片3與回轉(zhuǎn)軸5固連。cm 因 此 ，應(yīng)根據(jù)工作條件的不同，選取工作情況系數(shù)，一般可在(1～3)的范圍內(nèi)選取。所以，壓縮空氣由噴嘴進(jìn)口處A進(jìn)入后，噴嘴開始一段由大到小逐漸收縮，而氣流速度逐漸增大，當(dāng)沿氣流流動方向截面收縮到最小處X時〔即臨界面積)，流速達(dá)到臨界速度即音速，此時壓力近似為噴嘴進(jìn)口處的壓力之半，即= 8P,。例如圓柱形工件采用帶“V”形面的手指，以便自動定心?！?240176。而影響機(jī)械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。相應(yīng)的機(jī)械手具有三個自由度，為了彌補(bǔ)升降運(yùn)動行程較小的缺點(diǎn)，增加手臂擺動機(jī)構(gòu)，從而增加一個手臂上下擺動的自由度圖21所示為機(jī)械手的手指、手腕、手臂的運(yùn)動示意圖。(6) 成本低廉。為此，我們把上下料機(jī)械手作為我們研究的課題。(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。電力傳動機(jī)械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(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。專用機(jī)械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點(diǎn)，適用于大批量的自動化生產(chǎn)，如自動機(jī)床、自動線的上、下料機(jī)械手和“加口工中心”附屬的自動換刀機(jī)械手。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)動時在啟動、制動瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運(yùn)動部件受力狀態(tài)簡單。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，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。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。同時，分別設(shè)計了機(jī)械手的夾持式手部結(jié)構(gòu)以及吸附式手部結(jié)構(gòu)。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。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。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。(二)按驅(qū)動方式分 液壓傳動機(jī)械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。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)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(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。(4)為了減少泄漏，液壓元件的制造工藝水平要求較高，故價格較高。本課題將要完成的主要任務(wù)如下:(1)機(jī)械手為通用機(jī)械手，因此相對于專用機(jī)械手來說，它的適用面必須更廣.(2)選取機(jī)械手的座標(biāo)型式和自由度(3)設(shè)計出機(jī)械手的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括:手部、手腕、手臂等部件的設(shè)計。 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計按照 抓 取 工件的要求，本機(jī)械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降(或俯仰)運(yùn)動。除了運(yùn)動速度以外，手臂設(shè)計的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。/s手指夾持范圍棒料 : 80～150mm片料 : 面 Z定位方式行程 開 關(guān) 或可調(diào)機(jī)械擋塊等定位精度l1,緩沖方式液壓緩沖器氣壓傳 動1控制方式點(diǎn)位程序控制(采用PLC)圖2 6機(jī)械手的工作范圍 Work Range of Manipulator 第三章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件是棒料時，使用夾持式手部:當(dāng)工件是板料時，使用氣流負(fù)壓式吸盤。氣缸的直徑本氣缸屬于單向作用氣缸。當(dāng)間隙太小時，噴射氣流和被抽氣體將由于與套壁的摩擦而使速度降低，因而降低了抽氣速率。手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨(dú)立的自由度，以使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動作要求。若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，其轉(zhuǎn)動慣量J,為: J——工件對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量(NR 缸 體 內(nèi)壁 半徑(cm)。在雙作用式氣缸1的兩個接氣管口c, ，通過調(diào)整兩塊可調(diào)定位塊4的位置而達(dá)到。手臂升降裝置由轉(zhuǎn)柱升降缸活塞軸升降缸體3,碰鐵可調(diào)定位塊定位拉桿緩沖撞鐵定位塊聯(lián)接盤13和導(dǎo)向桿14等組成。因此，必須使推力負(fù)載(氣缸工作負(fù)載F與工作總阻力F之和)小于極限力F。圖示為手臂回轉(zhuǎn)中間定位塊在某工位即將碰到擋塊氣缸活塞桿時的位置。 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。當(dāng)輸入狀態(tài)信息全部進(jìn)入I/0狀態(tài)表后，CPU工作進(jìn)入到第三個階段。(6)調(diào)試程序即檢查程序是否能正確完成邏輯要求，不合要求，可以在編程器上修改。 (8DT通電) →手臂伸長至最長(3DT通電) →手爪松開(IODT通電) →延時T →手臂收縮最短(4DT通電)。機(jī)械手采用PLC控制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)，無論是進(jìn)行時間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設(shè)定PLC程序來實(shí)現(xiàn)。 2)左轉(zhuǎn)到位(0003為ON)，上升到位(0007為ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位(0010為ON)，手爪抓緊(0002為ON).(4)手臂收縮的條件:收縮不到位(0006為OFF)，無伸長命令(0502為OFF)，并且滿足下列條件之一:1)右轉(zhuǎn)到位(0004為ON)，下降到位(0008為ON)，手腕逆轉(zhuǎn)到位(0009為ON)，手爪抓緊(0002為ON)。豎直方向的上、下。在可編程序控制器與被控對象(機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程)構(gòu)成一個自動控制系統(tǒng)時，通常以七個步驟進(jìn)行:(1)系統(tǒng)設(shè)計即確定被控對象的動作及動作順序?？删幊绦蚩刂破鞯妮斎攵俗硬皇侵苯优c主機(jī)相連，CPU對輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。在第二段行程2440mm范圍時，調(diào)節(jié)阻尼螺釘，阻尼力約為7001000N 。當(dāng)手臂運(yùn)動到定位前的減速位置時(對于伸縮運(yùn)動定位前的2040mm。實(shí)現(xiàn)機(jī)械手手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片式回轉(zhuǎn)缸、齒輪傳動機(jī)構(gòu)、鏈輪傳動機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。氣壓驅(qū)動的機(jī)械手手臂在進(jìn)行伸縮(或升降)運(yùn)動時，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)時，必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝置。手臂的伸縮是直線運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動采用的是氣壓驅(qū)動的活塞氣缸?！饎舆^程所轉(zhuǎn)過的角度(弧度)。 圖41 手碗回轉(zhuǎn)時受力狀態(tài) Bear Force Condition of Wrist When Rotating手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算:M= M+ M+ M+Mcm (41)式中 : M——驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩(Kg﹒cm)?！P吸附工件在起動時的安全系數(shù)，可取K,月22，在此取=。氣流負(fù)壓式與鉗爪式手部相比較，氣流負(fù)壓式手部具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，表面吸附力分布均勻，但要求所吸附表面平整光滑、無孔和無油。(一)具有足夠的握力(即夾緊力)在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。手臂升降行程定為150mm。主參數(shù)機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，目前機(jī)械手最大抓重以10公斤左右的為數(shù)最多。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運(yùn)時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求。氣動系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動控制。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000m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)。國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成。用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。手部即與物件接觸的部件。s more,the paper accounts for background and the primary mission of thetopic.The paper introduces the function,posing and classification of the manipulator,tells out the freedegree and the form of the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator.This paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator,and analyzes the error of the orientation of the fingers.The paper designs the structure of the wrist,putes the neededmoment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump. The paper designs the structure of the arm,and designs the hydraulic pressure buffer when the manipulator39。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人，機(jī)械手，氣動，可編程序控制器(PLC)Design on the Currency Pneumati