【正文】 這次設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，使我們了解了設(shè)計(jì)工作的基本流程和設(shè)計(jì)的方法以及理念。2．新油并不清潔，所以進(jìn)入系統(tǒng)的油液在加到系統(tǒng)之前都應(yīng)該經(jīng)過一個(gè)高效過濾器進(jìn)行過濾，在本設(shè)計(jì)中，將過濾器安裝在泵的進(jìn)油口處。當(dāng)壓力油輸入有桿腔時(shí)，使活塞以速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需輸入油缸的流量Q為： Q=式中d——活塞桿直徑（厘米）；Q——輸入有桿腔的流量（升/分）；——活塞的移動(dòng)速度（米/分）。交流電磁鐵起動(dòng)性能好，換向時(shí)間短，接線簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但是如吸不上時(shí)容易燒壞，可靠性差，換向時(shí)有沖擊，允許換向頻率低，壽命較短。為了使機(jī)械手手臂在移動(dòng)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(guān)閉，使活塞停止運(yùn)動(dòng)并鎖緊。 我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械手是一個(gè)上下料的機(jī)械手，它的工作流程簡(jiǎn)圖如下：圖五上述動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)信號(hào)控制相應(yīng)的電磁換向閥，按程序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)的。如：做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)，做回轉(zhuǎn)角度為360度的回轉(zhuǎn)油缸，控制手臂伸縮的伸縮油缸。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(jī)械手的尺寸恰能滿足回轉(zhuǎn)半徑1m~3m和提升工件高度≤2m的要求，所以在這次設(shè)計(jì)過程中不做改動(dòng)。機(jī)構(gòu)實(shí)用且經(jīng)濟(jì)。工作性能完善，但控制部分比較復(fù)雜。對(duì)于動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手（機(jī)械人），采用示教再現(xiàn)型控制系統(tǒng)。缺點(diǎn)是需配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。而另一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的NC機(jī)器人，其位置重復(fù)精度達(dá)limo 90年代末的機(jī)器人一般都具有兩、三種功能，向多功能化方向發(fā)展。協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實(shí)現(xiàn)了多手與變位機(jī)、多機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。它起源于原子，軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)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(jī)械手來進(jìn)行月球的探測(cè)等。我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。本設(shè)計(jì)擬開發(fā)的上料機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，可抓取重量較大的工件。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們認(rèn)識(shí)：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。更在加工生產(chǎn)線、自動(dòng)線上應(yīng)用，成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)結(jié)和重要手段。在遠(yuǎn)程控制中已采用了分布式智能驅(qū)動(dòng)新技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷向智能化方向發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深化以及機(jī)器人在FMS, CIMS系統(tǒng)中的群體應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人也在不斷向智能化方向發(fā)展，以適應(yīng)“敏捷制造”(Agile Manufacturing)，滿足多樣化、個(gè)性化的需求，并適應(yīng)多變的非結(jié)構(gòu)環(huán)境作業(yè)，向非制造領(lǐng)域進(jìn)軍。 機(jī)械手手部的構(gòu)造系模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。為了減少停機(jī)時(shí)產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)的裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖減震機(jī)構(gòu)。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(yīng)多種作業(yè)的需要。 最大抓取重量 40kg 抓取規(guī)格 棒料φ120mm，盤類φ300mm動(dòng)力：盡可能采用機(jī)械傳動(dòng)、電磁力或氣動(dòng)。手腕和手指的運(yùn)動(dòng)成為輔助運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槭滞蟮倪\(yùn)動(dòng)只能改變被抓取工件的方位，而手指的夾放運(yùn)動(dòng)不能改變工件的位置和方位，故它不計(jì)為自由度數(shù)，其他運(yùn)動(dòng)都算作自由度數(shù)。其工作高度即離地面高度為H=2458mm，其支撐點(diǎn)b離地面的高度H2=1708mm，其B點(diǎn)的高度為H3=1925mm。因此，在活塞面積相同的條件下，液壓機(jī)械手可比氣動(dòng)機(jī)械手負(fù)荷大得多。所以，我們?cè)O(shè)計(jì)的是將伸縮油缸和液壓站用支撐板固定在遠(yuǎn)離工件的立柱的另側(cè)，這樣，當(dāng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)中心將比較靠近回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)中心，這樣，即減少了支撐軸的彎曲應(yīng)力，又可以使的機(jī)械手在裝配和設(shè)置油管路線時(shí)更加方便。采用節(jié)流調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單可靠，調(diào)速范圍較大，價(jià)格便宜。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵之間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油泵的作用。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/厘米單向閥1~行程閥~2換向閥2~3節(jié)流閥~3調(diào)速閥3~5背壓閥2~3因此，油泵的工作壓力P可簡(jiǎn)單估算如下： P=（p+） 公斤/厘米 =2．確定油泵的流量=KQ 升/分K——考慮系統(tǒng)油液泄漏的系數(shù)，一般取K=~算的：Q=（一）選擇液壓泵由于各部分缸體對(duì)驅(qū)動(dòng)泵的流量以及工作壓力各不相同，查手冊(cè)選擇YBX—16，此葉片泵的基本技術(shù)參數(shù)為：排量調(diào)節(jié)范圍為0~16（mL/r）~7Mpa額定轉(zhuǎn)速1450 r/min轉(zhuǎn)速范圍為600~1800r/min。其主要功能是為液壓執(zhí)行元件提供一定壓力和流量的油液，而系統(tǒng)的控制任務(wù)主要由散裝在主機(jī)各處的控制閥來擔(dān)當(dāng)。自學(xué)了許多相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，求教了多位專業(yè)老師，上網(wǎng)和在圖書館查閱大量相關(guān)資料。本設(shè)計(jì)油路塊的材料選擇為HT200,厚度大于30mm，最大邊長(zhǎng)小于400 mm.由于本設(shè)計(jì)所需要集成的閥較多，以及管道交叉比較多，所以采用整體式油路板?？紤]部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，選用橡膠軟管，由于該液壓系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，所以采用鋼絲編織液壓膠管，查手冊(cè)，選用鋼絲編織液壓膠管，內(nèi)徑10mm ,選用Ⅰ型號(hào)。（2）大臂伸縮油缸 由前面計(jì)算選擇雙作用單活塞桿活塞式液壓缸，額定壓力是25Mpa，活塞桿外徑是60mm，缸筒內(nèi)徑為80mm，行程是500 mm。為了使油缸盡可能近于同步，除了提高油缸尺寸的精度外，還可采用并聯(lián)調(diào)速同步回路。當(dāng)油缸停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，二位四通電磁閥PT相連，使油泵輸出油液經(jīng)二位四通閥流回油箱，油泵卸荷。若采用電液伺服系統(tǒng)控制，不僅定位精度高，而且可連續(xù)任意定位，適用于高速、重負(fù)荷的通用機(jī)械手。手臂做各種運(yùn)動(dòng)的速度決定于流入密封油缸中的油掖的容積的多少。如一圖所示的機(jī)械手，其手臂的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)回轉(zhuǎn)所組成，即沿X軸的伸縮，沿Z軸的升降和繞Z軸的回轉(zhuǎn)。在外型上，我們要解決的問題主要是我們?cè)O(shè)計(jì)出來的實(shí)體要和實(shí)物相同或相近。二、按控制型式分類 點(diǎn)位控制型機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)詭計(jì)是空間二個(gè)點(diǎn)之間的連接。三、控 制 系 統(tǒng)機(jī)械手控制的要素，包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和加減速度等。（3）軀干軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。其中最為突出的是水下機(jī)器人技術(shù)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)。該語言易學(xué)易用，可用于各種開發(fā)環(huán)境，與大多數(shù)WINDOWS軟件產(chǎn)品兼容。 以關(guān)節(jié)型為主流，80年代發(fā)明的適用于裝配作業(yè)的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人約占總量的1/3。到目前為止，日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快，應(yīng)用最多的國(guó)家。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它不僅能為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國(guó)的宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。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(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。在我國(guó)，社會(huì)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(zhǎng)處。機(jī)械手一般分為三類。1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工大學(xué)聯(lián)合研制一種叫UnnimationViearm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)。 機(jī)械結(jié)構(gòu)最近美國(guó)機(jī)器人空間技術(shù)公司開發(fā)了Robot Script ，運(yùn)行于該公司的通用機(jī)器人控制器URC的Win NT/95環(huán)境下。 我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“86“計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。為了使機(jī)械手能夠正確的工作，手臂的三個(gè)自由讀都需要精確的定位。它的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可開，工作速度高，成本低；缺點(diǎn)是不易于調(diào)整。通用機(jī)械手又分簡(jiǎn)易型、示教再現(xiàn)型和只能機(jī)械手、草中式機(jī)械手等幾種。我們這次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)此機(jī)械手，而且還要對(duì)機(jī)械手的整體布局及工作原理和過程做一些介紹。所以在此次設(shè)計(jì)中，二自由度已經(jīng)足夠，沒有必要盲目的加入自由度。手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)所能克服的摩擦阻力大小，以及夾持式手部夾緊工件時(shí)所需保持的握力大小，均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。4． 可達(dá)到較高的定位精度 目前一般液壓機(jī)械手，在速度低于400毫米/秒、抓重較輕時(shí)，采用適宜的緩沖措施和定位方式，定位精度可達(dá)到1~。本系統(tǒng)是不需要保壓的卸荷回路，所以都采用二位四通電磁閥M型中位機(jī)能的卸荷回路。但實(shí)際上，由于每個(gè)油缸所受的負(fù)荷不同，漏損和摩擦力不一樣，以及油缸內(nèi)徑的加工誤差，都會(huì)造成油缸速度或位置的不同步。 缺點(diǎn)：密封比較困難，加工復(fù)雜，倆端蓋受壓面積大，剛度難以保證，不平衡徑向力較大。所以本設(shè)計(jì)中采用的油液為HM46號(hào)液壓油，（二）選擇油管以及連接方式由于各類元件多采用內(nèi)徑為10，所以在選擇管道的時(shí)候，應(yīng)該采用10的油管。3. 為了保證工作時(shí)在油壓作用下不被擊穿，互不相通的孔道間的最小壁厚不小于5mm。由于時(shí)間問題，對(duì)于本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)還存在許多問題，許多地方都還有待改進(jìn)和提高，希望各位專家評(píng)審多多指教。液壓泵組采用內(nèi)置置式動(dòng)力源臥式安裝，電動(dòng)機(jī)立式安裝，液壓泵置于郵箱里，電機(jī)安裝在郵箱支架上。重量為10公斤。第二是防止空氣混入系統(tǒng)。其缺點(diǎn)是：有壓力和流量損耗，在低速低負(fù)荷傳動(dòng)時(shí)效率低，發(fā)熱大。橫向擴(kuò)展一下，本人聯(lián)想到深圳沙田海港的集裝箱的起吊手臂，它在空間運(yùn)行的時(shí)候，保證了集裝箱的水平放置，那樣手臂的設(shè)計(jì)將更加復(fù)雜。目前，液壓機(jī)械好艘搬運(yùn)重量（即抓重）已達(dá)800公斤，而氣動(dòng)機(jī)械手一般搬運(yùn)重量小于30公斤。第 三 章 平衡臂機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案3．1機(jī)械手總體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綜合考慮了幾種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，由于要求的抓取重量較大（40公斤），生產(chǎn)節(jié)拍較長(zhǎng)，為了得到較大的輸出力和握力，還要求傳動(dòng)平穩(wěn)，所以我們決定采用液壓驅(qū)動(dòng)的方式。 這次參考了江麓機(jī)械廠的機(jī)械手，在確定了被抓取工件所在的空間位置，及將工件搬運(yùn)到規(guī)定的位置時(shí)所需要的運(yùn)動(dòng)。必要時(shí)可以采用液壓，但不宜使用高壓液壓設(shè)備。2. 通用機(jī)械手 通用機(jī)械手是在專用機(jī)械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。電器驅(qū)動(dòng)都采用三相感應(yīng)電機(jī)作為動(dòng)力，用大減速比減速器來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；直線運(yùn)動(dòng)則用電機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)；有的采用直線電動(dòng)機(jī)。手指的數(shù)量又分為二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。我國(guó)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(guó)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:其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余