【正文】 ................ 18 第三章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................................... 20 1 機(jī)械手的發(fā)展 ........................................ 20 2 機(jī)械手手抓結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................... 21 3 機(jī)械手 手臂的設(shè)計 ..................................... 22 4 腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ....................................... 22 5 動力臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................... 23 6 控制系統(tǒng)的選擇 ....................................... 23 7 驅(qū)動系統(tǒng) ............................................ 24 8 機(jī)械手的動作示意圖 .................................... 25 致謝 .............................................................. 26 參考文獻(xiàn) ......................................................... 27 附錄 .............................................................. 281 摘要 機(jī)械手 模仿人的手部動作 ,按給定程序 ,軌跡和要求實現(xiàn)自動抓 取 ,搬運(yùn)和操作的自動裝置 .其驅(qū)動方式多用液壓驅(qū)動 . 在設(shè)計液壓系統(tǒng)時 ,對機(jī)械手的動作過程及工作情況進(jìn)行分析 ,可以算出各執(zhí)行元件的最大負(fù)載 F,運(yùn)動速度 V以及行程 S 等一系列參數(shù) .然后根據(jù)這些參數(shù)可以得出液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) ,系統(tǒng)最大工作壓力 p和最大流量 maxV . 1pp=p + Δ? maxqAmaxV?? 然 后確定各執(zhí)行元件的工作壓力 ,流量和有效工作面積 . 3個液壓缸的尺寸 .根據(jù)液壓缸的缸徑和活塞桿的直徑和壓力 ,查機(jī)械設(shè)計手冊可以選用標(biāo)準(zhǔn)系列的液壓缸 .根據(jù)系統(tǒng)工況分析和各執(zhí)行元件的壓力以及流量可以擬定液壓系統(tǒng)圖 .在擬定液壓系統(tǒng)圖時 ,充分考慮了各執(zhí)行元件所需要的條件以及各個階段對系統(tǒng)的需求 .為滿足工況的要求 .系統(tǒng)中設(shè)置了調(diào)速回路 ,保壓回路 ,平衡回路和安全措施 等 . 在本系統(tǒng)中充分考慮到了機(jī)械手的工況 ,在選擇各液壓回路時也充分考慮到了背壓 ,慣性沖擊力 ,管路壓力損失等對液壓系統(tǒng)帶來的影響 .在本系統(tǒng)推廣方面 ,也可以在系統(tǒng)中加上回轉(zhuǎn)回路 ,這樣可以讓機(jī)械手更加靈活 .用途更加廣泛 .此液壓系統(tǒng)也可用于各種搬運(yùn)以及起重設(shè)備中 . 關(guān)鍵詞 :液壓 PLC 機(jī)械手 2 緒論 機(jī)械手 能模仿人手和臂的某些動作功能 ,用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置 .它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化 ,能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全 .因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門 .機(jī)械手可把人類從危險 ,繁重的體力勞動中解放出來 ,配合機(jī)械手工作 .同時可極大地提高勞動生產(chǎn)率 ,加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐 .下面介紹下機(jī)械手的 歷史 和 前景 . 機(jī)械手是在早期出現(xiàn)的古代機(jī)器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 ,機(jī)械手研究始于 20世紀(jì)中期 ,隨著計算機(jī)和自動化技術(shù)的發(fā)展 ,特別是 1946 年第一臺數(shù)字電子計算機(jī)問世以來 ,計算機(jī)取得了驚人的進(jìn)步 ,向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展 .同時 ,大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進(jìn)展 ,又為機(jī)器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ) .另一方面 ,核能技術(shù)的研究要求某些操作機(jī)械 代替人處理放射性物質(zhì) ,在這一需求背景下 .美國于 1947年開發(fā)了遙控機(jī)械手 ,1948年又開發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手 .機(jī)械手首先是從美國開始研制的 .1954 年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念 ,并申請了專利 ,該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié) .利用人手對機(jī)器人進(jìn)行動作示教 ,機(jī)器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn) .這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人 .1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手鉚接機(jī)器人 .作為機(jī)器人產(chǎn)品最早的實用機(jī)型是 1962 年美國 AMF 公司推出的“ VERSTRAN”和UNIMATION 公司推出的“ UNIMATE” . 從 94 年美國開發(fā)出 “ 虛擬軸機(jī)床 ” 以來 ,這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一 ,紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域 .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、點焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 。它的上升 /下降，左 移 /右移和夾緊 /放松均采用雙線圈三位電磁閥推動液壓缸完成。 1) 手動工作方式：利用按鈕對機(jī)械手每一步單獨(dú)進(jìn)行控制，例如，按“上升”按鈕，機(jī)械手 上升；按“下降”按鈕，機(jī)械手下降。 手動控制程序 手動操作不需要按工序順序動作，可以按普通繼電器接觸器控制系統(tǒng)來設(shè)計。 6) 右行至右限位， 接通，將寄存器中“ 1”移到 , 得電，機(jī)構(gòu)再次下降。 控制系統(tǒng) 采用西門子 PLC 控制。 機(jī)械手手腕是機(jī)械手操作機(jī)的最末端，與手爪相連接，它與機(jī)械手手臂配合，使手爪在空間運(yùn)動，完成所需要的作業(yè)動作。 6. 控制系統(tǒng) 本機(jī)械手采用液壓控制和 PLC 兩種控制方式并用，相輔相成。通過橫梁和和肘部零件的連接保持最終配置部件的位置恒定不便。 一般工業(yè)機(jī)械手手爪，多為雙指手爪。 機(jī)械手由以下結(jié)構(gòu)： 執(zhí)行機(jī)構(gòu) —— 驅(qū)動 傳動機(jī)構(gòu) —— 控制系統(tǒng) —— 智能系統(tǒng) —— 遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)，五部分組成。 4) 經(jīng)延時， T37 觸點接通，移位寄存器又右移一位，是 置“ 1”（其余為零）， 接通 ，機(jī)構(gòu)上升，由于 為 1，夾緊動作繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)工作方式選擇開關(guān)選 擇手動工作方式時， 接通，執(zhí)行手動工作程序；當(dāng)工作方式選擇開關(guān)選擇自動方式（單步、單周、連續(xù)）時， 、 、 分別接通，執(zhí)行自動控制程序。 23 控制系統(tǒng)流程圖 圖 22系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 12 重新起動時，機(jī)械手按停止前的動作繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)液壓缸 3 退回碰到 1S 時，控制 2YA 得電，從而使得液壓缸 1上升（即復(fù)原位），等待下一個循環(huán)。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)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上 .但總的來看 ,我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離 ,如 :可靠性低于國外產(chǎn)品 :機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚 ,應(yīng)用領(lǐng)域窄 ,生產(chǎn)線系統(tǒng)3 技術(shù)與國外比有差距 ,當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求 “ 一客戶 ,一次重新設(shè)計 ” ,品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低 ,而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定 .因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù) ,對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃 ,搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計 ,積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程 ,我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在 “863” 計劃的支持下 ,也取得了不少成果 ,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 . 4 第一章 :液壓系統(tǒng)的設(shè)計 1. 對液壓系統(tǒng)的分析 a) 液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 負(fù)載最大壓力 80KN