【正文】 適合的滾珠絲杠的形式為 BSBR2510。 則彈簧爪截面上的剪應力為 [τ ]30MPa, τ Q/A [τ ] 故彈性爪滿足強度要求 [4]。連桿杠桿式夾持器采用四連桿機構(gòu)傳遞撐緊力 ,即當液壓缸 1 工作時 ,推動推桿 2 向上運動 ,使兩鉗爪 3 向內(nèi)收攏 ,從而帶動彈性爪 4 夾緊工件。 本設計的工業(yè)機器人具有四轉(zhuǎn)動副和移動副兩種運動副 ,具有手臂伸降 ,旋轉(zhuǎn) ,前后往復三自由度。 (5)運動速度 : 是反映機器人性能的重要參數(shù)。 (1)機械手最大抓重 : 1kg (2)工件尺寸 :直徑約 2~3cm (3)自由度數(shù) : 3 個自由度 (4)座標型式 : 圓柱座標 (5)手指開合角度 : 60176。猴子不僅很快就適應了機械臂 ,并且成功地運用意念來操縱機械臂來吃東西。機器人由作用力直接反饋的 18 個電磁電機驅(qū)動 ,操作者可以控制機器人手臂的移動 ,包括作出一些細微動作。全自動機械手能模仿人手和手臂的某些動作功能 ,用以按固定程序抓取 ,搬運物體或操作工具的自動操作裝置 ,機械手主要由手部和運動機構(gòu)組成。對待事物能夠先進行認真分析與了解 ,勇于創(chuàng)新與實踐。這一技術(shù)有望為截肢和癱瘓者帶來福音。常用的機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電傳動。這項參數(shù)與機器人的運動速度有關(guān) ,一般是指在正常速度下所抓取的重量。 (可能根據(jù)實際設計過程改動 )。其大小不僅與工件的尺寸有關(guān) ,而且應注意手部接近工件的運動路線及其方位的影響。由《液壓系統(tǒng)設計》可查得 :~, 由式 (33)計算得 : 由以上計算可知 液壓缸能產(chǎn)生的推力 F565N 遠大于夾緊工件所需的推力P100N。 (1)滾珠絲杠的選擇 根據(jù)電機以及末端執(zhí)行機構(gòu) ,擬使用如下條件 : 負載重量 W4KG 最大行程 S120mm 快速進給速度 V100mm/s 加減速時間常數(shù) 預 期壽命 Lh30000h 直線運動導程摩擦系數(shù) 根據(jù)電機的最大轉(zhuǎn)速與快速進給速度 (34) 各動作模式下的軸向負載的計算 (a)加速時加速度 ,軸向負載分別為 (35) (36) (b)勻速時軸向負載為 (37) (c)減速時軸向負載為 (38) 由上述計算結(jié)果可知 : 各動作模式 1 次循環(huán)所需的時間 (s)由表 35 所以 表 35 循環(huán)時間 動作模式 A B C 共需時間 所需時間 2 螺距為 10 的負載條件由表 36 所示 表 36 負載條件 動作模式 A B C 軸向負載 (N) 轉(zhuǎn)速 300 600 300 所需時間比例 15% 70% 15% 根據(jù)負載條件計算軸向平均負載 Pm 與平均轉(zhuǎn)速 Nm (39) (310) (d)計算所需基本動態(tài)額定負載 C 根據(jù)預期壽命 ,扣除停止時間后的凈運行使用壽命 ,預計夾緊 1s 上下運動 5s (311) 將運行系數(shù)帶入公式中得 (312) 因此選擇 BSBR2510 絲杠 (2)滾珠絲杠容許屈曲載荷 研討絲杠軸全場 L 與危險速度 Nc 屈曲載荷 Pk L 最大行程 +螺母長度 +余量 +末端尺寸 L 100+94+118+40350mm 下面就屈曲載荷進行討論 ,設負載作用點間距 (313) 式中 : ??開始引起壓曲的負載 ??負載作用點間距 E??楊氏模量 I??絲杠軸最小慣性矩 (314) n??由絲杠的支撐方法決定的系數(shù) 單推 ?單推 n1 雙推 ?簡支 n2 雙推 ?雙推 n4 雙推 ?自由 選用 因為固定 ?自由適用于低轉(zhuǎn)速 ,中精度 ,短軸向行型的絲杠。由公式 (315)得 式中 : 屈曲載荷 : 安全系數(shù) () 說明容 許軸向負載充分滿足使用條件 (3)剛度的計算 機械手臂部的絲杠支撐方式采用固定 ?自由的方式 ,其中中心距為a644mm,滾珠直徑 ,絲杠底徑 ,絲杠截面積 S。因此絲杠上的軸承是一端安裝單向推力軸承與深溝球軸承的組合 ,另一端懸空呈自由狀態(tài)。另外 ,其末端執(zhí)行裝置還可完成抓、放 (開合 )功能。單片機 P0 口輸出脈沖使底座伺服電機得到控制信號旋轉(zhuǎn) ,機械手左轉(zhuǎn) ,至左限位開關(guān)動作。手爪放松 ,至限位開關(guān)動作。 圖 44 工作流程 在這三個方案中 ,我選擇第一種方案 ,以相對后面兩種方案第一種方案動作順序比較安全 [16]。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求 ,但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低 ,振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。機械手控制中 為機械手小臂收縮輸入端 , 為機械手小臂伸出輸入端 , 分別為機械手小臂伸縮輸出端。 (3)機械手伺服電機驅(qū)動的主要優(yōu)點歸納如下 : 。使我也了解了當前國內(nèi)外在此方面的一些先進生產(chǎn)和制造技術(shù) ,了解了機械手設計的一般過程 ,通過對機械手的結(jié)構(gòu)設計作了系統(tǒng)的設計 ,掌握了一定的機械設計方面的基礎 ,也學會了使用 ug 軟件創(chuàng)建模型 ,并使用單片機對機械手進行簡單的控制。 圖 49 機械手接線原理圖 其中光耦在機械手接線圖中起到了分開供電減少干擾的作用。 電源電路 單片機的電源電路設計如圖 46 所示。繼電器斷開 ,手爪電磁閥不通電 ,液壓缸出油。單片機 P0 口輸出控制信號 ,使 Y 軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,大臂上升 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達預定位置。單片機 P0口輸出控制信號 ,使 X軸伺服電機旋轉(zhuǎn) ,手臂開始伸出 ,至編碼器反饋信號告知驅(qū)動器到達預定位置。 機械手單片機控制方案 控制系統(tǒng)的工作原理及控制要求 控制對象為圓柱座標機械手。 所以 ,本設計中機械手機體的旋轉(zhuǎn)所需要的轉(zhuǎn)矩小于 TRA?180 二段式減速伺服電機的額定轉(zhuǎn)矩。采用了雙導柱導向 ,以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動 ,確保手臂隨機座一起轉(zhuǎn)動。它的結(jié)構(gòu)如下圖。 由《機械制造裝備》式 460 可知驅(qū)動力的計算公式為 : (32) 為斜面傾角 ,為傳動機構(gòu)的效率 ,這里為平摩擦傳動。 工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設計 末端執(zhí)行機構(gòu)設計 工業(yè)機器人的末端執(zhí)行機構(gòu)設計是用來抓持工件或工具的部件。 本課題設計中我采用的是三自由度圓柱坐標型機械手 ,其中機械手的基座、大臂、手臂與末端執(zhí)行器分別通過伺服電機、液壓缸與單片機控制。末端夾持器則采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器 ,用小型液壓缸驅(qū)動夾緊 。 (2)腕部 :又稱手腕 ,是連接手部和臂部的部件 ,其作用是調(diào)整或改變手部的工作方位。這個缺點限制 了它的運用。 關(guān)鍵詞 :三自由度 ,圓柱坐標 ,工業(yè)機器人 ABSTRACT Industrially, the automatic control systems are found in numerous applications, such as the automation machine tool control, puter systems and robotics. Industrial robots, as the relatively new electromechanical devices, are changing the appearance of the modern industry. Automatic robot arm can mimic certain actions of hunman hands and arms,like a fixed procedure for the object capturing, moving objects or tools operating of the automatic operation device, Robot arm is posed of the hand the moving mechanism. with the differences of the shape, the size, the weight, the material and the operational requirements, the hand has various structural forms, such as clamp type, care support and the adsorption type, etc. The function of the moving mechanism is to acplish a variety of hand rotation, movement or campaign to achi