【正文】 增函數(shù)，b，L 為已知，所以當(dāng) a 取得最小值?(0,)??時(shí)，tan 取得最大值，即 取得最大值。（1）確定 L根據(jù)氣動(dòng)肌肉的型號(hào)，選定沒有充氣時(shí)長度為230mm 的氣動(dòng)肌肉，其最大運(yùn)動(dòng)行程是原始長度的 20%，在運(yùn)動(dòng)的開始位置，取其最大收縮長度的一半，即是207mm，再加上氣動(dòng)肌肉本身結(jié)構(gòu)（如圖 25）的 長 度 ，兩 個(gè) 鉸 鏈 點(diǎn) 的 長 度 L=207+67=274mm， L 的 范 圍 是（ 274 23） mm。（1）確定 bb 是肌肉連接件的鉸鏈點(diǎn)到肩部肌肉連接件的距離，根據(jù)結(jié)構(gòu)可得b=35mm。如浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )17圖214 （左圖）所示，當(dāng)前面的兩根氣動(dòng)肌肉組成一對(duì)，即兩根肌肉有相同的運(yùn)動(dòng)形式，可知后面的是一對(duì)，在運(yùn)動(dòng)過程中可以實(shí)現(xiàn)繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。其中肩部連接腕固定在肩部連接軸上，在機(jī)架臂的帶動(dòng)下，使得大臂、小臂及氣爪整體繞 X 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，其另一功能是連接大臂的 4 根氣動(dòng)肌肉。在三維模擬仿真階段，由于氣動(dòng)肌肉所做的是拉圖 25 二維簡化模型浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )11圖 26 三維簡化模型伸運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)肌肉的這種運(yùn)動(dòng)形式，把氣動(dòng)肌肉中部的隔膜軟管的圓柱體改為長方體,并且為了定義滑動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)形式的方便，把每一根氣動(dòng)肌肉看做是由左右兩根等長的半根氣動(dòng)肌肉組成（如圖 26） 。拉伸力在收縮開始時(shí)最大，并與行程成線形比例關(guān)系減小。氣動(dòng)機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等 [2]。在國外，氣動(dòng)被稱為“廉價(jià)的自動(dòng)化技術(shù)”。(3)氣動(dòng)系統(tǒng)清潔，即使有泄漏，也不會(huì)像液壓系統(tǒng)那樣污染產(chǎn)品和環(huán)境，不受電磁干擾，電子系統(tǒng)則有之。對(duì)加速度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng)，采用了平穩(wěn)加速的SIN氣缸 [16]。就它在三維空間內(nèi)的任意定位、任意姿態(tài)抓取物體或握手而言，“阿基里斯”六腳勘測(cè)員、攀墻機(jī)器人都顯示出它們具有足夠的自由度來適應(yīng)工作空間區(qū)域。90年代初，制的電子氣動(dòng)機(jī)器人——“阿基里斯”六腳勘測(cè)員，也被稱為FESTO的“六足動(dòng)物”。而柔順性差的機(jī)器人在和人接觸的場(chǎng)合使用時(shí)，容易造成人身和環(huán)境的傷害。目標(biāo)：滿足氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。在各步進(jìn)順控末行，都以 RET 結(jié)束本步進(jìn)順控程序塊。S23 驅(qū)動(dòng) Y3 右移。以下是設(shè)計(jì)該機(jī)械手控制程序的步驟和方法。 輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器） ，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實(shí)際輸出。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。 （3）用戶程序存儲(chǔ)區(qū) ： 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。其后日本、德國等相繼引入，可編程序控制器迅速發(fā)展起來，但是主要應(yīng)用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱 PLC。(5)宇宙及海洋的開發(fā)。圖中從第 0 行到第 27 行為回原位狀態(tài)程序。浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )5手動(dòng)單步操作程序　　如圖 5 所示。自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖 1 所示。PLC控制機(jī)械手設(shè)計(jì)畢業(yè)論文一．PLC 控制機(jī)械手設(shè)計(jì)機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求有連續(xù)控制和手動(dòng)控制等操作方式。①從原點(diǎn)開始，按下啟動(dòng)按鈕，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降；下降到位時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，停止下降。1） 手動(dòng)操作方式手動(dòng)操作方式是用按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護(hù)。從第 28 行到第66 行，為手動(dòng)單步操作程序。(6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。其定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。不同類型的 PLC，其存儲(chǔ)容量各不相同。如 FX1S 額定電壓 AC100V—240V，而電壓允許范圍在 AC85V—264V 之間。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段構(gòu)成 PLC 一個(gè)工作周期，由此循環(huán)往復(fù)，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。 系統(tǒng)控制示意圖機(jī)械手傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖 1 所示。移到最右位，X3 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S24 下降。但兩者又有不同。關(guān)鍵詞：氣動(dòng)肌肉；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；氣動(dòng)機(jī)械手關(guān)節(jié)；運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真AbstractWith the rapid development of microelectronic technology, sensor technology, control technology and the rapid development of mechanical manufacturing technics, the application of robots is expanded from cars to other fields progressively. In all types of robots, the jointtype robot which is posed of the simulation of human arms, has great advantages such as pact construction, little space accounted, and wide motion space, is one of the most widely used particular, flexible biorobot which is posed of flexible joints is applicated and needed more and more prominent in the field of service and rehabilitation.The focus of this subject is the machanism design and its feasibility analysis of the pneumatic muscle arm joints, and then finish the mechanical design of the machanism parts of anthropomorphic robot joint. Because research history of pneumatic muscles flexible joints is short, information is little, the dynamic characteristics of the muscle is still under study, this subject has certain difficulty, and pay attention to the satisfaction of the static index in the course of studying. The problem this passage mainly resolvesmechanical design and simulation.The main content of this subject: (1) Design the joint structure of pneumatic manipulator。因此，在許多服務(wù)機(jī)器人或康復(fù)機(jī)器人研究中，確保機(jī)器人的關(guān)節(jié)具有一定的柔順性提高到了一個(gè)很重要的地位。、可編程控制器和傳感器等，創(chuàng)造了一個(gè)在荷馬史詩中最健壯最勇敢的希臘英雄——阿基里斯。氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展至今，用直線氣缸、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)來解決氣動(dòng)機(jī)器人中一般的關(guān)節(jié)活動(dòng)和空間自由度己經(jīng)不成問題了，氣缸低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性這一點(diǎn)也不成問題了，很多場(chǎng)合使用低速氣缸，其速度在5mm/s的情況下也能平穩(wěn)運(yùn)行。氣動(dòng)機(jī)械手用于對(duì)食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動(dòng)計(jì)量包裝；用于煙草工業(yè)的自動(dòng)卷煙和自動(dòng)包裝等許多工序。(4)氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)不復(fù)雜，也不需要特殊的培訓(xùn)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。氣動(dòng)技術(shù)由幾個(gè)主要的歷史發(fā)展階段。2) 模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。氣動(dòng)肌肉的可使用工作行程高達(dá)其額定長度的 25%。 氣動(dòng)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)本課題所設(shè)計(jì)的氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)如圖 27 所示。中部支撐桿是用來固定肘關(guān)節(jié)，是大臂的支撐桿。同樣的左、右各為一對(duì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）確定 L根據(jù)氣動(dòng)肌肉的型號(hào)，選定沒有充氣時(shí)長度為 250mm 的氣動(dòng)肌肉，其最大運(yùn)動(dòng)行程是原始長度的 20%，在運(yùn)動(dòng)的開始位置，取其最大收縮長度的一半，即是 225mm，在加上氣動(dòng)肌肉本身結(jié)構(gòu)（如圖 25）的其他長度，兩個(gè)鉸鏈點(diǎn)的長度 L=225+50=275mm，L 的范圍是（275 25）mm。?（2）確定 b設(shè) 為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)的最大角度，可知 AOA1=??, EOE1= ，由于 AOC EOC1，所以 EOC1=???AOC= 。設(shè) 為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)的最大角度，可知 BOB1= ， EOE1= ，由于???BOC EOC，所以 EOC1= BOC= 。同樣能夠?qū)崿F(xiàn)2個(gè)自由度，與肘關(guān)節(jié)不同的是繞著X軸、 Z軸的旋轉(zhuǎn)。浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )15圖 211 第三肩關(guān)節(jié)三維結(jié)構(gòu)圖 肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 虎 克 鉸 簡 介氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要在于肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的實(shí)現(xiàn)。氣動(dòng)機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn) 4 個(gè)自由度（由于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)確定，因此機(jī)構(gòu)的自由度等于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目，此機(jī)構(gòu)有 4 個(gè)原動(dòng)件，因此可得有 4 個(gè)自由度）的運(yùn)動(dòng)，其各自的自由度的驅(qū)動(dòng)全部由氣動(dòng)肌肉來實(shí)現(xiàn)。球面方向的擴(kuò)張不能用于夾緊，因?yàn)槭湛s運(yùn)動(dòng)引起的外部摩擦可能損壞肌肉。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。60年代，開始構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)，應(yīng)用成體系，不再與風(fēng)動(dòng)技術(shù)相提并論。(6)便于進(jìn)行能量儲(chǔ)存，可以進(jìn)行應(yīng)急或系統(tǒng)需要用。此外，氣動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于制藥與醫(yī)療器械上。氣缸的運(yùn)行從低速5mm/s到高速5~10m/s，表明了它有一個(gè)十分豐富、寬廣的速度區(qū)域，以適應(yīng)各種層次的速度等級(jí)需要 [5]。六腳電子氣動(dòng)機(jī)器人的上方安裝了一個(gè)照相機(jī)來探視障礙物，能安全的繞過它，并在行走過程中記錄和收集數(shù)據(jù)。這種特性主要是由關(guān)節(jié)所采用的對(duì)抗性肌肉驅(qū)動(dòng)方式所決定的。 (3)Using simulation software to simulate structure in order to improve the mechanical design until obtain the satisfactory result.Goal: Achieve the optimized designing of pneumatic manipulator.Key words: Pneumatic muscles。而自動(dòng)操作程序能自動(dòng)返回初態(tài) S2。為了使電磁力完全失掉，延時(shí) 1 秒。其原理是：把旋鈕置于回原點(diǎn)，X16 接通，系統(tǒng)自動(dòng)回原點(diǎn)，Y5 驅(qū)動(dòng)指示燈亮。實(shí)際上，除了執(zhí)行程序和 I/O 刷新外，PLC 還要進(jìn)行各種錯(cuò)誤檢測(cè)（自診斷功能）并與編程工具通訊，這些操作統(tǒng)稱為“監(jiān)視服務(wù)” ，一般在程序執(zhí)行之后進(jìn)行。一般小型 PLC 的電源輸出分為兩部分：一部分供 PLC 內(nèi)部電路工作；一部分向外提供給現(xiàn)場(chǎng)傳感器等的工作電源?？删幊绦蚩刂破鲀?yōu)點(diǎn)之一是抗干擾能力強(qiáng)。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )11隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC 的功能也越來越強(qiáng)大，更多地具有計(jì)算機(jī)的功能，所以又簡稱 PC（PROGRAMMABLE CONTROLLER） ，但是為了不和PERSONAL COMPUTER 混淆，仍習(xí)慣稱為 PLC。這三部分程序（又稱為模塊）是圖 3 的操作系統(tǒng)運(yùn)行的。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，按啟動(dòng) X0 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S20，驅(qū)動(dòng)下降 Y0，當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位使行程開關(guān) X1 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，而 S20 自動(dòng)復(fù)位。當(dāng)選擇左 /右運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別由左移 /右移按鈕控制。③夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地回到左上角位置待命。機(jī)械手的放松/夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。5. PLC 的選型　　根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選用三菱公司生產(chǎn)的 FX2N40MR，它能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用問題，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品。用 S10~S12 作回零操作元件。因此步進(jìn)順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強(qiáng)。(3)可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。系統(tǒng)通用性強(qiáng)。 PLC 常用的存儲(chǔ)器類型 ：（1）RAM （Random Assess Memory） 這是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。 （2）系統(tǒng)軟元件存儲(chǔ)區(qū) ：除了 I/O 映象寄存區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類軟元件（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。 電源 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十