【文章內(nèi)容簡介】 制造的人工操作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率。 就目前來看，總的來說現(xiàn)代工業(yè)機器人有以下幾個發(fā)展趨勢： a 提高運動速度和運動精度，減少重量和占用空間，加速機器人功能部件的標準化和模塊化，將機器人的各個機械模塊、控制模塊、檢測模塊組成結(jié)構(gòu)不同的機器人； b 開發(fā)各種新型結(jié)構(gòu)用于不同類型的場合，如開發(fā)微動機構(gòu)用以保證精度；開發(fā)多關(guān)節(jié)多自由度的手臂和手指；開發(fā)各類行走機器人，以適應不同的場合； c 研制各類傳感器及檢測元器件，如，觸覺、視覺、聽覺、味覺、和測距傳感器 等，用傳感器獲得工作對象周圍的外界環(huán)境信息、位置信息、狀態(tài)信息以完成模式識別、狀態(tài)檢測。并采用專家系統(tǒng)進行問題求解、動作規(guī)劃，同時，越來越多的系統(tǒng)采用微機進行控制。 第 2 章 實驗平臺介紹及機械手的設計 該設計的目的是為了設計一臺物料搬運機器人，利用現(xiàn)有已經(jīng)報廢的焊接機器人，本文的中結(jié)構(gòu)設計主要偏向于對原有機構(gòu)的改造和機械手的設計。 自由度及關(guān)節(jié) 圖 1 該機器人具有四個自由度 ，即腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)，都為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)；還有一個用于夾持物料的機械手。 基座及連桿 基座 基座是整個機器人本體的支撐。為保證機器人運行的穩(wěn)定性，采用兩塊“ Z”字形實心鑄鐵作支撐。 基座上面是接線盒子，所有電機的驅(qū)動信號和反饋信號都從中出入。接線盒子外面，有一個引入線出口和一個引出線出口。 大臂 大臂長度 230mm，具體尺寸如圖 所示： 圖 大臂外形 小臂 小臂長度 240mm，具體尺寸如圖 所示： 圖 小臂外形 機械手的基本結(jié)構(gòu) 機械手是一個水平、垂直運動的機械設備 ，用來將工件由左工作臺搬到右工作臺。有上升、下降運動，左移、右移運動和夾緊、放松動作和位置控制。簡易機械手在各類全自動和半自動生產(chǎn)線上應用得十分廣泛，主要用于零部件或成品在固定位置之間的移動，替代人工作業(yè)，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。本設計中的機械手采用上下升降加平面轉(zhuǎn)動式結(jié)構(gòu)，機械手的動作由氣動缸驅(qū)動，氣動缸由相應的電磁閥來控制，電磁閥由 PLC 控制。驅(qū)動執(zhí)行元件完成，能十分方便的嵌入到各類工業(yè)生產(chǎn)線中。圖 為機械手簡圖 ,其中 1豎直氣缸， 2執(zhí)行氣爪， 3工件，4水平氣缸， 5旋轉(zhuǎn)軸， 6支架， 7底座。 這 個機械手具有二個直線運動和一個旋轉(zhuǎn)運動自由度用于將源工作臺上的物品搬到其左側(cè)或右側(cè)目的工作臺上。機械手的動作由氣缸驅(qū)動，氣缸由電磁閥控制，整個機械手在工作中能實現(xiàn)上升 /下降、左傳 /右轉(zhuǎn)、夾緊 /放松功能，是目前較為簡單的、應用比較廣泛的一種機械手。其升降運動通過升降氣缸、垂直導柱、滑動導柱、垂直導軌及升降位置微動開關(guān)相互配合完成，升降工作行程為~1500mm。轉(zhuǎn)動是通過軸承、動工作行程為 ~180176。；手爪是通過氣缸、彈簧的作用來夾持物品，夾持力是靠調(diào)節(jié)彈簧的預壓縮量來調(diào)整 Z 方向自由度、垂直 Y 方向自由度和旋 轉(zhuǎn)自由度，并可以采用多種靈活的控制方案。 圖 23 機械手簡圖 圖 23 中工件所處位置為原點位置，根據(jù)課題設計任務書的要求：機械手初始位置在原點位置，每次循環(huán)動作都從原點位置開始，完成上升、下降運動，左移、右移運動和夾緊、放松動作和位置控制，并能實現(xiàn)手動操作和自動操作方式 圖 231 機械手工作流程圖 可見，實現(xiàn)要求功能需要如下條件： 1 底座與橫梁之間需要旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動由電機來完成，普通電 機轉(zhuǎn)速較高，需要考慮安裝減速機，在這種頻繁啟動制動的場合下，選用低速電機會更方便。 2 橫梁在普通情況下，長度是固定的，如果工作臺不進行調(diào)整，橫梁長度可永遠不變。課題任務也未作橫梁要求，但在實際應用中，可能出現(xiàn)工作臺距離調(diào)整的情況，為增加機械手的通用性，本設計中在橫梁上安裝了執(zhí)行氣缸，可使用手動按鈕調(diào)整橫梁長度。 3 豎直方向上是頻繁上下工作的機構(gòu)，可選用電機傳動的齒輪齒條嚙合機構(gòu)，也可選用執(zhí)行氣缸，后者是新技術(shù)更經(jīng)濟、環(huán)保、噪音低，也更符合課題要求。 4 抓緊機構(gòu)也可選用氣動執(zhí)行爪和執(zhí)行氣缸并用組成 氣動執(zhí)行模塊。 5 光電開關(guān)在控制方面是作為輸入量的信號源之一，它可以選擇模擬輸入和數(shù)字輸入，根據(jù)課題要求和后面 PLC 的各輸入量的情況，選用數(shù)字輸送式的光電開關(guān)更方便簡捷。 根據(jù)以上分析，機械構(gòu)造方案基本固定。整個機械手一共用到三個氣缸， PLC需要控制每個氣缸的動作：橫梁長氣缸的內(nèi)外調(diào)，執(zhí)行氣爪的夾持與放松、豎導桿氣缸的升降和各氣缸的定位控制上面所述的橫梁調(diào)整功能是本設計的創(chuàng)新之一，另外兩個是工件計數(shù)和故障報警。 機械手的控制要求 機械手的操作方式分為手動操作和自動操作，自動操作又分為單周期操作和連續(xù)操作方式。手動操作是指用按鈕對機械手的每一步運動單獨進行控制；單周期操作指機械手從原點開始，按啟動按鈕，機械手自動完成 1 個周期的動作后停止；連續(xù)操作指機械手從原點開始，按啟動按鈕，機械手的動作將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按停止按鈕，機械手將繼續(xù)完成 1 個周期的動作后，回到原點自動停止。 （ 1）機械手的自動運行： ① 下降：當機械手檢測到傳送帶 A 上有工件時，有原點位置開始下降，下降到位時，碰到下極限開關(guān)，機械手停止下降， 同時接通加緊電磁閥線圈。 ② 加緊工件：當機械手加緊到位時，壓力繼電器動合觸電閉合，接通上升電磁閥線圈。 ③ 上升：當機械手夾緊到位時，機械手開始上升，上升到位時，碰到上極限開關(guān)，機械手停止上升，同時接通右移電磁閥線圈。 ④ 右移：當機械手上升到位時，機械手開始右移，右移到位時，碰到有極限開關(guān)，機械手停止右移，同時接通下降電磁閥線圈。 ⑤ 下降：當機械手右移到位時，機械手重新開始下降，下降到位時，碰到下極限開關(guān)，機械手停止下降，同時釋放加緊電磁閥線圈。 ⑥ 放松工件：放松動作為時間控 制，設為 2 秒。 ⑦ 上升：工件放松后，機械手開始上升，上升到位時，碰到上極限開關(guān)，機械手停止上升，同時接通左移電磁閥線圈。 ⑧ 左移：機械手上升到位后，開始左移，左移到位時，碰到左極限開關(guān)，