【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)行問題求解、動(dòng)作規(guī)劃，同時(shí)，越來越多的系統(tǒng)采用微機(jī)進(jìn)行控制。第2章 實(shí)驗(yàn)平臺介紹及機(jī)械手的設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)的目的是為了設(shè)計(jì)一臺物料搬運(yùn)機(jī)器人，利用現(xiàn)有已經(jīng)報(bào)廢的焊接機(jī)器人，本文的中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要偏向于對原有機(jī)構(gòu)的改造和機(jī)械手的設(shè)計(jì)。 圖1該機(jī)器人具有四個(gè)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(dòng)關(guān)節(jié)；還有一個(gè)用于夾持物料的機(jī)械手。 基座基座是整個(gè)機(jī)器人本體的支撐。為保證機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性，采用兩塊“Z”字形實(shí)心鑄鐵作支撐?；厦媸墙泳€盒子，所有電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號和反饋信號都從中出入。接線盒子外面，有一個(gè)引入線出口和一個(gè)引出線出口。 大臂大臂長度230mm，： 大臂外形 小臂小臂長度240mm，： 小臂外形機(jī)械手是一個(gè)水平、垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，用來將工件由左工作臺搬到右工作臺。有上升、下降運(yùn)動(dòng)，左移、右移運(yùn)動(dòng)和夾緊、放松動(dòng)作和位置控制。簡易機(jī)械手在各類全自動(dòng)和半自動(dòng)生產(chǎn)線上應(yīng)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(dòng)，替代人工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手采用上下升降加平面轉(zhuǎn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)，機(jī)械手的動(dòng)作由氣動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)缸由相應(yīng)的電磁閥來控制，電磁閥由PLC控制。驅(qū)動(dòng)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。,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(gè)機(jī)械手具有二個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(jī)械手的直線動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸由電磁閥控制，整個(gè)機(jī)械手在工作中能實(shí)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(yīng)用比較廣泛的一種機(jī)械手。其升降運(yùn)動(dòng)通過升降氣缸、垂直導(dǎo)柱、滑動(dòng)導(dǎo)柱、垂直導(dǎo)軌及升降位置微動(dòng)開關(guān)相互配合完成，升降工作行程為0~1500mm。轉(zhuǎn)動(dòng)是通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)工作行程為0~180176。；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(yù)壓縮量來調(diào)整。機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)由感知部分、控制部分、主機(jī)部分和執(zhí)行部分四個(gè)方面組成。采集感知信號及控制信號均由氣動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)。主機(jī)部分采用了標(biāo)準(zhǔn)型材輔以模塊化的裝配形式，使得氣動(dòng)機(jī)械手能拓展成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。人們根據(jù)應(yīng)用工況的要求，選擇相應(yīng)功能和參數(shù)的模塊，像積木一樣隨意的組合，這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，代表氣動(dòng)技術(shù)今后的發(fā)展方向，也將始終貫穿著機(jī)械手的發(fā)展及實(shí)用性模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手比組合導(dǎo)向裝置更具有靈活的安裝體系。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。由于采用了模塊化拼裝結(jié)構(gòu)，可組成立柱型氣動(dòng)機(jī)械手、門架型氣動(dòng)機(jī)械手及滑塊型氣動(dòng)機(jī)械手，及其它各種類型的機(jī)械手。這些模塊化機(jī)械手組裝方便，動(dòng)作靈活，具有較高的定位精度，但工作空間比較小，主要應(yīng)用于一般的送料自動(dòng)線上。氣動(dòng)機(jī)械手具有三個(gè)自由度，即水平(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。4125673左右 圖23 機(jī)械手簡圖圖23中工件所處位置為原點(diǎn)位置，根據(jù)課題設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求：機(jī)械手初始位置在原點(diǎn)位置，每次循環(huán)動(dòng)作都從原點(diǎn)位置開始，完成上升、下降運(yùn)動(dòng)，左移、右移運(yùn)動(dòng)和夾緊、放松動(dòng)作和位置控制，并能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作和自動(dòng)操作方式。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)位置下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，左傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)光電開關(guān)檢測到物品后，左傳送帶停止運(yùn)行。根據(jù)分析可得出機(jī)械手的工作流程圖，如圖231所示。工件延時(shí)下限上限原位下降夾緊上升右移停止左移上升松開下降下限延時(shí)上限左限啟動(dòng)右限 圖231 機(jī)械手工作流程圖可見，實(shí)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(dòng)由電機(jī)來完成，普通電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，需要考慮安裝減速機(jī)，在這種頻繁啟動(dòng)制動(dòng)的場合下，選用低速電機(jī)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(jìn)行調(diào)整，橫梁長度可永遠(yuǎn)不變。課題任務(wù)也未作橫梁要求，但在實(shí)際應(yīng)用中，可能出現(xiàn)工作臺距離調(diào)整的情況，為增加機(jī)械手的通用性，本設(shè)計(jì)中在橫梁上安裝了執(zhí)行氣缸，可使用手動(dòng)按鈕調(diào)整橫梁長度。(3)豎直方向上是頻繁上下工作的機(jī)構(gòu)，可選用電機(jī)傳動(dòng)的齒輪齒條嚙合機(jī)構(gòu)，也可選用執(zhí)行氣缸，后者是新技術(shù)更經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、噪音低，也更符合課題要求。(4)抓緊機(jī)構(gòu)也可選用氣動(dòng)執(zhí)行爪和執(zhí)行氣缸并用組成氣動(dòng)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(jī)械構(gòu)造方案基本固定。整個(gè)機(jī)械手一共用到三個(gè)氣缸，PLC需要控制每個(gè)氣缸的動(dòng)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(dǎo)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(shè)計(jì)的創(chuàng)新之一，另外兩個(gè)是工件計(jì)數(shù)和故障報(bào)警。 機(jī)械手的控制要求機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作和自動(dòng)操作，自動(dòng)操作又分為單周期操作和連續(xù)操作方式。手動(dòng)操作是指用按鈕對機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制；單周期操作指機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成1個(gè)周期的動(dòng)作后停止；連續(xù)操作指機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按停止按鈕，機(jī)械手將繼續(xù)完成1個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。（1）機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行： ① 下降：當(dāng)機(jī)械手檢測到傳送帶A上有工件時(shí)，有原點(diǎn)位置開始下降，下降到位時(shí)，碰到下極限開關(guān)，機(jī)械手停止下降，同時(shí)接通加緊電磁閥線圈。 ② 加緊工件：當(dāng)機(jī)械手加緊到位時(shí)，壓力繼電器動(dòng)合觸電閉合，接通上升電磁閥線圈。 ③ 上升：當(dāng)機(jī)械手夾緊到位時(shí)，機(jī)械手開始上升，上升到位時(shí)，碰到上極限開關(guān)，機(jī)械手停止上升，同時(shí)接通右移電磁閥線圈。④ 右移：當(dāng)機(jī)械手上升到位時(shí)，機(jī)械手開始右移，右移到位時(shí)，碰到有極限開關(guān)，機(jī)械手停止右移，同時(shí)接通下降電磁閥線圈。 ⑤ 下降：當(dāng)機(jī)械手右移到位時(shí)，機(jī)械手重新開始下降，下降到位時(shí)，碰到下極限開關(guān)，機(jī)械手停止下降，同時(shí)釋放加緊電磁閥線圈。⑥ 放松工件：放松動(dòng)作為時(shí)間控制，設(shè)為2秒。⑦ 上升：工件放松后，機(jī)械手開始上升，上升到位時(shí)，碰到上極限開關(guān)，機(jī)械手停止上升，同時(shí)接通左移電磁閥線圈。⑧ 左移：機(jī)械手上升到位后，開始左移，左移到位時(shí)，碰到左極限開關(guān)，機(jī)械手停止左移。⑨ 回到原位：機(jī)械手左移到位后