自動(dòng)控制機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-22 03:36 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)機(jī)械手：氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速、價(jià)格低廉，但由于空氣具有可壓縮性，其工作速度穩(wěn)定性較差，但是也由于空氣的可壓縮性，可使得手爪（末端操作器）在抓取物體或?qū)⑵淇ňo時(shí)的順應(yīng)性提高，防止了受力過(guò)大而造成被抓物體或手爪本身的損壞。，因此抓取力小。機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手：即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。電力傳動(dòng)機(jī)械手：電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)械手中應(yīng)用的最普遍的，一般可分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)三種。早期一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，后來(lái)發(fā)展成直流伺服電動(dòng)機(jī)，而現(xiàn)在交流伺服電動(dòng)機(jī)也開(kāi)始廣泛應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)用機(jī)械手：按照服務(wù)產(chǎn)業(yè)種類(lèi)的不同，產(chǎn)業(yè)用機(jī)械手可分為工業(yè)機(jī)械手、農(nóng)業(yè)機(jī)械手、和醫(yī)療機(jī)械手等。而本設(shè)計(jì)主要研究對(duì)象是工業(yè)機(jī)械手，工業(yè)機(jī)械手按照用途分：搬運(yùn)機(jī)械手、焊接機(jī)械手、裝配機(jī)械手、檢測(cè)機(jī)械手等。極限作業(yè)機(jī)械手：此類(lèi)機(jī)械手是指應(yīng)用于人們難以進(jìn)入的極限環(huán)境，如果核發(fā)電站、宇宙空間、海底等特殊環(huán)境中工作，完成作業(yè)任務(wù)的機(jī)械手。服務(wù)性機(jī)械手：是指用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類(lèi)的各種先進(jìn)機(jī)械手，如醫(yī)療公司，餐飲行業(yè)等。機(jī)械手的組成包括控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，感知系統(tǒng)，如圖11所示： 控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 圖11機(jī)械手組成框圖：手部、手腕、手臂、轉(zhuǎn)臺(tái)和底座手：既是末端操作器，一般可分為夾持式和吸附式。夾持式一般是指有手爪和傳力機(jī)構(gòu)，手爪則與物體直接接觸，傳力機(jī)構(gòu)通過(guò)手爪施加夾緊力來(lái)完成夾緊工件的任務(wù)，而吸附式通過(guò)手指將物件夾正，然后通過(guò)手心吸盤(pán)將物件吸附。手腕：是連接手部與手臂的機(jī)構(gòu)，可以通過(guò)手腕調(diào)整手部方位，更方便抓取物品。手臂：起著連接與承受外力的作用，一般可以進(jìn)行三個(gè)動(dòng)作：旋轉(zhuǎn)，伸縮，升降。通常由驅(qū)動(dòng)部件如油缸、氣缸、齒輪、連桿機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)源配置如液壓缸、氣壓缸、伺服電機(jī)等組成。轉(zhuǎn)臺(tái)和底座：兩者在機(jī)械手中通常起支撐作用，手臂的旋轉(zhuǎn)，升降與底座有很大的關(guān)系，底座則主要是支撐作用。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是指驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)工作的驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源的不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為電氣、液壓、氣動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)四大驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)將四種結(jié)合起來(lái)應(yīng)用的綜合系統(tǒng)，該部分相當(dāng)于人的肌肉組織。 3. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)一般分為單片機(jī)或者PLC兩種控制方式，單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用方便、數(shù)據(jù)采集能力強(qiáng)，工業(yè)控制用途很廣泛，但是其抗干擾能力差，而PLC一般是專(zhuān)門(mén)用于工程現(xiàn)場(chǎng)的控制，抗干擾能力強(qiáng)，一般工業(yè)機(jī)械手都是采用PLC作為控制系統(tǒng)。機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般相當(dāng)于人的大腦。4. 感知系統(tǒng)感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成，其作用是獲取機(jī)械手內(nèi)部和外部環(huán)境信息，并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。其中，內(nèi)部狀態(tài)傳感器用于檢測(cè)各關(guān)節(jié)的位置、速度等變量，外部傳感器則用于檢測(cè)機(jī)械手與周?chē)h(huán)境之間的狀態(tài)變量如距離、接近程度和接觸情況。該部分相當(dāng)于人的五官。參數(shù)表是機(jī)械手制造時(shí)所提供的技術(shù)數(shù)據(jù)。技術(shù)參數(shù)反映了機(jī)械手可勝任的任務(wù)、具有的最高操作性能等情況，是選擇、設(shè)計(jì)、引用機(jī)械手必須考慮的數(shù)據(jù)。機(jī)械手的參數(shù)一般有自由度、精度、重復(fù)定位精度、工作范圍、承載能力等。通常的機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)和抓取過(guò)程中容易產(chǎn)生較大的精度誤差，而本設(shè)計(jì)中對(duì)于機(jī)械手的手臂設(shè)計(jì)采用與連接塊2螺紋連接產(chǎn)生推動(dòng)動(dòng)力的結(jié)構(gòu)，可以將精度偏差有些控制在177。，螺紋連接產(chǎn)生的無(wú)法旋轉(zhuǎn)的問(wèn)題也可以將螺紋柱與連接塊2分開(kāi)獨(dú)立來(lái)解決。本文的三自由度機(jī)械手技術(shù)參數(shù)如表11所示：表11機(jī)械手的參數(shù)表機(jī)械手基本參數(shù)機(jī)械結(jié)構(gòu)垂直多關(guān)節(jié)型自由度數(shù)3定位精度本體質(zhì)量20kg安裝方式地面安裝抓取物體最大質(zhì)量2kg最大作業(yè)范圍S軸（轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)）100176。U軸（手臂前進(jìn)）400mmB軸（機(jī)身俯仰）續(xù)表11135176。T軸（手腕回轉(zhuǎn)）360176。允許力矩S軸6B軸6T軸3 第二章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求及尺寸計(jì)算機(jī)械手的要求是精度高，承載大載荷，要求對(duì)部件進(jìn)行精準(zhǔn)的尺寸設(shè)計(jì)，一定的定位精準(zhǔn)要求，分析抓取或者搬運(yùn)時(shí)候的受力特性。末端操作器是機(jī)械手指直接接觸物體的機(jī)構(gòu)，本節(jié)將對(duì)主要受力的手指進(jìn)行設(shè)計(jì)并計(jì)算尺寸。（1） 具有一定的開(kāi)閉范圍。（二）具有足夠的加持力。（三）保證工件在手指內(nèi)的夾持精度。（四）結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小，強(qiáng)度大，選擇輕質(zhì)材料。：而對(duì)末端操作器而言，因?yàn)樽ト∥矬w為450g需保證下斷手指的抓取力的最少承受應(yīng)力為F=，但是因?yàn)槊看巫ト∥矬w都有其特殊性，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證每根手指的最少承受應(yīng)力為F=，而由圖11可知，此時(shí)選取材料剪應(yīng)力為。則此時(shí)對(duì)最下端手指進(jìn)行抗扭分析如圖12：F=AB圖12機(jī)械手專(zhuān)用手指受力圖此時(shí)B點(diǎn)彎矩:而手指的抗彎能力為:則手指受力部分中心面的最大正應(yīng)力為：而公式中：M是橫截面上的彎矩；是橫截面上距中心軸
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1