四自由度抓取平移機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 15:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對稱中心距離；工件被夾持時(shí)，手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)線間的夾角，a=20mm,b=25mm, =,則?？紤]工件在加工過程產(chǎn)生的慣性力、震動(dòng)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率影響，實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為其中：K安全系數(shù)， 工作情況系數(shù)，機(jī)械效率，則. 扭矩計(jì)算計(jì)算螺紋升角，螺桿的公稱直徑d=14mm,螺距p=2mm,螺紋頭數(shù)n=，螺紋的當(dāng)量摩擦角，是螺紋牙型角取15，則螺紋升角小于當(dāng)量摩擦角，該螺桿螺母機(jī)構(gòu)可安全自鎖。則驅(qū)動(dòng)力矩T,其中螺旋副摩擦力矩，F(xiàn)為螺旋副的軸向載荷，、是斷面摩擦力矩，忽略不計(jì)。所以由以上計(jì)算可得查步進(jìn)電機(jī)手冊選用42BH2A33054型電機(jī)可滿足要求。 抓取部分的結(jié)構(gòu)及工作原理說明如下圖：圖 33 抓取裝配圖1 手指部件 2圓錐銷 3手指固定板 6M5螺栓、螺母、墊片 7手臂板 9M2螺栓、M2墊片 112M3螺栓、螺母、墊片 13步進(jìn)電機(jī) 14保持架 15M2螺釘 16螺桿 17軸承端蓋 18角接觸球軸承 19螺母工作原理分析：步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)螺桿運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)螺母向上運(yùn)動(dòng)，使得手指閉合抓取工件，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得螺桿軸反轉(zhuǎn)，螺母向下運(yùn)動(dòng)，手指松開，放開工件。 手臂伸縮部分設(shè)計(jì)計(jì)算 手臂伸縮的計(jì)算及電機(jī)的選擇 手臂做伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的驅(qū)動(dòng)力為:,在此將手指部分看成是一個(gè)53mm*56mm*50mm的長方體，：(1) 為手臂在運(yùn)動(dòng)過程中的慣性力因模型對速度沒有嚴(yán)格的要求，可設(shè)正常的運(yùn)動(dòng)速度V=，設(shè)啟動(dòng)加速度a=,(2) 為摩擦阻力矩由公式：,f摩擦系數(shù)，（3） 為密封件的驅(qū)動(dòng)力，因本模型對其無嚴(yán)格要求，忽略不計(jì)所以：=.(4) 在根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，螺桿的公稱直徑為24mm,即d=24mm,螺距p=3mm,牙型角為30度，所以中徑，螺紋頭數(shù)n=2,則當(dāng)量摩擦角， f摩擦系數(shù)，.摩擦角。則可知摩擦力和慣性力共同產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：（5） 現(xiàn)在考慮螺桿及其附帶零件產(chǎn)生的慣性矩，螺桿可以看成是直徑為24mm,質(zhì)量為1千克光軸，起轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：，螺桿角速度：，：。電機(jī)的最小驅(qū)動(dòng)力矩：.則選用型號(hào)為86BH2A80408步進(jìn)電機(jī)。 手臂伸縮裝配及原理則手臂伸縮部分及其手指安裝圖如下圖所示： 圖34手臂裝配示意圖1下支板 2步進(jìn)電機(jī) 4M5螺栓、墊片 5上支板 6M4螺釘 8 M3螺栓、墊片 9 軸承端蓋 10密封圈 1113 M8螺栓、螺母、墊片 14套筒 15角接觸球軸承 16螺桿軸 17手臂原理說明：電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使手臂向右做直線運(yùn)動(dòng)伸長，當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使手臂向左做直線運(yùn)動(dòng)縮短。 手臂旋轉(zhuǎn)部分設(shè)計(jì) 臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)根據(jù)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩與回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩來計(jì)算，且啟動(dòng)過程中不是等加速運(yùn)動(dòng)，故最小驅(qū)動(dòng)力比理論上要大一些，即，其中, η傳動(dòng)效率 M慣 啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩M摩 摩擦力矩J 臂部零部件對其回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量ω 回轉(zhuǎn)部件的角速度 取ω=π/6(弧度/s)△t 啟動(dòng)過程時(shí)間 又該模型對潤滑無太多要求，所以摩擦力矩可以忽略不計(jì)，則計(jì)算慣性力矩 各部件的重量和距回轉(zhuǎn)軸線的距離簡圖如下：圖35 各部件簡化支點(diǎn)圖將各組件的簡化質(zhì)量及離回轉(zhuǎn)軸的距離如上圖所示，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式：，計(jì)算各組件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。如下：根據(jù)公式的到慣性力矩：則實(shí)際的驅(qū)動(dòng)力矩：。則根據(jù)要求選擇型號(hào)為86BH2A80408型步進(jìn)電機(jī)。則整個(gè)旋轉(zhuǎn)部分和手臂伸縮部分及其抓取部分的安裝圖如下：圖36 旋轉(zhuǎn)裝配圖1 升降臺(tái) 3M4螺栓、墊片 4固定架 5步進(jìn)電機(jī) 8M5螺栓、螺母、墊片9旋轉(zhuǎn)支柱 10M4螺釘 11旋轉(zhuǎn)軸 12角接觸球軸承 114 M16螺母、墊片 116M3螺栓、墊片 17端蓋 18密封圈原理分析：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)像旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)使整個(gè)手臂和手抓轉(zhuǎn)動(dòng)。 腰部升降部分與底座的設(shè)計(jì) 腰部升降設(shè)計(jì) 將上面整個(gè)機(jī)身部分簡化則整個(gè)上機(jī)身及其升降臺(tái)部分的質(zhì)量估算為m=25kg,選用直徑d=36mm的梯形螺桿，螺距p=3mm,螺紋頭數(shù)n=，螺紋的當(dāng)量摩擦角，是螺紋牙型角取15，則螺紋升角小于當(dāng)量摩擦角，該螺桿螺母機(jī)構(gòu)可安全自鎖。則驅(qū)動(dòng)力矩T,其中螺旋副摩擦力矩，F(xiàn)為螺旋副的軸向載荷，、是斷面摩擦力矩，忽略不計(jì)。所以則選用86BH2A80408型步進(jìn)電機(jī)滿足要求。則整個(gè)升降部分的裝配圖如下：圖37 升降裝配圖1 固定架 3M4螺栓、墊片 4步進(jìn)電機(jī) 7M5螺栓、螺母、墊片 8升降支柱 9角接觸球軸承 10M4螺釘 11套筒 12升降軸 13端蓋 115M3螺栓、墊片 16密封圈 17升降臺(tái)工作原理說明：啟動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)螺桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)升降臺(tái)向上做直線運(yùn)動(dòng)，使機(jī)身向上升；電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺桿軸反轉(zhuǎn)，使升降臺(tái)向下做直線運(yùn)動(dòng)，使機(jī)身向下運(yùn)動(dòng)。 底座的設(shè)計(jì) 機(jī)身表示直接連接支承，傳動(dòng)手臂和行走機(jī)構(gòu)的部件，一般情況下實(shí)現(xiàn)臂部的升降，回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)部件都安裝在機(jī)身上。
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