【文章內容簡介】 人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。 70 年代末，隨著計算機的應用和傳感技術的發(fā)展，移動機器人研究出現(xiàn)了高潮。特別是在 80 年代中期，設計和制造機器人的浪潮席卷全世界。一大批世界著名的公司開始研制移動機器人平臺，這些移動機器人主要作為大學實驗室及研究機構的移動機器人實驗平臺，從而促進了移動機器人學多種研究方向的出現(xiàn)。 90 年代以來，計算機硬件水平不斷提高，并行分布式處理技術、硬件控制技術、傳感器技術及軟件開發(fā)環(huán)境不斷發(fā)展，為移動機器人的研究提供了必要的物質條件。人工智能技術尤其是機器理解、搜索、任務及路徑規(guī)劃、視覺識別、模糊控制、神經網絡等技術的發(fā)展，使移動機器人向著智能化、自主化方向發(fā)展。 隨著科技發(fā)展和實際應用的需要， 現(xiàn)在各類型的移動機器人普遍加裝了機械手，以使其成為一種多功能、高度自動化的作業(yè)平臺，在實際應用中有著不可估量的作用，特別是在軍事領域。下面介紹的幾款移動機器人是目前該發(fā)展領域的代表產品。 5 西班牙羅斯羅卡公司研制的 “羅德 ”輪式機器人。該機器人可用于清理雷場和處理炸藥等危險物品。如圖 1. 1. 1 所示，該車長 1. 4m、寬 0. 67m、高 0. 8m、重 350kg,(6 X 6)驅動、動力裝置為 1 臺電動機，車上供電蓄電池可使用 2h，車速 (前進或后退 )可在 0~6. 5km/h 之間連續(xù)變化。車上裝 有活動操作臂，有 6 個自由度，固定在機器人車的旋轉塔上。操作臂不伸長時可吊重 80kg，伸直時最長為 1. 5m，此時可吊重 16kg。操作臂頂端裝有夾爪，夾緊力可達 30kg，能把物體提升至 2. 75m 高。該車采用 100m(或 250m)長的電纜或無線電裝置進行遙控。操作手完成整個操作過程必須借助 1 臺黑白或彩色電視顯示器，顯示車上 3 個攝像機獲得的監(jiān)視駕駛、操作臂控制和夾爪操 作的圖像。車上裝有兩個鹵氣探照燈，可在夜間或能見度很低的地區(qū) 圖 “羅 德 ”輪式機器人 英國研制的履帶式 “手推車 ”及 “超級手推車 ”排爆機器人 MPR800型多功能智能機器人。它可以完成地雷探測與排險、滅火、監(jiān)視、清除核放射性沾染物等工作，最大時速為 8千米，能爬 40“的陡坡，其機械手臂能提起 220千克的重物，還可安裝滑膛槍和各種傳感器，并裝配有兩部監(jiān)視戰(zhàn)場和實施遙控的攝像機。最近英國又將手推車機器人加以優(yōu)化，研制出土撥鼠及野牛兩種遙控電動排爆機器人，如圖 1. 1. 2所示，英國皇家工程兵在波黑及科索沃都用它們探測及處理爆炸物。土撥鼠重 35公斤，在桅桿上裝有兩臺攝像機。野牛重 210公斤，可攜帶 100公斤負載。兩者均采用無線電控制系統(tǒng)，遙控距離約 1公里。 6 圖 “土撥鼠 ”和 “野牛 ”排爆機器人 2021年由我國自行研制生產的 “靈晰 B”型排爆機器人在南京市公安局特勤支隊正式服役。如圖 1. 1. 3所示， “靈晰一 B”型排爆機器人為三段履帶式設計，身上裝置行走、機械手、云臺三個攝像頭，最大行走速度 3米 /秒，能抓取 15公斤熏物，爬行 40度斜坡和樓梯，越過 40厘米高障礙和 50厘米寬壕溝，自帶電源可連續(xù)作 4小時。排爆人員可 在遠距離以有纜及無纜操作方式對機器人進行精確操控。 圖 “靈晰 B，型排爆機器人 1. 2 機械手的 研究意義 機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產的機械化和自動化。 隨著科學技術的發(fā)展，機械手 廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 在機械制造方面機械手最早應用在汽車行業(yè)，常用于焊接 、 噴漆 、上下料和搬運。機械手延伸和擴大了人的手足和大腦功能，它可以替代 7 人從事危險，有害，有毒，低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作 。替代人完成繁重，單調重復勞動，保證生產質量，提高生產效。目前主要應用于制造業(yè)中 ， 特別是電器制造 、 汽車制造 、 塑料加工 、 通用機械制造及金屬加工等工業(yè)，機械手與數控加工中心， 機械手和計算機集成制造系統(tǒng) 實現(xiàn)生產自動化。隨著生產的發(fā)展，功能和性能的不斷改善的提高，機械手的應用領域日益擴大 。 應用價值 用于軸類零件精鍛自動生產線上，將加熱后的坯料從運輸車上取下搬運到立式精鍛機上。機械手固定安裝在 JD100立式精鍛機前 。 8 第二章 功能原理和結構評價設計 參考數據 抓重： 60公斤 自由度數： 4個 座標型式： 圓柱坐標 最大工作半徑： 1700毫米 手臂最大中心高： 2300毫米 手臂運動參數： 手臂伸縮范圍： 0~500毫米 手臂伸縮速度： 200mm/s 手臂升降范圍： 0~600毫米 手臂升降速度： 150mm/s 手臂回轉范圍： 0~200 手臂回轉速度 ： 630/s 手腕運動參數： 手腕回轉范圍： 0~180 手腕回轉速度： 201/s 手指夾持范圍 ： Φ 30Φ 120mm 緩沖方式及定位方式： 手臂伸縮： 伸出時由行程開關適時發(fā)信切斷油路，手臂滑行緩沖，死擋塊快定位，伸縮時無緩沖措施，由活塞和油缸端蓋相碰定位 手臂升降： 上升時是靠可調碰鐵觸動行程開關而發(fā)信，使電液換向閥變?yōu)? O 型劃塊機能，切斷油路而實現(xiàn)緩沖定位，下降時靠油缸端部節(jié)流緩沖，以導向套和升降缸支撐座相碰而定位。 手臂回轉： 采用行程節(jié)流閥減速緩沖，用定位油缸驅動定位銷而定位。 手腕回轉： 采用行程開關發(fā)信，切斷油路滑行緩沖，死擋塊定位。 9 驅動方式： 液壓 控制方式： 點位程序控制 機械結構設計的基本要求，包括對機器整機的設計要求和對組成零件的設計要求兩個方面，兩者相互聯(lián)系、相互影響。 工作要求 機械手的工藝流程 機械手原位→機械手前伸→機械手上升→機械手抓取并夾緊→機械手 退 機 械手左轉→機械手前伸→機械手松開→機械手下降→機械手右轉→退至 位 系統(tǒng)組成 本機械手系統(tǒng)由執(zhí)行系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。執(zhí)行系統(tǒng)包括手部、手臂、手腕。驅動系統(tǒng)包括動力源、控制調節(jié)裝置和輔助裝置組成?？刂葡到y(tǒng)由程序控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成 10 總體方 案 本文主要是鍛壓機自動上料機械手的執(zhí)行系統(tǒng)的設計，主要涉及手部的加持，腕部的回轉和臂部的伸縮等運動，其具體方案如下 1 驅動 驅動 采用液壓驅動其特點 （ 1） 驅動力和驅動力矩較大，臂力可達 100 公斤 （ 2） 速度反應性較好 2執(zhí)行系統(tǒng) 設計結構 手部采用滑槽杠桿夾持式手部，手指兩個 優(yōu)點：兩個手指除具有一個手指的功能外，還能抓住物體并可精確的控制物體的位置和取向 。 手腕部采用回轉油缸 來實現(xiàn)回轉 。 手臂的伸縮采用雙作用式油缸來實現(xiàn)前后伸縮。 11 具體 結構 方案 工業(yè)機械手的機械機構是指它的執(zhí)行系統(tǒng) ，是機械手抓持工件、進行操作及各種運動的機械部件。機械部件主要包括手部，手臂前后伸縮部分，手臂上下升降部分腰轉部分以及機座。機械手的動作主要包括手部的夾緊、手臂的伸縮及回轉 （ 1） 手部：包括杠桿手指，單向作用式握緊油缸等。其工作原理：物體進入手指后，拉桿手油缸作用，通過拉桿帶動杠桿手指回轉，實現(xiàn)握緊或松開動作。 （ 2）手臂的前后伸縮部分 ： 手臂的前后伸縮部分由直線油缸帶動實現(xiàn)。當直線油缸工作時通過活塞桿行程的變化，完成手臂的伸縮運動。 （ 3）自動上料機械手手臂伸降機構 手臂的上下升降部分采用 雙作用式 油缸 實現(xiàn)垂直升降運動。其行程最大為 600 毫米。升降機構中，升降缸體與缸體支撐座用螺釘聯(lián)結，活塞桿 14 的上端通過球形鉸鏈 ,上球形鉸座、連接盤和導向套等組成升降機構