工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-02-04 11:38本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】精密儀器和物體的搬運(yùn)和移動(dòng)。由于體積小，傳動(dòng)原理簡(jiǎn)單，被廣泛運(yùn)用于電子電氣。業(yè)，家用電器業(yè)，精密機(jī)械業(yè)等領(lǐng)域。整個(gè)系統(tǒng)由機(jī)器手，機(jī)器臂，關(guān)節(jié)，步進(jìn)電機(jī)。通過(guò)各自由度步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，完成機(jī)器手，機(jī)器臂的位置變化。進(jìn)電機(jī)的選擇等。在校核滿足其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，我們對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)。簡(jiǎn)稱(chēng)通用機(jī)械手。斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。應(yīng)產(chǎn)品種類(lèi)變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化產(chǎn)品。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械。美國(guó)還十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。平均時(shí)間是指一臺(tái)設(shè)備可靠性的一種量度。由400小時(shí)提高到1500小時(shí)，精度可提高到±。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的萬(wàn)美元降至97年的萬(wàn)美元。本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是完成機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)。度、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了確定。
【正文】 式中 ?? —— 回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片角速度變化量（ rads ），在起動(dòng)過(guò)程中 ? ? =? ； ? t—— 起動(dòng)過(guò)程的時(shí)間 (s)。 0J —— 手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 2Nms?? ）。 若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為 ? ，則 20 c GJJg ??? 式中 cJ —— 回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 ? ?223 12zcJ m l R?? 回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長(zhǎng) 1800mm，直徑為 60mm的圓柱體，質(zhì)量為 .設(shè)置起動(dòng)角度 ? =180，則起動(dòng)角速度 ? ? = ，起動(dòng)時(shí)間設(shè)計(jì)為 。 ? ?2 2 23 1 2 4 3zcJ m l R N m s? ? ? ? ? 220 1495c GJ J N m sg ?? ? ? ? ? 00 0 .3 1 4=1495 0 .1M J J t?? ?? ? ? ??慣 2Nms?? 密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下 M阻 = ，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計(jì)。 經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算 M驅(qū) = 2Nms?? （ 1） 回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定 設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的靜片和動(dòng)片寬 b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為 8Mpa。 d 為輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，設(shè) d=50mm,則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過(guò)下列計(jì)算： 28MDd??驅(qū)bp 21 D=151mm （ 2） 既設(shè)計(jì)液壓缸的內(nèi)徑為 150mm,根據(jù)表 選擇液壓缸的基本外徑尺寸180mm(不是最終尺寸 )，再經(jīng)過(guò)配合等條件的考慮。 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 手臂偏重力矩的 計(jì)算 圖 手臂各部件重心位置圖 （ 1） 零件重量 G工 件 、 G爪 、 G腕 、 G臂 等。 KGG ?工件 現(xiàn)在對(duì)機(jī)械手手臂做粗略估算： G爪 和 G腕總共 =33Kg Kg?臂 G?總 G工 件 +G爪 +G腕 +G臂 = (2)計(jì)算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離 ? 。 ?工 件 =1920mm ?手 和 腕 = ?臂 = G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總 () 22 G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總= 所以，回轉(zhuǎn)半徑 ?? (3) 計(jì)算偏重力矩 MG?? 總偏 MG?? 總偏 =??= mN? 升降不自鎖條件分析計(jì)算 手臂在 G總 的作用下有向下的趨勢(shì)，而里柱導(dǎo)套有防止這種趨勢(shì)。 由力的平衡條件有 1RF = 2RF 1RF h=G總 ? 即 1RF = 2RF =Gh?總 所謂的不自鎖條件為： G總 11 2 122 RF F F F f? ? ? 即 G總 2 Gh?總 f 2hf? 取 ? 則 ? ? 當(dāng) ? = 時(shí)， ? = 因此在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套必須大于 手臂做升降運(yùn)動(dòng)的液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 F F F F F G? ? ? ? ?回慣 摩 密 式中 F摩 — — 摩擦阻力，參考圖 23 12F Ff?摩 取 f= G—— 零件及工件所受的總重。 （ 1） F慣的計(jì)算 GvF gt?? ?總慣 設(shè)定速度為 ? V=4 minm 。起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間差 ? t=。G總 近似估算為。將數(shù)據(jù)帶入上面公式有： GvF gt?? ?總慣 = 2 8 6 0 .0 6 7 9 5 8 .19 .8 0 .0 2ms Ns? ?? （ 2） F摩 的計(jì)算 12 RF F f?摩 122 8 6 9 . 8 1 . 6 5 8 7 2 5 . 60 . 5 3RR G K g N K g mF F Nhm? ??? ? ? ?總 ? 12 RF F f??摩2? ? = （ 3）液壓缸在這里選擇 O 型密封，所以密封摩擦力可以通過(guò)近似估算 ?密 最后通過(guò)以上計(jì)算 當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí)， F=6756N 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)， F=6756? ?286 2? =6184N 24 八、總結(jié)和展望 我國(guó)機(jī)器人的研究和應(yīng)用起步較晚，但是隨著國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的快速發(fā)展、社會(huì)需求的增大和技術(shù)的進(jìn)步，裝配機(jī)器人得到了迅速的發(fā)展，多品種、少批量生產(chǎn)方式和為提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的生產(chǎn)工藝需求，是推動(dòng)裝配機(jī)器人發(fā)展的直接動(dòng)力。 SCARA型機(jī)器人在輕型、較簡(jiǎn)單且要求機(jī)器人價(jià)格較低的裝配作業(yè)中大顯了身手。本課題正是在這種背景下提出來(lái)的，這是一項(xiàng)具有重要意義的課題。本文主要完成了如下工作 : 1．進(jìn)行了機(jī)器人本體的設(shè)計(jì) 機(jī)器人 應(yīng)該 具有外形美觀、體積小、重量輕、成本低、傳動(dòng)原理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，為此機(jī)器人設(shè)計(jì)成具有四自由度的結(jié)構(gòu)，由機(jī)身、大臂、小臂、腕部組成。其中第三個(gè)自由度為移動(dòng)關(guān)節(jié) 。其余三個(gè)自由度均為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。 SCARA 機(jī)器人四個(gè)關(guān)節(jié)均選用價(jià)格低廉的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。第一、 二個(gè)關(guān)節(jié)采用了同步齒形帶的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，充分利用了大臂的空間，結(jié)構(gòu)緊湊 。第三個(gè)關(guān)節(jié)采用了絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，絲杠本身具有自鎖功能，傳動(dòng)精度較高 :第四關(guān)節(jié)采用了步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。 2．進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 在進(jìn)行完靜力學(xué)計(jì)算的情況下，運(yùn)用 DH方法建立了桿件坐標(biāo)系，完成了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，包括正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的推導(dǎo)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解的求取。 3．機(jī)器人步進(jìn)電機(jī)的控制 由于機(jī)器人采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)此實(shí)例把本文設(shè)計(jì)的 SCARA機(jī)器人機(jī)械本體、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、步進(jìn)電機(jī)的控制等有機(jī)的結(jié)合在了一起。 本文針對(duì)機(jī)器人所需完成的任務(wù)，進(jìn)行了三方面的研究基本符合機(jī)器人的工作要求。在以后的研究工作中，主要是進(jìn)一步深入機(jī)器人結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)，使它的結(jié)構(gòu)趨于完美。 25 參考文獻(xiàn) [1] 劉進(jìn)長(zhǎng) ,辛健成 .機(jī)器人世界 [M].鄭州 :河南科學(xué)技術(shù)出版社 ,2021 [2] 諸靜 .機(jī)器人 與控制技術(shù) [M].杭州 :浙江大學(xué)出版社 ,1991 [3] 吳廣玉 ,姜復(fù)興 .機(jī)器人工程導(dǎo)論 [M].哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1988 [4」 周遠(yuǎn)清 ,張?jiān)倥d .智能機(jī)器人系統(tǒng) [M].北京 :清華大學(xué)出版社 ,1989 [5] 付京孫 .機(jī)器人學(xué) [M].合肥 :中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社 ,1992 [6] 白民 ,劉遠(yuǎn)江 .從 2021中國(guó)國(guó)際機(jī)器人展覽看中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和未來(lái)[J]:機(jī) 器人技術(shù)與應(yīng)用 .2021.(1):2024 [7] 劉明保 ，呂春紅等 .機(jī)械手的組成機(jī)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)的確定 .河南高等專(zhuān) 科學(xué)校學(xué)報(bào) ,2021.
法律信息相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1