【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文QQ1961660126. 課件之家的資料精心整理好資料-. 四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)。所在專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。申請學(xué)位工學(xué)學(xué)士。指導(dǎo)教師職稱副教授。答辯時(shí)間2020年6月10日

　　

【正文】 55 圖 55 導(dǎo)向單元 下圖 56 為最大工作負(fù)載與導(dǎo)桿投影距離之間的關(guān)系圖 圖 56 負(fù)載特性圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 由上圖表可查得本設(shè)計(jì)選用的 FENG32 氣缸在最大伸長距離 320mm 的 情況下其最大負(fù)載為 55N。而氣爪連工件的質(zhì)量約為 4kg，擺動(dòng)氣缸質(zhì)量為 。所以導(dǎo)向單元的實(shí)際總負(fù)載 Gf==。 Gf〈 55N 滿足設(shè)計(jì)要求，該導(dǎo)向單元可用。 圖 57 導(dǎo)向單元與氣缸連接圖 連接尺寸表 55 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 6 機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械手控制器的選擇 工業(yè)機(jī)械于是一種模仿人手動(dòng)作．井按設(shè)定的程序軌跡和要求代替人手抓取、搬運(yùn)工件或操持工具進(jìn)行操作的機(jī)電一體化自動(dòng)化裝置。 工業(yè)機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)是通過控制氣缸電磁換向閥，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)作的，有 采用單片機(jī)控制的，也有采用可編程控制器來控制的，若采用單片機(jī)控制．由于電磁的工作電壓高于單片機(jī)的 +5伏電源．所需驅(qū)動(dòng)電流較大．因而須設(shè)計(jì)功率接口電路．還要進(jìn)行抗干擾及其可靠性的設(shè)計(jì)。而采用 PLC控制，則無需考慮上述問題。 ＰＬＣ有著極大的靈活性，易于模塊化，當(dāng)機(jī)械手工藝流程改變時(shí)，只要對Ｉ／Ｏ點(diǎn)的接線稍作修改，或Ｉ／Ｏ繼電器重新分配，程序中作簡單修改，補(bǔ)充擴(kuò)展即可。機(jī)械手的速度、電機(jī)運(yùn)行所需的脈沖數(shù)都可以根據(jù)給定的要求給予置。用ＰＬＣ控制的機(jī)械手將更具靈活性、可靠性、降低成本，提高效率，有著很好的經(jīng)濟(jì)效益。 本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用ＰＬＣ控制。 機(jī)器 手 控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 及對控制功能的基本要求 工業(yè)機(jī)器人具有多個(gè)自由度，每個(gè)自由度一般包括一個(gè)伺服機(jī)構(gòu)，它們必須協(xié)調(diào)起來，組成一個(gè)多變量控制系統(tǒng)。這種多變量的控制系統(tǒng)，一般可用單片機(jī)， PLC，計(jì)算機(jī)等來實(shí)現(xiàn)。在作業(yè)中機(jī)器人的工作任務(wù)是要求操作機(jī)的末端執(zhí)行器按點(diǎn)位或軌跡運(yùn)動(dòng)，并保持設(shè)定的姿態(tài)。在運(yùn)動(dòng)中或在規(guī)定的某點(diǎn)位執(zhí)行作業(yè)規(guī)定的操作。 在機(jī)器人的各類作業(yè)中，運(yùn)動(dòng)和控制方式主要有兩種。 1）點(diǎn)位控制方式（ PTP控制） 這種控制方式考慮到末端執(zhí)行器在運(yùn)動(dòng)過程中只在某些規(guī)定的點(diǎn) 上進(jìn)行操作，因此只要求末端執(zhí)行器在目標(biāo)點(diǎn)處保證準(zhǔn)確的位姿以滿足作業(yè)質(zhì)量要求。而對達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡（包括移動(dòng)的路徑和運(yùn)動(dòng)的姿態(tài)）則不作任何規(guī)定，這種控制方式易于實(shí)現(xiàn)，但不易達(dá)到較高的定位精度，適用于上下料、搬運(yùn)、點(diǎn)焊和在電路板上安插元件等只要求在目標(biāo)點(diǎn)保持末端執(zhí)行器準(zhǔn)確的位姿的作業(yè)中。 2）連續(xù)軌跡控制方式（ CP控制） 這種控制方式要求末端執(zhí)行器嚴(yán)格按規(guī)定的軌跡和速度在一定精度要求內(nèi)運(yùn)動(dòng)，以完成作業(yè)要求，這種必須保證機(jī)器人各關(guān)節(jié)連續(xù)、同步地實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。這種連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)，可看成是若干密集軌跡曲線。若設(shè)定 的點(diǎn)足夠密，就能用點(diǎn)位控制的方法實(shí)現(xiàn)所需精度的連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)。 本設(shè)計(jì)機(jī)械手用于棒料的點(diǎn)對點(diǎn)搬運(yùn)，對運(yùn)動(dòng)軌跡沒太大要求。所以選用點(diǎn)位控制方式。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 控制系統(tǒng)的 總體設(shè)計(jì) 機(jī)械手控制系統(tǒng)的基本功能： 本機(jī)械手要具有回原點(diǎn)、手動(dòng) {點(diǎn)動(dòng) )和自動(dòng) {單步、連續(xù) 1控制的操作方式。 手動(dòng)操作 用按鈕操作對機(jī)械手的每一種運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。 回原點(diǎn)操作方式 按下回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)返回原點(diǎn)位置。 自動(dòng)操作 包括單步操作和連續(xù)運(yùn)行兩種操作方式。操作前提是機(jī)械手須處在原點(diǎn)位置上。 1)單步操作 每按一次按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自 動(dòng)停止。 2)連續(xù)運(yùn)行 系統(tǒng)一旦啟動(dòng)，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)。期間若按停止按鈕，要完成一個(gè)完整的動(dòng)作循環(huán)才停止。 為方便控制系統(tǒng)適應(yīng)各具體工作情況作小幅，整個(gè)控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，以方便指令中的 IST狀態(tài)初始化指令來進(jìn)行設(shè)計(jì)?？傑浖到y(tǒng)包括初始化電路、故障報(bào)警程序、點(diǎn)動(dòng)操作程序、回原點(diǎn)程序及自動(dòng)操作程序五大模塊構(gòu)成，分別解決單個(gè)問題．然后再進(jìn)行綜合。各結(jié)構(gòu)模塊如下： 機(jī)械手系統(tǒng)模塊圖 61 本設(shè)計(jì)機(jī)械手完成的動(dòng)作是一個(gè)固定的循環(huán)動(dòng)作，其循環(huán)動(dòng)作如下圖 62 機(jī)械手的動(dòng)作示意圖及 動(dòng)作順序圖 62 本機(jī)械手中驅(qū)動(dòng)部分由電機(jī)與氣動(dòng)兩部分組成，其中電機(jī)部分由 PLC直接控制。而氣動(dòng)部分則由 PLC控制電磁筏來實(shí)現(xiàn)控制。下圖 63為氣動(dòng)部分原理圖： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 圖 63氣動(dòng)原理 氣動(dòng)系統(tǒng)工作順序 表 61 電磁鐵 動(dòng)作 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 氣爪夾緊 + 氣爪松開 + 手臂伸出 + 手臂收縮 + 翻轉(zhuǎn)工件 + 轉(zhuǎn)正氣爪 + 為了使機(jī)械手 在作過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)運(yùn)行及運(yùn)行的安全可靠，擺動(dòng)氣缸，手臂升降都選用限位開關(guān)控制，以給相應(yīng)的電磁闌傳遞通、斷信息。而氣爪，伸縮氣缸則運(yùn)用其內(nèi)部的位置傳感器作為位置的控制。將其傳感器的信息傳遞給 PLC，以實(shí)現(xiàn) PLC對其位置的控制。而底座旋轉(zhuǎn)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)底座位置傳感器，從而將位置信息傳給 PLC實(shí)現(xiàn)控制。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 7 手臂驗(yàn)算與機(jī)械手參數(shù) 手臂平衡的驗(yàn)算 手臂工作長度較大，而且手臂伸縮端安裝有氣爪，氣爪夾緊工件。此處對絲桿力矩較大。所以應(yīng)該作平衡驗(yàn)算。 手臂氣爪端對絲桿的力矩： ()g b g zM L G G G??? 式中： Mg—— 手臂工件端對絲桿的力矩（ Nm? ）； Gb—— 擺動(dòng)氣缸的重力（ N） ,本設(shè)計(jì)為 ； Gg—— 工件的重力（ N） , 本設(shè)計(jì)為 ； Gz—— 氣爪的重力（ N） , 本設(shè)計(jì)為 ； L—— 手臂氣爪端對絲桿的力矩（ m） , 本設(shè)計(jì)為 。 把以上數(shù)據(jù)代入 ()g b g zM L G G G???得 : 0 .4 ( 1 2 .2 5 1 9 .8 1 9 .6 ) 2 0 .9 6gM N m? ? ? ? ? ? 手 臂端蓋端對絲桿的力矩： 1ddM LG? 式中： Md—— 手臂端蓋端對絲桿的力矩（ Nm? ）； Gd—— 端蓋端的重力（ N） ,本設(shè)計(jì)為其質(zhì)量為 ,得重力為 ； L1—— 手臂端蓋對絲桿的力臂（ m） , 本設(shè)計(jì)為 。 把以上數(shù)據(jù)代入 1ddM LG? 得 : 0 .3 4 3 .6 2 3 1 3 .0 8 7dM N m? ? ? ? 由此得手臂端蓋端 與手臂工件端的合力矩為 gdM M M?? 代入得 : 2 0 . 9 6 1 3 . 0 8 7 7 . 8 3gdM M M N m? ? ? ? ? ? 手臂對絲桿的力矩總終由底座來平衡 .底座通過螺栓安裝 .考慮最大負(fù)載情況，由單個(gè)螺栓承受此力矩時(shí)其受的拉力為 Fl=M/L2 式中： L2—— 螺栓到絲桿的力臂（ m），本設(shè)計(jì)為 ； M—— 手臂端蓋端與手臂工件端的合力矩 Nm? ，由前計(jì)算得 M=? 把以上 數(shù)據(jù)代入 Fl=M/L2 得 : Fl==底座選用的安裝螺栓為 M10 可得其最大工作條件下的應(yīng)力 1/FA?? 式中： A—— 螺栓的截面面積， 2 2 5 2/ 4 0 . 0 1 / 4 7 . 8 5 1 0A d m?? ?? ? ? ? ? 代入 1/FA?? 得： 54 7 .4 5 / 7 .8 5 1 0 0 .6 0 4 aMP? ?? ? ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 普通的螺栓的抗拉強(qiáng)度都大于 450 aMP ，可見螺栓能滿足要求。 機(jī)械手工作能 達(dá)到 平衡。 機(jī)械手參數(shù) 氣爪夾力為 機(jī)械手的最終運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)： 機(jī)械手機(jī)構(gòu) 工作范圍 工作速度 底座 轉(zhuǎn)動(dòng)角度 2400 轉(zhuǎn)動(dòng)速度 10 /minr 伸縮手臂 伸縮距離 300mm 伸縮速度 80mm/s 手臂升降 升降距離 320mm 升降速度 35mm/s 氣爪擺動(dòng) 擺動(dòng)角度 1800 轉(zhuǎn)動(dòng)速度 30 /minr 機(jī)械手工作精度： 機(jī)械手機(jī)構(gòu) 工作精度 底座 伸縮手臂 手臂升降 氣爪擺動(dòng) 通過擋塊定位 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 設(shè)計(jì)總結(jié) 到此近 90 天的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，我大學(xué)階段的學(xué)習(xí)也將畫上句號(hào)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，牢固了自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，提高了獨(dú)立思考解決問題的能力，同時(shí)也真正初步了解一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程。 也使我學(xué)會(huì)怎樣更好的利用圖 書館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料，還使我學(xué)會(huì)如何與同學(xué)共同討論問題。 這對我以后的工作有很大的幫助 。 在設(shè)計(jì)過程中，我經(jīng)常遇到各種各樣的問題 。 從中使我認(rèn)識(shí)到自己在很多地方的不足。有很多東西還要慢慢學(xué)習(xí)。 由于本人水平有限以及畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間有限，本設(shè)計(jì)難免有不合理或不太準(zhǔn)確的地方，懇請各位老師批評指正。 鳴 謝 在此衷心感謝學(xué)校、學(xué)院各位老師 4年來給我的教育和培養(yǎng)，特別要感謝 俞國燕 老師在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予的諸多指導(dǎo)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 參考文獻(xiàn) [1] 成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 [M].第 3卷 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .2020 [2] 張鐵 ,謝存禧 .機(jī)器人學(xué) ][M].廣州 :華南理工大學(xué)出版社 .2020 [3] 陳統(tǒng)堅(jiān) .機(jī)械工程英語 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 .1996. 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Schilling.[Fundamentals of RoboticsAnalysis and Control].New Jersey:Prentice Hall,1990 如需要圖紙等資料，聯(lián)系 1961660126 研究成果的嚴(yán)肅態(tài)度以及向讀者提供有關(guān)信息的出處，正文之后一般應(yīng)列出參考文獻(xiàn)表引文應(yīng)以原始文獻(xiàn)和第一手資料為原則。所有引用別人的觀點(diǎn)或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出處或加以注釋。凡轉(zhuǎn)引文獻(xiàn)資料，應(yīng)如實(shí)說明。對已有學(xué)術(shù)成果的介紹、評論、引用和注釋，應(yīng)力求客觀、公允、準(zhǔn)確。偽注、偽造、篡改文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致謝一項(xiàng)科研成果或技術(shù)創(chuàng)新 ,往往不是獨(dú)自一人可以完成的 ,還需要各方面的人力 ,財(cái)力 ,物力的支持和幫助 .因此 ,在許多論文的末尾都列有 致謝 1) 著錄參考文獻(xiàn)可以反映論文作者的科學(xué)態(tài)度和論文具有真實(shí)、廣泛的科學(xué)依據(jù)，也反映出該論文的起點(diǎn)和深度。 2) 著錄參考文獻(xiàn)能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。 3) 著錄參考文獻(xiàn)能起索引作用。 4) 著錄參考文獻(xiàn)有利于節(jié)省論文篇幅。 [01] Brown, H. D. Teaching by Principles: An Interactive Approach to Language Pedagogy[M]. Prentice Hall Regents, 1994. [02] Brown, J Set al. Situated Cognition and the Culture of Learning[J]. Educational Reasercher, 1, 1989. [03] Chris, Dede. 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