【導讀】設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。由目前的發(fā)展狀況看，在可預見的將來它將在生產(chǎn)中扮演越來越重要。本機械手就是基于此并為提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益，減輕工人勞動強度而設計的。在某些勞動條件極其惡劣的條件下，工人難。以用手工工作，可用本機械手代替人力勞動。在社會不斷發(fā)展的今天，機。類從繁重的體力勞動中解放出來是歷史發(fā)展的趨勢。底座長290mm，回轉運動，回轉角240°并繪制整體裝配圖。包括機械手手臂升降步進電機的選擇，機械手。底座回轉驅動電動機的選擇。而工業(yè)機器人是相對較新的電子設備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。本設計中的四自由度棒料搬運機械手，主要是針對質量少于2KG的圓形棒料的搬運。通過氣爪手指的不同選擇可滿足直徑小于60mm的棒料的搬運。過來這一簡單的動作。

　　

【正文】 ?? DF ? 得： 2 2 6F = 0 . 2 5 (0 . 0 4 0 . 0 1 2 ) 0 . 6 1 0? ? ? ? ? ? 計算得的 F 為理論拉力，其實際拉力可根據(jù) FFS ?? 計算。 式中： ?—— 氣缸的工作效率，一般在 ~ 之間。當工作壓力增高、缸徑增大時效率增大。本設計工作壓力交大取為 。 把以上數(shù)據(jù)代入 FFS ?? 得： 0 .8 5 6 8 6 .1 0 4sF ?? ? 氣缸是氣爪的的驅動器，氣缸與氣爪手指的連接結構如下圖 52 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 52 氣缸與氣爪手指的連接結構 圖中 L=50mm為氣爪手指夾緊工件的力臂。 R=22mm為活塞桿推動手指的力臂。 氣爪夾緊工件的力 LRFF SN ?1 代入數(shù)據(jù)得： 50221 8 8 31 ???NF ? 由計算得 NN FF ?1 所以初選的缸徑 40mm，活塞桿直徑 12mm滿足設計要求。 行程的確定 氣缸的行程就是活塞移動的距離，對外表現(xiàn)為負載移動的距離，確定此距離時要充分考慮工況情況，應預留出一點行程，避免活塞桿撞壞。 由氣爪的工作要求本氣缸的行程為 15mm。 氣缸的動速度 氣缸的運動速度主要由所驅 動的工作機構的需要來決定。 本氣爪要求速度緩慢、平穩(wěn)，采用節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速的方式有：本氣缸為水平安裝采用用排氣節(jié)流； 本設計中缸體選用的是不銹鋼式，固本氣缸需要加油潤滑。 本氣缸使用注意事項 1）一般氣缸的正常工作條件：環(huán)境溫度為 35～ 80℃ ，工作壓力為 ～ 。 2）安裝前，應在 倍工作壓力條件下進行試驗，不應漏氣。 3）裝配時，所有密封元件的相對運動工作表面應涂以潤滑脂。 4）安裝的氣源進口處必須設置氣源調(diào)節(jié)裝置：過濾器 減壓閥 油霧器。 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 擺動氣缸的選擇 前選擇的 HGW— 40— A 的氣爪其轉動慣量 gJ =124?104 2kgm 其爪夾持的工件的轉動慣量為： ）（ 22g 312m lRJ ?? 式中： m —— 工件的質量（ kg），本設計為 m =2kg。 R—— 工件的半徑（ m），本設計為 R =20mm。 l—— 工件的長度（ m），本設計 為 l =50mm。 把以上數(shù)據(jù)帶入 ）（ 22g 312m lRJ ?? 得： 222 ( 3 )12gJ ? ? ? 10 kgm??? 加 在 擺 動 氣 缸 工 作 上 的 轉 動 慣 量 為 ：)( 2k g mgJJ qg ????????? 由 擺 動 氣 缸 工 作 轉 動 慣 量?J 選用預選費斯托公司的 DSM32270PPW 型氣缸。 該氣缸的許用轉動慣量為： 500X104 2kgm 滿足要求。 由下圖 53 氣缸擺動的時間約需 圖 53 氣缸工作轉動慣量與擺動時間關系 該氣缸是葉片驅動雙作用氣缸，在整個擺角范圍內(nèi)可實現(xiàn)無極擺角調(diào)節(jié)，終端位置可通過止動螺釘和緊固螺母調(diào)節(jié)。止動桿上的沖擊能量由彈性緩沖板吸收，終端 緩沖由緩沖器實現(xiàn)。轉動葉片本身不用于確定終端位置，既止動杠桿和止動裝置不能移動。該擺動氣缸防水防塵。 本氣缸可實現(xiàn)擺角范圍內(nèi)無極擺角調(diào)節(jié)下圖 54 為其擺角調(diào)節(jié)結構示圖： 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 3鎖緊螺釘，用于夾緊擋塊 4供氣孔 5終端調(diào)節(jié) 6鎖緊螺釘，用于夾緊擋塊 7無極可調(diào)節(jié)擋塊 圖 54 擺角調(diào)節(jié)示圖 表 51 氣缸各部件的材料 材料 機殼，止動杠桿 陽極氧化鋁 軸 鍍鎳鋼 轉動葉片 GRP 固定擋快 /螺釘 電鍍鋼 緩沖器支座 電鍍鋼 擋塊螺釘 不銹鋼 端蓋 GRP 密封 聚 氨酯 表 52 擺動氣缸參數(shù) 手臂伸縮氣缸的選擇 ⑴ 缸徑的確定 ? 結構特點 工作壓力 緩沖角 重量 32MM 葉片驅動的擺動缸 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 缸徑的計算公式 )(4 1 ??PFD ? 查《液壓氣動系統(tǒng)設計手冊》得 式中 ： P—— 氣缸的工作壓力（ aMP ） ,本氣缸選為 aMP ?—— 氣缸總的機械效率，本氣缸估算為 D—— 氣缸的內(nèi)徑（ m）。 1F —— 氣缸的負載力（ N）。本 氣缸負載較小取為 10N 把以上數(shù)據(jù)代入 )(4 1 ??PFD ? 得： 64 5 /( 3 10 )D ?? ? ? ? ? = 查《機械設計手冊 氣壓傳動》表 22164 氣缸內(nèi)徑取標準為 32mm。 [4] ⑵ 行程的確定 由設計的工作要求活塞行程取為 320mm。 ⑶ 氣缸型號的選擇 由以上參數(shù)的計算選費斯托公司的 DNG32320PPVA 型氣缸 本氣缸活塞安裝有傳感裝置，活塞位置可以被行程開關檢測到，從而實現(xiàn)對氣缸位置的控制。選用的控制安裝附件為 SMB2B。該氣缸的緩沖長度為 19mm. 表 53 氣缸參數(shù) 最大許用工作壓力 12bar（ ? 160....320mm。10bar） 溫度范圍 20℃ ....+80℃ ? [mm] 6bar 時推進力 [N] 6bar 時推進力 [N] 緩沖長度 [mm] 連續(xù)尺寸 32 482 415 19 81G 表 54 氣缸材料 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 連接形式 由于本氣缸工作行程較 大，且推桿端的垂直負載較大，使推桿受的彎曲應力較大。選用該氣缸的一個安裝附件，導向單元 FENG32320KF。氣缸直接安裝在該導向單元上。下圖為該導向單元外觀圖 圖 導向單元 下圖 為最大工作負載與導桿投影距離之間的關系圖 型號 DNG 軸承和端蓋、缸筒；鋁；（ 320250? ；高質合金鋼）；活塞桿、拉桿：高質合金鋼；密封；丁腈 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 負載特性圖 由上圖表可查得本設計選用的 FENG32 氣缸在最大伸長距離 320mm 的情況下其最大負載為 55N。而氣爪連工件的質量約為 4kg，擺動氣缸質量為 。所以導向單元的實際總負載 fG ==。 NG 55f ? 滿足設計要求，該導向單元可用。 ? 氣缸 DNG ? 用于補償徑向和軸向偏差的連軸節(jié) ? 用戶可以根據(jù)需要在這根軸上加打安裝孔 圖 導向單元與氣缸連接圖 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 6 機器人控制系統(tǒng)的設置 機械手控制器的選擇 工業(yè)機械于是一種模仿人手動作．井 按設定的程序軌跡和要求代替人手抓取、搬運工件或操持工具進行操作的機電一體化自動化裝置。 工業(yè)機械手的電氣控制系統(tǒng)是通過控制氣缸電磁換向閥，電機的正反轉來實現(xiàn)不同的動作的，有采用單片機控制的，也有采用可編程控制器來控制的，若采用單片機控制．由于電磁的工作電壓高于單片機的 +5伏電源．所需驅動電流較大．因而須設計功率接口電路．還要進行抗干擾及其可靠性的設計。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，當機械手工藝流程改變時，只要對Ｉ／Ｏ點的接線稍作修改，或Ｉ／Ｏ繼電器重新分配，程序 中作簡單修改，補充擴展即可。機械手的速度、電機運行所需的脈沖數(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)濟效益。 本設計機械手采用ＰＬＣ控制。 機械手控制系統(tǒng)的特點及對控制功能的基本要求 工業(yè)機器人具有多個自由度，每個自由度一般包括一個伺服機構，它們必須協(xié)調(diào)起來，組成一個多變量控制系統(tǒng)。這種多變量的控制系統(tǒng)，一般可用單片機， PLC，計算機等來實現(xiàn)。在作業(yè)中機器人的工作任務是要求操作機的末端執(zhí)行器按點位或軌跡運動，并保持設定的姿態(tài)。在運動中 或在規(guī)定的某點位執(zhí)行作業(yè)規(guī)定的操作。 在機器人的各類作業(yè)中，運動和控制方式主要有兩種。 1）點位控制方式（ PTP控制） 這種控制方式考慮到末端執(zhí)行器在運動過程中只在某些規(guī)定的點上進行操作，因此只要求末端執(zhí)行器在目標點處保證準確的位姿以滿足作業(yè)質量要求。而對達到目標點的運動軌跡（包括移動的路徑和運動的姿態(tài)）則不作任何規(guī)定，這種控制方式易于實現(xiàn)，但不易達到較高的定位精度，適用于上下料、搬運、點焊和在電路板上安插元件等只要求在目標點保持末端執(zhí)行器準確的位姿的作業(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)行器嚴格按規(guī)定的軌跡和速度在一定精度要求內(nèi)運動，以完成作業(yè)要求，這種必須保證機器人各關節(jié)連續(xù)、同步地實現(xiàn)相應的運動。這種連續(xù)軌跡運動，可看成是若干密集軌跡曲線。若設定的點足夠密，就能用點位控制的方法實現(xiàn)所需精度的連續(xù)軌跡運動。 本設計機械手用于棒料的點對點搬運，對運動軌跡沒太大要求。所以選用點位控制方式。 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 控制系統(tǒng)的總體設計 機械手控制系統(tǒng)的基本功能： 本機械手要具有回原點、手動 {點動 )和自動 {單步、連續(xù) 1控制的操作方式。 手動操作 用按鈕操作對機械手的每一種運動單獨進行控制。 回原點 操作方式 按下回原點啟動按鈕，機械手自動返回原點位置。 自動操作 包括單步操作和連續(xù)運行兩種操作方式。操作前提是機械手須處在原點位置上。 1)單步操作 每按一次按鈕，機械手完成一步動作后自動停止。 2)連續(xù)運行 系統(tǒng)一旦啟動，機械手的動作將自動地連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。期間若按停止按鈕，要完成一個完整的動作循環(huán)才停止。 為方便控制系統(tǒng)適應各具體工作情況作小幅，整個控制系統(tǒng)采用模塊化結構，以方便指令中的 IST狀態(tài)初始化指令來進行設計?？傑浖到y(tǒng)包括初始化電路、故障報警程序、點動操作程序、回原點程序及自動操作程序 五大模塊構成，分別解決單個問題．然后再進行綜合。各結構模塊如下： ` [END] 圖 機械手系統(tǒng)模塊 本設計機械手完成的動作是一個固定的循環(huán)動作，其循環(huán)動作如下圖 圖 機械手的動作示意圖及動作順序 初始電路 障礙報警程序 點動操作程序 回原點程序 自動操作程序 初始位置 手臂下降 夾 緊 手臂上升 底座旋轉 手臂伸長 手臂下降 松開 手臂上升 手臂收縮 底座旋轉 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 本機械手中驅動部分由電機與氣動兩部分組成，其中電機部分由 PLC直接控制。而氣動部分則由 PLC控制電磁筏來實現(xiàn)控制。下圖 ： 圖 氣動原理 表 61 氣動系統(tǒng)工作順序 電磁鐵 動作 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 氣爪夾緊 + 氣爪松開 + 手臂伸出 + 手臂收縮 + 翻轉工件 + 轉正氣爪 + 為了使機械手在作過程中實現(xiàn)自動或手動運行及運行的安全可靠，擺動氣缸，手臂升降都選用限位開關控制，以給相應的電磁闌傳遞通、斷信息。而氣爪，伸縮氣缸則運用其內(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，以實現(xiàn) PLC對其位置的控制。而底座旋轉通過帶傳動帶動底座位置傳感器，從而將位置信息傳給 PLC實現(xiàn)控制。 7 手臂驗算與機械手參數(shù) 全套設計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 手臂平衡的驗算 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。所以應該作平衡驗算。 手臂氣爪端對絲桿的力矩： )( zgbg GGGLM ??? 式中： gM —— 手臂工件端對絲桿的力矩（ Nm? ）； bG —— 擺動氣缸的重力（ N） ,本設計為 ； gG —— 工件的重力（ N） , 本設計為 ； zG—— 氣爪的重力（ N） , 本設計為 ；