【正文】 要求較高。經(jīng)查找資料，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有帶導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，采用這種標(biāo)準(zhǔn)氣缸，既可滿足設(shè)計(jì)精度、簡化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，又可以節(jié)約設(shè)計(jì)成本。本設(shè)計(jì)的升降手臂直接選用導(dǎo)臺式氣缸MGF系列，如圖36所示。該氣缸高度小，相對MGQ系列減小15~25%，氣缸本身帶導(dǎo)桿裝置，不需要另外再設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，耐偏心負(fù)載（導(dǎo)桿直徑較大），氣缸本身附設(shè)令活塞桿不回轉(zhuǎn)裝置，采用最新的T形槽，可安裝其它附件，磁性開關(guān)可安裝在氣缸的四側(cè)。 圖36 導(dǎo)臺式氣缸MGF系列根據(jù)前段部分的設(shè)計(jì)和機(jī)械手結(jié)構(gòu)尺寸可知：最大抓重m1=2Kg；標(biāo)準(zhǔn)氣爪的材料為鋁合金，經(jīng)查找資料得知其密度ρ2=103Kg/m3，則標(biāo)準(zhǔn)氣爪的質(zhì)量m2=ρ2V2≈103≈；伸縮手臂與標(biāo)準(zhǔn)氣爪的連接板材料為45鋼，其密度ρ3=103Kg/m3 ，則連接板的質(zhì)量m3=ρ3V3≈103≈；另外伸縮手臂導(dǎo)桿伸出件質(zhì)量m4 ≈。得出偏心負(fù)載的總質(zhì)量m=m1+m2+m3+m4=2+++=，選型時(shí)要考慮一定的裕量，按m=3Kg，L=320mm選型，又已知機(jī)械手的升降速度為100mm/S。依據(jù)圖37，選擇的氣缸型號為MGF63—100。 圖37導(dǎo)臺式氣缸MGF系列選型依據(jù)圖 回轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)臂位于機(jī)械手結(jié)構(gòu)的最底端，它承擔(dān)著機(jī)械手的全部重量，因此對回轉(zhuǎn)臂的承載能力要求較高。又由于回轉(zhuǎn)臂要帶動整個(gè)機(jī)械手轉(zhuǎn)動，因此要求在回轉(zhuǎn)時(shí)要保證其平穩(wěn)性。按照設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)180176。范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處和底座固定。在本設(shè)計(jì)中的回轉(zhuǎn)臂直接選用擺臺（齒輪齒條式）MSQ系列，如圖38所示。此類型的回轉(zhuǎn)氣缸使用高精度滾珠軸承，故垂直及水平位置精度提高到177。；回轉(zhuǎn)臺型，工件安裝方便；滾動軸承設(shè)計(jì)，負(fù)載比CRQ系列大3至4倍；擺動順滑、準(zhǔn)確；中空軸可用于引入電線或氣管；標(biāo)準(zhǔn)帶角度調(diào)整裝置，調(diào)節(jié)角度范圍大(0～190176。)；內(nèi)置磁環(huán)，可安裝磁性開關(guān)。圖38 擺臺（齒輪齒條式）MSQ系列對擺臺進(jìn)行受力分析如圖39所示，擺臺要承受以上部件對它的軸向負(fù)載F和偏心負(fù)載G總對它的產(chǎn)生的彎矩M。圖39 擺臺受力計(jì)算圖 當(dāng)機(jī)械手豎直向下運(yùn)動時(shí)，擺臺受到的軸向負(fù)載最大，它的大小由擺臺以上部件的總重力和慣性力決定，即 F=F重+F慣式中 F重—擺臺所要支撐的重力之和； F慣—機(jī)械手在下降過程的慣性力。 擺臺支撐的部件包括豎直升降氣缸、水平伸縮氣缸、氣爪、夾持重物以及連接各個(gè)氣缸的連接板，前文已計(jì)算氣爪、夾持重物以及氣爪和水平伸縮氣缸之間的連接板，其總質(zhì)量約為m≈3Kg。下面估算水平伸縮氣缸、豎直升降氣缸以及它們之間連接板的質(zhì)量。水平伸縮氣缸、豎直升降氣缸和氣爪的制造材料是一樣的，都為鋁合金 ，其密度ρ2=103Kg/m3；連接板的材料為45鋼，其密度ρ3=103Kg/m3。水平伸縮氣缸的質(zhì)量m伸縮=ρ2V伸縮≈103≈，豎直升降氣缸的質(zhì)量m升降=ρ2V升降≈103≈，連接板的質(zhì)量m板=ρ3V板≈103≈，求得擺臺所要支撐的質(zhì)量總和m總=m+m伸縮+m升降+2m板=3+++2=，擺臺所要支撐的重力之和F重=m總g==。機(jī)械手在下降過程中慣性力的計(jì)算：本設(shè)計(jì)要求手臂升降時(shí)V=100mm/s，在計(jì)算慣性力的時(shí)候，設(shè)置啟動時(shí)間=，啟動速度V=V=100mm/s。其大小可按以下公式計(jì)算： 其中 —擺臺所要支撐的質(zhì)量總和（牛頓）； —手臂升降時(shí)啟動或制動前后的速度差（米/秒）； —啟動或制動所需的時(shí)間（秒）。 代入計(jì)算數(shù)據(jù)求得==綜上所述：擺臺應(yīng)承受的軸向負(fù)載F=F重+F慣=+=由于機(jī)械手承受重物的偏心負(fù)載，必然會對擺臺產(chǎn)生一個(gè)彎矩，在選擇擺臺時(shí)需保證擺臺所能承受的彎矩M不能超過許用彎矩，否則可能會造成擺臺的變形損壞，影響機(jī)械手的運(yùn)動平穩(wěn)性和運(yùn)動精度。擺臺所要承受的彎矩M=G總L，根據(jù)前文的設(shè)計(jì)計(jì)算，知G總=，L=320mm。代入數(shù)據(jù)求得M=G總L==m擺臺有基本型和高精度型兩種類型，基本型的成本較低，運(yùn)動精度能滿足本設(shè)計(jì)要求，因此選擇基本型即可。根據(jù)軸向負(fù)載和彎矩的計(jì)算值，在選型時(shí)還需考慮一定的裕量，根據(jù)表33，選擇的擺臺型號為MSQB70A。表334 結(jié)論本文所設(shè)計(jì)的氣動機(jī)械手結(jié)構(gòu)比較簡單，功能比較簡單，設(shè)計(jì)比較合理，能夠滿足部分不同形狀的工件的轉(zhuǎn)移、夾取、安裝等功能，方便快捷。其設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面：（1）機(jī)械手氣動回路設(shè)計(jì)選用合適的氣動元件，通過控制和調(diào)節(jié)各個(gè)氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動作速度和改變運(yùn)動方向，并按規(guī)定的程序工作。（2）末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器采用平行開閉型氣爪，結(jié)構(gòu)簡單，直接采用成品材料。針對實(shí)際的要求，可以換用其他各種末端執(zhí)行器，對不同種類的工件實(shí)現(xiàn)夾取、轉(zhuǎn)移、安裝。（3）機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)將旋轉(zhuǎn)氣缸安裝在底板上，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，使機(jī)械手向左或向右擺動。機(jī)械手末端執(zhí)行器的水平伸縮運(yùn)動和豎直升降運(yùn)動各由一個(gè)氣缸控制，即以最簡單的形式，在兩個(gè)位置（完全伸出和回縮位置）之間進(jìn)行切換。由于個(gè)人知識及能力水平有限，論文中難免會有一些紕漏或錯(cuò)誤之處，懇請各位老師批評指正，不勝感謝！致 謝在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時(shí)，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識，實(shí)事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)樗俏矣眯?、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。參考文獻(xiàn)[1]：電子工業(yè)出版社，2000[2]何發(fā)昌著，：高等教育出版社，1996[3]張利平著. 液壓氣動技術(shù)速查手冊. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[4]李寶仁著. 氣動技術(shù)—低成本綜合自動化. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[5]宋學(xué)義著. 袖珍液壓氣動手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[6]陳奎生著. 液壓與氣壓傳動. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，[7]SMC（中國）有限公司. 現(xiàn)代實(shí)用氣動技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[8]徐文燦著. 氣動元件及系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995[9]. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用論壇[10]. 機(jī)械設(shè)計(jì)1999年第3期，第3卷[11]高微,楊中平,. [12]孫兵,趙斌,. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫[13]馬光,. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫2002年第3期[14]. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫1994年第4期[15][16]李杜莉，武洪恩，. 煤礦機(jī)械2007年2月第2期[17]（第三版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994[18]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space. IEEE Transactions on Robotics and 本文提出一種無需在每個(gè)關(guān)節(jié)上設(shè)置驅(qū)動器就能控制機(jī)械手進(jìn)行作業(yè)的方法。[19]Abhinandan Jain and Guillermo Roderguez. An Analysis of the Kinematics and Dynamics of Underactuated Transactions on Robotics and Automation. 本文旨在用較少的驅(qū)動器帶動多自由度機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)和動力