【正文】 工作壓力 緩沖角 重量32MM 葉片驅(qū)動的擺動缸 21 / 39 查《液壓氣動系統(tǒng)設計手冊》得式中：P—— 氣缸的工作壓力（ ）,本氣缸選為 ——氣缸總的機械效率，本氣缸估算為 ? D——氣缸的內(nèi)徑（m） 。 ——氣缸的負載力（N） 。本氣缸負載較小取為 10N1F把以上數(shù)據(jù)代入 得：)(41??PF? 65/)?? =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 氣缸材料型號DNG 軸承和端蓋、缸筒；鋁；（ ；高質(zhì)合金鋼） ；活塞桿、拉桿：高質(zhì)3205?合金鋼；密封；丁腈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23 / 39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(zhì)量約為 4kg，擺動氣缸質(zhì)量為 。所以導向單元的實際總負載 ==。 滿足設計要求，該導向單元可用。fGNG5f? ? 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(zhuǎn)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(qū)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(zhì)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。25 / 39 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?；卦c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(jié)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(jié)構模塊如下：`[END] 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 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(zhuǎn)手臂伸長手臂下降松開手臂上升手臂收縮底座旋轉(zhuǎn)本機械手中驅(qū)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 ： 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(zhuǎn)工件 + 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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27 / 39制。 7 手臂驗算與機械手參數(shù) 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： )(zgbgGLM??式中： g——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 ； g——工件的重力（N）, 本設計為 ； z——氣爪的重力（N）, 本設計為 ； L——手臂氣爪端對絲桿的力矩（ m）, 本設計為 。把以上數(shù)據(jù)代入 得:)(zgbgGLM??)???手臂端蓋端對絲桿的力矩： d式中：M d——手臂端蓋端對絲桿的力矩（ ） ；? Gd——端蓋端的重力（N）,本設計為其質(zhì)量為 ,得重力為 ；L1——手臂端蓋對絲桿的力臂（ m）, 本設計為 。把以上數(shù)據(jù)代入 得:1dMLG? ???由此得手臂端蓋端與手臂工件端的合力矩為 gdM?代入得: .9..gd?，由單個螺栓承受此力矩時其受的拉力為 Fl=M/L2式中：L 2——螺栓到絲桿的力臂（m） ，本設計為 ； M——手臂端蓋端與手臂工件端的合力矩 ，由前計算得 M=?N?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力 1/FA?? 式中：A——螺栓的截面面積， ?????代入 得：1/FA?? 547./?????普通的螺栓的抗拉強度都大于 450 ，可見螺栓能滿足要求。aMP機械手工作能達到平衡。 機械手參數(shù)氣爪夾力為 表 71 機械手的最終運動設計參數(shù)：機械手機構 工作范圍 工作速度底座 轉(zhuǎn)動角度 2400 轉(zhuǎn)動速度 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 擺動角度 1800 轉(zhuǎn)動速度 30/inr表 72 機械手工作精度：機械手機構 工作精度底座 伸縮手臂 手臂升降 氣爪擺動 通過擋塊定位29 / 398 結(jié)論與展望 結(jié)論 到此近 90 天的畢業(yè)設計就要結(jié)束了，我大學階段的學習也將畫上句號。通過本次畢業(yè)設計的學習，牢固了自己所學的專業(yè)知識，提高了獨立思考解決問題的能力，同時也真正初步了解一個機械設計的設計過程。也使我學會怎樣更好的利用圖書館，網(wǎng)絡查找資料和運用資料，還使我學會如何與同學共同討論問題。這對我以后的工作有很大的幫助。 不足之處及未來展望 在設計過程中，我經(jīng)常遇到各種各樣的問題。從中使我認識到自己在很多地方的不足。有很多東西還要慢慢學習。由于本人水平有限以及畢業(yè)設計時間有限，本設計難免有不合理或不太準確的地方，懇請各位老師批評指正。 致 謝 在此衷心感謝學校、學院各位老師4年來給我的教育和培養(yǎng)，特別要感謝XX老師在我的畢業(yè)設計期間給予的諸多指導。31 / 39參考文獻[1] [M]. 第 3 ：化學工業(yè)出版社 .2022[2] 張鐵,][M].廣州: [3] [M] .北京: .[4] [M]. 北京：化學工業(yè)出版社 .2022[5] [M]. 北京: [6] [M]. 北京：化學工業(yè)出版社 .2022[7] 吳克堅,于曉紅,[M]. 北京: [8] 鄭堤,[M]. 北京: [9] 陸一心,氣壓與氣動技術[M]. 北京：[10] ( 第五版) [M]. 北京：高等教育出版社 .1999.[11] [M]. 北京：化學工業(yè)出版社 .2022.[12] [M] .[13] 馮開平，[M]. 廣州: [14] Robert J. Schilling.[Fundamentals of RoboticsAnalysis and Control].New Jersey:Prentice Hall,1990[15] Engel P A. Impact Wear of Mateialsr. 2nd ed. New York : Elsevier, 1986