【導(dǎo)讀】在碼垛機(jī)、弧焊、噴涂、點(diǎn)焊、搬運(yùn)、涂膠、測(cè)量等行業(yè)有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人則是在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的機(jī)器人，是一種典型的機(jī)電一體化裝置。工業(yè)機(jī)器人是用來(lái)搬運(yùn)材料零件工具等可再編程的多功能機(jī)械手。工智能等多學(xué)科的最新研究成果。垛實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)、裝卸、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、等物流活動(dòng)。垛技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在環(huán)境較惡劣或人工很難做到的情況下。種類、工廠環(huán)境和客戶需求，物體的安全性等，使得碼垛成為越來(lái)越艱巨的任務(wù)，垛順序、層數(shù)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置實(shí)現(xiàn)不同型包裝的碼垛要求。和性能指標(biāo)的提高，對(duì)碼垛技術(shù)也提出了更高的要求。碼垛機(jī)器人手臂應(yīng)具有一。目前碼垛機(jī)器人的應(yīng)用主要在以下兩個(gè)方面。盡管如此，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍在不斷拓展，不斷向新的領(lǐng)域。國(guó)的國(guó)情，才能推動(dòng)和加快我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人功能部件。2對(duì)碼垛機(jī)器人的總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。好的零部件進(jìn)行裝配，裝配完成后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。

　　

【正文】 的支撐形式。考慮最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大水平方向載荷用公式 412 計(jì)算： 式中 F??外加載荷； G??移動(dòng)部件的重量 G800N。 將數(shù)值帶入 412 得， 。 根據(jù)工作載荷初選海特滾動(dòng)導(dǎo)軌， FV 型導(dǎo)軌。型號(hào)為 SBS15FV,其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷。導(dǎo)軌和滑塊的尺寸及安裝尺 寸如表 4 44。由表 45，選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為 820mm。 L 的計(jì)算 在直線導(dǎo)軌系統(tǒng)的使用中，除了已知負(fù)載外，那些未知的震動(dòng)和沖擊也必須計(jì)算在內(nèi)，并硬度和溫度也是影響壽命的主要因素。根據(jù)上述因素選取的FV 系列 SBS15FV 型導(dǎo)軌副的滾道硬度為 60HRC，工作溫度不超過(guò) 100oC，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為 4 級(jí)，工作速度較低，載荷不大。 利用公式 413 計(jì)算額定行程壽命為： 式中 ??額定行程壽命 km； ??額定動(dòng)載荷， ； ??滑塊上工作載荷 ， ； ??硬度系數(shù)，由圖 46， ； ??溫度系數(shù)，由圖 47， ； ??接觸系數(shù)，由表 46， ,； ??載荷系數(shù)，由表 47， 。 將以上數(shù)值帶入公式 413 可得 , ， 由于常見(jiàn)導(dǎo)軌的距離額定期望壽命為 50km，此導(dǎo)軌的額定行程壽命遠(yuǎn)大于 50Km 則初選的導(dǎo)軌型號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求。 第五章 PRO/E 建模和仿真 Pro/Engineer 操作軟件是美 國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（ PTC 旗下的CAD/CAM/CAE 一體化的三維軟件。 Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位， Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的 CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性問(wèn)題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有 模塊。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。 Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 主要部件建模及其簡(jiǎn)介 軸承建模的主要過(guò)程 Pro/e 建模比較簡(jiǎn)單，這里只是簡(jiǎn)單介紹一下角接觸球軸承的建模，其余部件略去。機(jī)器人中的角接觸球軸承如圖所示。 圖 51 角接觸球軸承 具體的建模步驟如下： 創(chuàng)建零件文件。 選擇“ 旋轉(zhuǎn)”工具，彈出旋轉(zhuǎn)控制面板，單擊“位置”按鈕，在彈出的面板中單擊“定義” ，彈出“草繪”對(duì)話框。 選擇基準(zhǔn)面 TOP 為草繪平面，接受默認(rèn)的參照與方向，單擊“草繪”按鈕進(jìn)入草繪界面。 繪制完成后的草圖如下圖 52 所示。 圖 52 草圖 單擊“繼續(xù)當(dāng)前部分”按鈕即對(duì)勾按鈕，完成截面草圖的繪制。接著單擊旋轉(zhuǎn)控制面板的“確定”按鈕，模型效果下圖 53。 圖 53 內(nèi)外圈 選擇“旋轉(zhuǎn)”工具，彈出旋轉(zhuǎn)控制面板，單擊“位置”按鈕，在彈出的面板中單擊“定義” ，彈出“草繪”對(duì)話框。 選擇基準(zhǔn)面 TOP 為草繪平面，接受默 認(rèn)的參照與方向，單擊“草繪”按鈕進(jìn)入草繪界面。 繪制完成草圖后，單擊“繼續(xù)當(dāng)前部分”按鈕即對(duì)勾按鈕，完成截面草圖的繪制。接著單擊旋轉(zhuǎn)控制面板的“確定”按鈕，模型效果下圖 54。 圖 54 未陣列的角接觸球軸承 選擇剛繪制的圓球，然后選擇“陣列”工具，彈出陣列控制面板。在“陣列方式”下拉菜單中選擇“軸”選項(xiàng)，單擊內(nèi)圈中心軸。 在陣列控制面板的“陣列數(shù)”文本編輯框輸入陣列數(shù)目 10，“角度”文本編輯框輸入陣列角度 36，單擊“確定”，模型效果如圖 55 所示。（圖中的倒角的步驟沒(méi)有加進(jìn)去，是為了說(shuō)明書(shū)的簡(jiǎn)潔。） 圖 5 5 角接觸球軸承的模型 機(jī)器人的主要部件及裝配模型 腕部電機(jī)裝配圖如圖 56 所示。電機(jī)固定在外殼上，電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)底下圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng) 。外殼與小臂是銷軸連接，為減少摩擦銷軸處加軸承。外殼上的小孔與系桿鉸接，作用是為保持無(wú)論在何運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 下電機(jī)軸始終鉛直向下。 圖 56 手腕部電機(jī)轉(zhuǎn)配 滾珠絲杠副裝配如圖 57 所示。滾珠絲杠副支承形式采用雙推 雙推的支承形式。絲杠用銷釘連接方式。軸承用軸承端蓋和緊固件定位?；瑝K用滑動(dòng)桿連接方式，可以沿著導(dǎo)軌滑動(dòng)。圓螺母用圓柱連接方式，可 以沿著滾珠絲杠螺旋向前移動(dòng)。 圖 57 滾珠絲杠裝配 腰部電機(jī)裝配如圖 58 所示。聯(lián)軸器通過(guò)鍵與軸定位。角接觸球軸承通過(guò)軸肩和套筒來(lái)定位。推力球軸承與軸用銷釘連接裝配。推力球軸承用外殼來(lái)定位，將整個(gè)腰部以上構(gòu)件的重力通過(guò)軸承傳給整個(gè)外殼。最上面部分的大圓盤可以通過(guò)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)腰部以上構(gòu)件旋轉(zhuǎn)一定角度。 圖 58 腰部電機(jī)裝配 整個(gè)機(jī)構(gòu)的裝配圖如圖 59 所示。 圖 59 整體機(jī)構(gòu)的裝配圖 三維機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的基本介紹 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的特點(diǎn) 在 Pro/ENGINEER 中進(jìn)行 機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)有兩種方法 :一是Mechanlsm 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，它可以通過(guò)用戶對(duì)各種不同運(yùn)動(dòng)副的連接設(shè)定，使機(jī)構(gòu)按照實(shí)際的運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。二是 Pro/MeehanlsmMotion 功能，該模塊是一個(gè)完整的三維實(shí)體靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和逆動(dòng)力學(xué)仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)工具。Motion 運(yùn)動(dòng)模塊可以快速創(chuàng)建機(jī)構(gòu)仿真模型并能方便的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，從而改善機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、節(jié)省時(shí)間、降低成本。機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件組合而成，而每個(gè)構(gòu)件都以一定的方式至少與另一個(gè)構(gòu)件連接。這種連接，既使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，又使兩個(gè)構(gòu)件產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)行機(jī) 構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的前提是創(chuàng)建機(jī)構(gòu)，創(chuàng)建機(jī)構(gòu)與零件裝配都是將單個(gè)零部件組裝成一個(gè)完成的機(jī)構(gòu)模型，因此兩者之間有很多相似之處。由零件裝配得到裝配體，其內(nèi)部的零部件并沒(méi)有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而由連接得到的機(jī)構(gòu)，其內(nèi)部的構(gòu)件之間可以產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的工作流程 建立仿真運(yùn)動(dòng)的一般步驟： 1. 創(chuàng)建機(jī)構(gòu)中參與運(yùn)動(dòng)的不可缺少的零件模型。 2. 選取合適的“連接”進(jìn)行機(jī)構(gòu)的裝配，并進(jìn)行必要的位置調(diào)整。 3. 進(jìn)入機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)界面，進(jìn)行仿真運(yùn)動(dòng)的參數(shù)設(shè)置，其中包括高級(jí)連接類型的設(shè)置，伺服電動(dòng)機(jī) 和分析定義的參數(shù)設(shè)置。在機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)研究中，用戶可以通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)添加運(yùn)動(dòng)副，使其隨伺服電動(dòng)機(jī)一起移動(dòng)，并且在不考慮作用于系統(tǒng)上的力的情況下分析其運(yùn)動(dòng)。使用運(yùn)動(dòng)分析觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，并測(cè)量主題位置、速度和加速度的改變。然后用圖形表示這些測(cè)量，或者創(chuàng)建軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)包絡(luò)。根據(jù)以上分析，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真總體上可以分為 6 個(gè)部分：創(chuàng)建圖元、檢測(cè)模型、添加建模圖元、準(zhǔn)備分析、分析模型和獲取結(jié)果。 機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)動(dòng)裝配連接的概念及定義 常規(guī)的裝配限制了元件、組件的所有自由度，而元件、組件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)必須保留某 個(gè)或幾個(gè)方向上的自由度，因此在進(jìn)行機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)動(dòng)的裝配過(guò)程中需要引入“連接”定義，即能夠限制主體的自由度，僅保留所需的自由度，以產(chǎn)生機(jī)構(gòu)所適合的運(yùn)動(dòng)類型。連接在“裝配”環(huán)境中建立，單擊“元件放置”對(duì)話框中的“連接”字符即可進(jìn)入連接設(shè)置狀態(tài)， Pro/ENGINEER 中共提供了 n種連接模式，下面介紹主要的連接方式 : 1. 剛性 使用一個(gè)或多個(gè)基本約束，將元件與組