【導(dǎo)讀】遠(yuǎn)程操控等優(yōu)點(diǎn)，從而被廣泛運(yùn)用于汽車、醫(yī)藥等行業(yè)。但目前的庫(kù)卡機(jī)器人絕大多數(shù)是地面固。定式安裝，空間位置受到限制，無法滿足位置變更的需求。為擴(kuò)大庫(kù)卡機(jī)器人的工作范圍，提高其工作效率，增大它的使用領(lǐng)域。本論文試著設(shè)計(jì)一種。移動(dòng)和升降的功能。讓庫(kù)卡機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)一臺(tái)機(jī)器多個(gè)區(qū)域使用，減少企業(yè)資金投入、解決大型。零件移動(dòng)困難的問題、提升庫(kù)卡機(jī)器人的工作高度及范圍。該移動(dòng)升降平臺(tái)主要包括：移動(dòng)底盤、旋轉(zhuǎn)車身、升降支柱以及外伸變位機(jī)構(gòu)。

　　

【正文】 9）機(jī)器人變位： 支腿油缸、轉(zhuǎn)向油缸、前進(jìn)液壓馬達(dá)、轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)無動(dòng)作； 變位油缸伸出或縮回。 10） 平臺(tái) 上升與下降 ： ◆ 上升： 支腿油缸、變位油缸、轉(zhuǎn)向油缸、前進(jìn)液壓馬達(dá)、轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)； 主油缸伸出。 ◆ 下降： 支腿油缸、變位油缸、轉(zhuǎn)向油缸、前進(jìn)液壓馬達(dá)、轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)； 主油缸 卸壓 。 ： 1）支腿油缸： 要求 支腿油缸在 無 動(dòng)作時(shí)需保持壓力，特別是在車身支起時(shí)，保壓效果 需 良好。 當(dāng)車身基于庫(kù)卡機(jī)器人的移動(dòng)升降平臺(tái) 液壓傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 共 37 頁(yè) 第 6 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 放下或是在前進(jìn)后退的狀態(tài)下，支腿油缸中卸除多余的壓力，通過背壓閥保留一部分壓力，使得車身的重量能夠分布在大小輪上。 2）主油缸； 要求主油缸能在任意位置上停留，且當(dāng)油缸進(jìn)油口卸去壓時(shí)主油缸不能下降。 3）轉(zhuǎn)向油缸 ： 要求當(dāng) 油缸位于中間位置或油缸行程末端時(shí)，油缸不能受外力推動(dòng)以保證方向的穩(wěn)定性。 4） 變位油缸： 要求機(jī)器人在完成旋轉(zhuǎn)、甩臂等動(dòng)作時(shí)，機(jī)器人不能因?yàn)閼T性而改變位置，所以變位油缸需油缸鎖緊裝置。 5） 前進(jìn)液壓馬達(dá)： 要求馬達(dá)在進(jìn)出油口無壓力信號(hào)時(shí)不能轉(zhuǎn)動(dòng) ； 當(dāng)油口壓力卸去時(shí)要留有車身緩沖的余地，防止車身前沖，造成事故。 6）轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)： 要求轉(zhuǎn)向動(dòng)作在 180176。至 180176。之間，不得超過旋轉(zhuǎn)范圍，以損壞管路、接頭等。馬達(dá)的啟動(dòng)與停止要求加速度不能過大，防止沖擊。 ： 1） 當(dāng)升降桿沒有放下時(shí)，前進(jìn)液壓馬達(dá)不得動(dòng)作，防止重心升高，在遇到前沖或是地面不平整時(shí)，平臺(tái)重心移出四輪之外，造成翻車事故。 2） 當(dāng)前進(jìn)液壓馬達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)，四個(gè)轉(zhuǎn)向油缸不得同時(shí)伸出或縮回，防止突然制動(dòng)造成前沖損害機(jī)械部件，甚至 引發(fā)人身安全事故。 3） 在前進(jìn)液壓馬達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)，四個(gè)支腿油缸可以相互動(dòng)作，以便調(diào)節(jié)車身水平位置。 4) 在直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，四個(gè)前進(jìn)液壓馬達(dá)要求轉(zhuǎn)速相同，在轉(zhuǎn)向時(shí)，因?yàn)榇嬖趦?nèi)外輪差，故要求位于轉(zhuǎn)向半徑大的前進(jìn)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)向半徑小的 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。 5） 對(duì)于變位油缸與轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)沒有嚴(yán)格要求，只是要注意在前進(jìn)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速較大時(shí)，兩者不應(yīng)有動(dòng)作。 與速度 要求 1）支腿油缸 ： 動(dòng)作 10 s 2）主油缸 ： 快動(dòng)作 30 s 慢動(dòng)作 180 s 3) 轉(zhuǎn)向油缸 ： 向內(nèi) 5 s 向外 5 s 4) 前進(jìn)液壓馬達(dá) ： 由主機(jī)最大速度決定 5) 轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá) ： 由車身旋轉(zhuǎn)周期決定 基于庫(kù)卡機(jī)器人的移動(dòng)升降平臺(tái) 液壓傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 共 39 頁(yè) 第 7 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 6）變位油缸 ： 20 s ： 1）主機(jī)總質(zhì)量： 5000KG 2）主機(jī)要求最大前進(jìn)速度 ： 5m/s 3）主機(jī)最大升起高度 ： 3 m 4）主機(jī) 的牽引力大約： 4000N 5）支腿油缸的行程： 150mm 6）主油缸的行程 : 2700mm 7）轉(zhuǎn)向油缸總行程： 70 mm 8）變位油缸行程 ： 900mm 9） 車身旋轉(zhuǎn)最小周期： 30 s 10）車身轉(zhuǎn)向減速器減速比： 30 11）主機(jī)大輪直徑 550mm 12） 主機(jī)小輪直徑 350mm 13) 大輪減速器減速比： 14）庫(kù)卡機(jī)器人自重： 1300KG 15）庫(kù)卡機(jī)器人最大負(fù)重： 90KG 16） 升降導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)阻力與自重合計(jì)： 1200N 17） 變位托盤與導(dǎo)軌的摩擦阻 力 ： 500N 18）大輪與小輪的輪輪心距： 800mm 19) 車輪轉(zhuǎn)向所需最小力 ： 20xx0N 20）平臺(tái)自轉(zhuǎn)所需客服的扭矩為 :1000N ?m ： 該升降平臺(tái)要求運(yùn)行平穩(wěn)，特別是不能有較大的震動(dòng)，防止對(duì)庫(kù)卡機(jī)器人中精密的電路等造成干擾。而對(duì)于平臺(tái)本身的傳動(dòng)精度卻沒有過大的要求，因?yàn)樵谄脚_(tái)運(yùn)動(dòng)的過程中造成的誤差和大，即不容易掌控，也很難對(duì)其空間位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，所以只有當(dāng)平臺(tái)停止移動(dòng)時(shí)，通過平臺(tái)上的位置傳感器對(duì)上位機(jī) 傳輸信號(hào)，已獲得庫(kù)卡機(jī)器人的空間坐標(biāo)，使得庫(kù)卡機(jī)器人準(zhǔn)確工作。當(dāng)然，平臺(tái)自身的移動(dòng)途徑很多，比如通過操控臺(tái)人工控制、簡(jiǎn)單的路徑編制等等。 基于庫(kù)卡機(jī)器人的移動(dòng)升降平臺(tái) 液壓傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 共 37 頁(yè) 第 8 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 3章 系統(tǒng)負(fù)載分析和負(fù)載圖的編制 ： 圖 31 平臺(tái)輪子外形 圖 支腿水平時(shí) 要求：車身的重量大致平均分配到前后兩個(gè)大小輪上，通過分析得出 受力圖 32,33: 圖 32 支腿油缸受力分析詳 圖 圖 33 支腿油缸受力分析 圖 此時(shí)，支腿油缸呈現(xiàn)水平狀態(tài)。已知： α1 = 45176。 L1=800mm L2=650mm α4 為直角。 由勾股定理得 ： ??4 = √ ??12? ??32 L3=(Rr)/2 → L4=793mm 再由余弦定理得： ??4 = √(??12+ ??32 ? 2 ??1 ??3 cosα2 支腿油缸 基于庫(kù)卡機(jī)器人的移動(dòng)升降平臺(tái) 液壓傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 共 39 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 得： cosα2 = 即 ??2為 176。 由 ??1 +??2 + ??3 = 180176。 得 ??3 = 176。 且 CE 段長(zhǎng)度為 530mm 由受力分析簡(jiǎn)化圖得： ??1 cosα3 ??2 cosα5 = ??1 ??1 cosα5 → F1 = 13175N 負(fù)載 分析： 支腿 完全支起時(shí)，車身的全部重量將加載在前面的小輪上，通過分析得出 受力圖 34： 圖 34 支腿油缸受力分析 圖 此時(shí)活塞位于油缸行程末端， CE 的長(zhǎng)度 = 530 + 150 / 2 = 605mm 通過余弦定理得 ： cosα3 = ??3 ≈ 176。 并得： ??2 cosα3 ??2 ????????5 = ??1 ??1 cosα5 → ??2 = 41630N ??1 = ??/4 支腿完全翹起狀態(tài) 負(fù)載 分析： 支腿完全翹起時(shí)，車身的重量全部加載 大輪上，支腿油缸受到的力只來自于支腿本身的重量，通過分析得出 受力圖 35： (這里假設(shè)四個(gè)輪子的中質(zhì)量為 1500Kg) 圖 35 支腿油缸受力分析 圖 此時(shí)，活塞位于油缸行程的起始，所以 CE 長(zhǎng)度 = 530 – 150 / 2 = 455mm 再由 受力平衡 得： ??3 cosα3 ??2 cosα5 = ?????? 4? ??1 cosα5 → ??3 = 5670N 總 負(fù)載 分析 ： 忽略支腿油缸動(dòng)作時(shí)的慣性等影響，并設(shè)液壓缸的機(jī)械效率為 ηm = ,則液壓缸在動(dòng)作時(shí)基于庫(kù)卡機(jī)器人的移動(dòng)升降平臺(tái) 液壓傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 共 37 頁(yè) 第 10 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 的幾個(gè)負(fù)載如下： 1）水平狀態(tài)： ?? = ??1 / = 13800N 2) 支起狀態(tài)： ?? = ??2/ = 43800N 3) 翹起狀態(tài)： ?? = ??3/ = 5970N 負(fù)載圖： 圖 36 支腿油缸負(fù)載變化分析 圖 油缸的負(fù)載分析： 1）摩擦阻力： 因?yàn)闄C(jī)器人是安裝于托盤之上，托盤與軌道之間的摩擦方式為滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力較小。根據(jù)給出的阻力 Ff = 500N 2）慣性力： 慣性力主要是由于換向閥突然換向，改變油路流通方向。使得負(fù)載在極短的時(shí)間內(nèi)改變運(yùn)動(dòng)方向。在這里對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的改變時(shí)間沒有特別的要求 假設(shè)在 1s 內(nèi)啟動(dòng)與停止 ， 于由慣性沖擊多余的流量也會(huì)通過溢流閥溢出。 ???? = ?? ?? = 1500 x / 1 = 900 N 3）重力： 因油缸水平安裝，故不受托盤的重力影響 FG = 0 N 4) 總負(fù)載 與速度圖 ： 我們假設(shè)油缸的機(jī)械效率為 ???? = ,則液壓缸在動(dòng)作時(shí)的幾個(gè)負(fù)載如下 圖 37： ： ?? = （ ???? + ????） / = 1473N ： ?? = ????/ = 526N ： ?? = （ ???? ? ????） / = ?421N 圖 37 變位油缸負(fù)載變化分析 圖 基于庫(kù)卡機(jī)器人的移動(dòng)升降平臺(tái) 液壓傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 共 39 頁(yè) 第 11 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ： 1）上升： 上升時(shí)導(dǎo)向伸縮桿的摩擦力成為主力 ,如圖 38 所示 ： ??托 = 5000 N ??機(jī) = 13900 N f = 200 N 圖 38 主油缸受力分析 圖 ?? 1 = ??托 + ??機(jī) +?? → ??1 = 19100N 2) 中停： 中停時(shí)無摩擦阻力，如圖 39 所示 ： ??2 = ??托 + ??機(jī) → ??1 = 18900N 圖 39 主油缸受力分析 圖 3）下降： 下降時(shí)導(dǎo)向伸縮桿的摩擦力成為支持力 ，如圖 310 所示 ： ??3 = ??托 + ?? 機(jī) –?? → ??1 = 18700N 4）受力負(fù)載圖： 圖 310 主油缸受力分析 圖 圖 311 主油缸外負(fù)載