【正文】 借此論文成稿之時(shí)向辛勤培育我的各位老師致以衷心的感謝。 同時(shí)，當(dāng)我每次遇到疑難的問題時(shí)，她都會(huì)給我耐心的解答，指導(dǎo)我完成下一步的工作，使我初步掌握氣動(dòng)機(jī)械手臂的相關(guān)知識(shí)，并對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了更深入的認(rèn)識(shí)和理解。 氣動(dòng)指揮機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 38 參考文獻(xiàn) [1] 遲媛，氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 20207，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，哈爾濱， 1~55 [2] 吳振順，氣壓傳動(dòng) 與控制， 20207 第四版，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，哈爾濱， 4~14，2480 [3] 李增剛， ADAMS 入門詳解與實(shí)例， 20204 第一版，國防工業(yè)出版社，北京， 40118 [4] 鄭建榮， ADAMS 虛擬樣機(jī)技術(shù)入門與提高， 20208第一版，機(jī)械工業(yè)出版社，北京93107 [5] 陶湘廳 袁銳波 ， 氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景 ， 20208，機(jī)床與液壓，第（ 8）期， 256258 [6] 楊振球 易孟林，高精度氣動(dòng)機(jī)械手的研發(fā)與應(yīng)用， 2020，中文核心期刊要目總覽，22 [7] 宋文奇 李佳麗，仿 人關(guān)節(jié)式氣動(dòng)機(jī)械手機(jī)其運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)學(xué)模型的研究， 1986，昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版），第（ 3）期， 89 [8] 王偉 彭光正，基于 PC/104 總線的嵌入式氣動(dòng)機(jī)械手控制器研究， 2020，中文核心期刊要目總覽， 1~3 [9] 王巍 汪玉鳳，基于 PLC 的氣動(dòng)機(jī)械手研究， 2020，中文核心期刊要目總覽， 1~5 [10] 于復(fù)生 范文麗 李彥鳳，基于氣動(dòng)機(jī)械手綜合試驗(yàn)的開發(fā)與應(yīng)用， 2020，中文核心期刊要目總覽， 1~5 [11] 李軍英 劉艷香 焦冬梅，三菱 PLC 在氣動(dòng)機(jī)械手中的應(yīng)用， 2020， CJFD 收錄刊 ，1~6 [12] 鮑燕偉 吳玉蘭，一種通用氣動(dòng)機(jī)械手的控制設(shè)計(jì)， 2020， CJFD 收錄刊 ， 1~8 [13] 丁學(xué)恭，電器控制與 PLC， 20208，浙江大學(xué)出版社，浙江， 65~135 [14] 齊占慶，機(jī)床電氣控制技術(shù)， 20206 第三版，機(jī)械工業(yè)出版社，北京， 132~171 [15] 周萬珍 高鴻斌， PLC 分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用， 20201，電子工業(yè)出版社，北京， 41~43 [16] Jennie H. Dong, Ren G. Dong, A method for analyzing absorbed power distribution in the hand and arm substructures when operating vibrating tools ,Journal of Sound and Vibration, 2020 ,311 (4): 12861304. [17] Isaac L. Kurtzer, J. Andrew Pruszynski, Stephen H. Scott LongLatency, Reflexes of the Human Arm Reflect an Internal Model of Limb Dynamics Current Biology, 2020,18, (5), 449453. [18] Macaronis 17,Ying Chen Zhang Jiafan,Design sna hubrid control of the pneumatic forcefeedback systems for ArmExoskeleton by using on/off valve,2020,325~335 [19] Ephanov A,Stoianovici D,Effect of a pneumatically driven haptic interface on the perceptional capabilities of human operators,Presence ,(3):290~307 [20] Macaronis 17,Ahn Kyoung Kwan, Intelligent switching control of a pnermatic muscle robot arm using learining vector quantization neural work,2020,255~262 氣動(dòng)指揮機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 39 致謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在 ***老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在此本人表示由衷的感謝。 (2) 進(jìn)行系統(tǒng)模擬仿真，通過仿真過程優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并從中獲得重要數(shù)據(jù)，如 ：氣 缸運(yùn)動(dòng)位移、速度、加速 度等主要參數(shù)，為 氣缸 的選型和 PLC 電路設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。 圖 6— 3 A 缸的 PLC 控制程序 機(jī)械手臂大臂、肘部、腕部的轉(zhuǎn)動(dòng) 這三個(gè)部位的循環(huán)動(dòng)作和 A 缸相同，只不過他們的運(yùn)動(dòng)周期 各不相同 ， 因此 只有延時(shí)數(shù)值有所變化，具體梯形圖如圖（ 6— 4）、圖（ 6— 5）、圖（ 6— 6） 、圖（ 6— 7） 。下面是我用 Gx Developer編寫的各缸運(yùn)動(dòng)的 梯形圖語言程序。 表 5— 6 氣動(dòng)三聯(lián)件性能參數(shù)表 型號(hào) 最高工作壓力/MPa 保證耐壓力/MPa 使用溫度范圍 /C 過濾精度/pm 調(diào)壓范圍/MPa 起霧流量/in1 貯油量/cm3 排水容量/cm3 公稱直徑/mm 接口螺紋 額定流量/ QLPY 1 1 5~60 5 ~ 65 20 12 6 G1/4 600 氣動(dòng)指揮機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 25 圖 5— 5 氣動(dòng)三聯(lián)件 裝配圖 單向節(jié)流閥的選擇 在單向節(jié)流閥的選擇上要選擇工作壓力范圍比較小的系列， 因?yàn)?要配合公稱通徑，所以選擇 QLA— L6 型，它的主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱通徑是 3mm ；工作介質(zhì)是經(jīng)或凈化，并含有油霧的壓縮空氣 ；工作壓力范圍 — ； 溫度范圍 20— 80 oC（ 不凍結(jié)條件下）；有效截面積 控制流道（ P— A） 8mm 自由流道（ A— P） 10mm ；開啟壓力小于等于 MPa ；節(jié)流特性 曲線平滑，線性好，無突變。 對(duì) E 缸的選取 通過模擬試驗(yàn)， E 缸是與指揮桿直接接觸的汽缸，其運(yùn)動(dòng)的幅值較小為 32mm， 故選取與B 缸同一系列的汽缸，其裝配圖如圖（ 5— 2），其基本外型尺寸如表（ 5— 5） 表（ 5— 5） 汽缸 E 基本尺寸 通過以上數(shù)據(jù)知， E 缸耗壓縮空氣量 Q壓 =103 *A*s*n= cm3 /min 對(duì)電磁換向閥進(jìn)行選型 由于機(jī)械手臂是在無載荷 （只有自重） 條件 下工作，所以工作壓力 較 低，根據(jù)這種情況選擇 QDC 系列的三位五通電磁換向閥，其型號(hào)為 Q25D2C6，主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱通徑為 6mm 有效截面積 大于 5mm2 工作介質(zhì)為經(jīng)過濾的壓縮空氣、 有無潤滑均可 工作壓力范圍 — 溫度范圍是 10— 55oC（ 不結(jié)冰條件下） 換向時(shí)間 小于 工作電壓為 AC： 220/50Hz DC： 24V 電壓波動(dòng)范圍 15— +10V 電功率為 3W，其外形及安裝尺寸如圖（ 5— 4）所示。 氣動(dòng)指揮機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 21 5 氣動(dòng)元件的選型 對(duì)運(yùn)動(dòng)氣缸的選型 對(duì) A 缸的選取 對(duì)氣缸 A 的外形沒有要求，它本身被安置在機(jī)器人身體內(nèi)部， 但在運(yùn)動(dòng)過程中需要承受整個(gè)手臂的自重 ， 需要選擇一個(gè)扭矩比較大的，且成本較低的 。 壓縮空氣驅(qū)動(dòng)氣缸活塞桿運(yùn)動(dòng)過程 壓縮空氣經(jīng)過一系列的處理后進(jìn)入各分支系統(tǒng)，以 B 缸為例，當(dāng)電磁換向閥 FB 不 處于中位時(shí)，氣缸的進(jìn)氣口和出氣口同時(shí)閉合，氣缸處于保壓狀態(tài)，當(dāng) YB1 得電，這時(shí)電磁換向閥處于左位，壓縮空氣由氣缸左端進(jìn)入推動(dòng)活塞，從而使氣缸活塞桿伸出。 氣動(dòng)指揮機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 19 圖 4— 2 氣動(dòng)回路圖 1氣壓發(fā)生裝置 2氣罐 3過濾器 4減壓閥 5油霧器 6壓力表 對(duì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的分析 氣源的處理 首先由氣壓發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣體進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，通過儲(chǔ)氣罐可以調(diào)節(jié)氣流，減少輸出氣流的壓力脈動(dòng)，使輸出氣流具有流 動(dòng) 連續(xù)和氣壓穩(wěn)定的性能，同時(shí)它還可以作為應(yīng)急氣源使用。 C 缸對(duì)應(yīng)的是 O3 處的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣和出氣口下分別接入了調(diào)速閥， 以便 調(diào)節(jié)氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度。 氣動(dòng)指揮機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 16 圖 3— 13 指揮棒末端位移隨時(shí)間的曲線 圖 3— 14 指揮棒末端速度隨時(shí)間的曲線 氣動(dòng)指揮機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 17 圖 3— 15 指揮棒末端加速度隨時(shí)間的曲線 通過 以上各組 數(shù)據(jù)可以計(jì)算出氣缸所需行程。 圖 3— 12 E 缸速度曲線 E 缸的速度為手掌的擺動(dòng)速度。 氣動(dòng)指揮機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 14 圖 3— 9 D 缸隨時(shí)間的角度變化曲線 根據(jù)圖（ 3— 9）中曲線可以得出， D 的轉(zhuǎn)動(dòng)角度幅值 57deg，其控制部分為 手腕 的轉(zhuǎn)動(dòng)。 根據(jù)圖（ 3— 6）中的曲線可以得出其 有效 速度是 。 圖 3— 4 A 缸 角 速度曲線 A 的 角 速度是 肩 部的旋轉(zhuǎn) 速度 。同時(shí)可以通過數(shù)據(jù)分析采集計(jì)算出 個(gè) 氣缸所需行程及速度和耗氣量。如圖（ 3— 1）所示，在用軟件進(jìn)行模擬的過程中，可以通過改變各氣缸的運(yùn)動(dòng)方程來調(diào)節(jié)各部分的運(yùn)動(dòng)，用改變調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)中 STEP SIZE和 END TIME 的方法 調(diào)整 整體 運(yùn)動(dòng)的速度 和仿真運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 ，從而配合每種不同速度的音樂。 ADAMS 研究復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系 和動(dòng)力學(xué)關(guān)系，它以計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)，結(jié)合高速計(jì)算機(jī) 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行仿真計(jì)算，得到各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，幫助設(shè)計(jì)者發(fā)現(xiàn)問題和 解決問題。 綜合所述，可以選用氣壓驅(qū)動(dòng)這種驅(qū)動(dòng)方式。 (4) 體積小，結(jié)構(gòu)緊湊 由于應(yīng)用了 現(xiàn)代 集成電路，使其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，很容易裝在機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為機(jī)電一體化產(chǎn)品及工業(yè)自動(dòng)控制的主要控制設(shè)備。 機(jī)械手臂的控制方式 由于是