【正文】 為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝 ! 在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授 參考文獻(xiàn) 25 參考文獻(xiàn) 1. 陸祥生，楊秀蓮編 .機(jī)械手理論及應(yīng)用 .北京：中國鐵道出版社， 1985 2. 機(jī)電傳動(dòng)與控制 (第三版 )/程憲平 主編 — 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021— 9 3. 孫樹棟 .工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) .西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 4. 孫好章 .基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究 .無錫：江南大學(xué)， 2021 5. 李文明 .曲軸搬運(yùn)機(jī)械手的研究與設(shè)計(jì) .武漢：華中科技大學(xué)， 2021 6. 鄧康一 .氣動(dòng)機(jī) 械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及伺服控制研究 .西安：西安建筑科技大學(xué)，2021 7. 《工業(yè)機(jī)械手編寫設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫組 .工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1979 8. 李超 .氣動(dòng)通用上下料機(jī)械手的研究與開發(fā) [D].西安：陜西科技大學(xué)， 2021 9. 王承義 .機(jī)械手及其應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1981 10. 戚昌滋，楊紅旗，雷文字 .機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué) .北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987 11. 肖瓏 .液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)技術(shù) .西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 12. 李建藩 .氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) .廣東：華南理工大學(xué)出版社， 1991 13. 天津大學(xué)《工業(yè)機(jī) 械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫組 .工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1980. 14. 徐灝 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 5 卷 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1992. 15. 齊進(jìn)凱 .氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析及控制的研究 [D].上海：東華大學(xué)， 2021 16. 李超 .氣動(dòng)通用上下料機(jī)械手的研究與開發(fā) [D].西安：陜西科技大學(xué)， 2021 17. 加騰 一 郎 .機(jī)械手圖冊(cè) .上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1979 18. SMC(中國 )有限公司 .現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng)技術(shù) (第 2 版 ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 。薛老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘。在氣壓伺服系統(tǒng)的控制方法上，需廣泛的引入現(xiàn)代控制理論和智能控制等方法。此外，如果能簡單地把機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的期望目標(biāo)點(diǎn)告訴機(jī)械手系統(tǒng)，讓系統(tǒng)自行決定所需中間點(diǎn)的位置和數(shù)量，以使機(jī)械 手到達(dá)目標(biāo)而不碰到任何障礙，這將是非常方便的。相反，應(yīng)該允許用戶通過簡單的描述來指定機(jī)械手的期望運(yùn)動(dòng)，然后由系統(tǒng)來完成詳細(xì)的計(jì)算。 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡的生成 為了進(jìn)一步提高機(jī)械手的通用性，就要解決如何通過人機(jī)交互指定機(jī)械手通過空間的一條軌跡或路徑。 由于使用相對(duì)測(cè)量方法，機(jī)械手和被操作對(duì)象的絕對(duì)位置誤差不像它們?cè)诩兾恢每刂葡到y(tǒng)中那樣重要了。高精度機(jī)械手只能以尺第四章 總結(jié)與展望 23 寸、重量和成本為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)。使用機(jī)械手完成裝配任務(wù)要求零件之間的位置精度非常高。顯然工業(yè)機(jī)械手的下一個(gè)大量應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì) 是在裝配線作業(yè)中執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)零件的裝配任務(wù)。由于時(shí)間的限制，一些問題未來得及研究，具體有： 機(jī)械手的力控制問題 當(dāng)機(jī)械手在空間跟蹤軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，可采用位置控制，但當(dāng)末端執(zhí)行器與機(jī)械手工作環(huán)境發(fā)生碰撞時(shí)，純粹的位置控制已經(jīng)不適用了。 所以說機(jī)械手使以后的工作更加有效率，是未來機(jī)械工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。 當(dāng)然，在對(duì)機(jī)械手設(shè)計(jì)的過程中，也用到了很多技術(shù)，典型的技術(shù)就是伺服技術(shù)，這之中不僅包括氣動(dòng)伺服，還有電氣伺服，這是推動(dòng)機(jī)械手運(yùn)作的裝置，就好像心臟一般，有著不可或缺的作用！ 與此同時(shí)，正如上文機(jī)械手的發(fā)展背景所講，隨著時(shí)代的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用越來越普遍，它已成為各個(gè)產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分，它能代替人們完成很多需要復(fù)雜加工的工序，同時(shí)，還能使加工出來的部件更加完美。同時(shí)，在此之前，還 做了大量的方案，這對(duì)設(shè)計(jì)過程提供了很大的助力。執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍使用標(biāo)準(zhǔn)氣缸，與傳統(tǒng)氣壓驅(qū)動(dòng)不同的是，運(yùn)用電氣伺服閥實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的伺服系統(tǒng)控制，由齒輪齒條機(jī)構(gòu)檢測(cè)到機(jī)械手的位移，通過電位器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，反饋到電氣伺服閥，控制壓縮空氣的流量，從而控制氣缸的位移量。對(duì)自動(dòng)換刀機(jī)械手進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)?，F(xiàn)對(duì)已解決的問題總結(jié)如下： l、根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，即換刀機(jī)械手的工作環(huán)境以及工作過程，并依此確定了機(jī)械 手坐標(biāo)形式和自由度以及各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。另外，推力軸承要選擇公稱尺寸相對(duì)較大一些的，這樣可以更好地承受傾覆力矩。所以采用一個(gè)連接組件，將機(jī)械手立柱以上的重量和傾覆力矩由機(jī)架來承擔(dān)。如果水平缸、垂直缸和手部機(jī)構(gòu)直接安裝到擺動(dòng)氣缸輸出軸上，機(jī)構(gòu)雖然簡單，但擺動(dòng)氣缸的軸向受力增大，對(duì)氣缸的自身要求較高，容易造成擺動(dòng)氣缸的損壞。根據(jù)總體設(shè)計(jì)中換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求，本機(jī)械手的基座采用落地固定式?；Y(jié)構(gòu)從形式上可分為落地式和懸掛式，或分為固定式、可移動(dòng)式和行走式。 表 擺動(dòng)氣缸的比較 品種 體積 質(zhì)量 改變擺動(dòng)角 的方法 設(shè)置緩沖裝置 輸出力矩 泄露 擺動(dòng)角度范圍 最低使用壓力 擺動(dòng)速度 用于中途停止?fàn)顟B(tài) 齒輪齒條式 較大 較大 改變內(nèi)部或外部擋塊位置 容易 較大 很小 可較寬 較小 可以低速 可適當(dāng)時(shí)間使用 葉片式 較小 較小 調(diào)節(jié)止動(dòng)塊的位置 內(nèi)部設(shè)置困難 較小 微漏 較窄 較大 不宜低速 不宜長時(shí)間使用 基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 基座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于基座上，是支撐機(jī)械手全部重量的構(gòu)件?；窗残畔⒙殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 擺動(dòng)氣缸有齒輪齒條式和葉片式兩大類。 根據(jù)換刀機(jī)械手立柱升降氣缸的運(yùn)動(dòng)要求，氣缸收縮時(shí)承受的外力 F≤ 60N，行程為 100mm，伸出或縮回的時(shí)間為 。時(shí)間 t=，依據(jù)公式 (34)，得： st SQ mD /24 342 10 ???? ? 立柱升降模塊 立柱是安裝在與基座連接的轉(zhuǎn)臺(tái)之上，用以支撐手臂并帶動(dòng)它升降和移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 根據(jù)氣缸的運(yùn)動(dòng)要求，設(shè)：氣缸收縮時(shí)承受的外力 F≤ 15N(慣性負(fù)載較大 )，行程為 70mm，伸出或縮回的時(shí)間為 。 (3)小臂升降氣缸計(jì)算 根據(jù)換刀機(jī)械手立柱升降氣缸運(yùn)動(dòng)過程的要求，氣缸收縮時(shí)承受的外力 F≤15N，行程為 30mm，伸出或縮回的時(shí)間為 。 把 d/D=～ 代入上式得 ??p41 .1 5 )(1 .0 1D F 2～? （ 33） 將式 (31)與式 (33)相比， D 取大值， (2)氣缸耗氣量 氣缸耗氣量與氣缸直徑 D、行程 S、缸的動(dòng)作時(shí)間和換向閥到氣缸管道的容積有關(guān)。 當(dāng)活塞桿輸出拉力克服載荷做功時(shí) dFpD 224 ?? ?? （ 32） 式中： F2— 活塞桿的拉力 (N)； d— 根據(jù)拉力預(yù)先估定的活塞桿直徑。速度低時(shí)取大值，速度高時(shí)取小值。 (1)氣缸內(nèi)徑的確定 由作用在活塞桿上的工作載荷和初選的工作壓力，利用下述公式可計(jì)算出缸徑 D。 對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)氣缸的缸徑，可按載荷 /安全系數(shù)選取。手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算。前面已經(jīng)敘述了，按照抓取工件的要求，本機(jī)械手有四個(gè)自由度，即手臂的伸縮、小臂第三章 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 的升降、立柱的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。 手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手臂是機(jī)械手的主要部分，它是支撐被抓物件、手部、手腕的重要部件。 通過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指 雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿式，夾緊裝置采用常開式夾緊裝置，他在氣壓的控制下實(shí)現(xiàn)手抓的閉合。 (3) 在保證本身剛度，強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，以利于減輕手臂負(fù)載。 圖 34 轉(zhuǎn)換器原理圖 機(jī)械手手部設(shè)計(jì) 進(jìn)行機(jī)械手設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下問題： (1) 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需要的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。所 選擇的元件既要滿足淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 系統(tǒng)的性能要求，又不能浪費(fèi)。其中，每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都要進(jìn)行相應(yīng)的氣動(dòng)元件設(shè)計(jì)，必要的還要加裝導(dǎo)向裝置。另外，采用噴嘴擋板控制的菌狀提動(dòng)閥，抗污染性能強(qiáng)，不容易堵塞。 第三章 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 圖 33 電氣 氣壓伺服閥工作原理圖 上圖中，零位 (點(diǎn) )調(diào)整彈簧左右端均與 帶擋板的桿件相聯(lián)，起著機(jī)械零位調(diào)整和對(duì)中彈簧補(bǔ)償作用；增益調(diào)整彈簧在偏差信號(hào)為零時(shí) (即輸出壓力處于平衡狀態(tài)時(shí) )，不與桿件接觸，當(dāng)偏差信號(hào)超過某一數(shù)值后才接觸。本機(jī)械手采用噴嘴擋板式的電氣伺服閥，來確保連接機(jī)械手手臂的氣壓缸按所要求的控制規(guī)律和定位精度工作，工作過程大致如下： 如圖 33 所示，若伺服放大器輸出的偏差信號(hào) (即設(shè)定的指令信號(hào)與反饋信號(hào)之差 )經(jīng)放大后，加到氣壓伺服閥的電磁線圈上，則永久磁鐵和電磁線圈間產(chǎn)生相吸或相斥的電磁力，使端部裝有擋板的桿件偏離中間平衡位置繞支點(diǎn)左右擺動(dòng)，擋板使對(duì)稱布置的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器 (結(jié)構(gòu)原理如圖 34)噴嘴處的氣體流量發(fā)生不均等的 變化，因而造成一側(cè)噴嘴背壓腔壓力升高，另一側(cè)轉(zhuǎn)換器噴嘴背壓腔壓力降低，則負(fù)載氣缸左右腔壓力不等，活塞桿 (連接機(jī)械手手臂 )移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。驅(qū)動(dòng)電 機(jī)械轉(zhuǎn)換 器的功率一般只需幾瓦，而氣動(dòng)放大器的輸出氣流的功率可達(dá)幾千瓦。它是利用電磁力作用在轉(zhuǎn)換元件的可動(dòng)部件上，通過其中的彈性元件轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰?，通過此位移淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 來調(diào)節(jié)氣動(dòng)放大器 (放大元件 )的節(jié)流面積，從而控制通過氣動(dòng)放大器的氣體壓力或流量?？偟碾姎?氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖 32 所示： 圖 32 機(jī)械手氣動(dòng)伺服系統(tǒng)圖 電氣伺服閥 電氣伺服控制屬于連續(xù)控制，其特點(diǎn) 是輸出量隨輸入量的變化而變化，輸出量與輸入量之間存在一定的關(guān)系。當(dāng)數(shù)字控制裝置發(fā)出