【正文】 通過實驗證明了該方法的有效性。該方法能使步進電機加速度與其力矩——頻率曲線較好地擬合，從而提高變速效率。電機的升降速控制可以歸結為以某種合理的力一式控制發(fā)送到步進電機驅(qū)動器的脈沖頻率，這可由硬件實現(xiàn)，也可由軟件方法來實現(xiàn)。主控計算機和各控制單元之間全部由PCL839卡聯(lián)系，并且由該卡實現(xiàn)抗干擾等問題，減少外部信號對系統(tǒng)的影響。硬件是整個控制系統(tǒng)以及極限位置功能賴以存在的物質(zhì)基礎，軟件則是計算機控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，軟件設計的目的是以最優(yōu)的方式將各部分功能有機的結合起來，使系統(tǒng)具有較高的運行效率和較強的可靠性。在控制主機的選用上，采用結構緊湊、擴展功能強和可靠性高的PC工業(yè)控制計算機作為主機，配以PCL839卡主要承擔系統(tǒng)功能初始化、數(shù)據(jù)運算與處理、步進電機驅(qū)動以及故障診斷等功能。機器人動力學是研究物體的運動和作用力之間的關系的科學，研究的目的是為了滿足是實時性控制的需要，本文采用牛頓歐拉方法對物料抓取機械手動力學進行了分析，計算出了關節(jié)力和關節(jié)力矩，為步進電機的選型和動力學分析與結構優(yōu)化提供理論依據(jù)。在完成機械結構和驅(qū)動系統(tǒng)設計的基礎上，對物料抓取機械手運動學和動力學進行了分析。機械手驅(qū)動系統(tǒng)的設計往往受到作業(yè)環(huán)境條件的限制，同時也要考慮價格因素的影響以及能夠達到的技術水平。采用直角坐標和關節(jié)坐標相結合的框架式機械結構形式，這種方式能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作靈活性。塑料制品的大量需求，使得塑料制品生產(chǎn)的自動化和高效率要求成為經(jīng)濟發(fā)展的必然。 由于我國經(jīng)濟建設和城市化的快速發(fā)展，城市污水排放量增長很快，污水處理己經(jīng)擺在了人們的議事日程上來。機器人產(chǎn)品的實用化，既解決了許多單靠人力難以解決的實際問題，又促進了工業(yè)自動化的進程。39。39。感謝各位導師的批評指導。寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學習生活的開始。在本論文的寫作過程中，我的導師唐德棟老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從總體結構設計到關鍵部件的選擇，再到一遍又一遍地指出每此設計圖中的具體問題，嚴格把關，循循善誘，相信老師的這些極具價值的指導思想會一直有益于我以后的生活和學習，在此我表示衷心感謝。致謝通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《五自由度液壓搬運機械手》終于完成了，這意味著大學生活即將結束。設計為5自由度的機械手，分別為：手腕的轉(zhuǎn)動、小臂的伸縮、小臂的俯仰、大臂的擺動和大臂的升降，使其活動范圍大，工作面更廣。（7）可以采用大推力的液壓缸和大扭矩的液壓馬達直接帶動負載，從而省去了中間的減速裝置，使得傳動簡單化。（5） 因為傳動介質(zhì)為油液，故液壓元件有自我潤滑的作用，使用壽命長。（3） 控制和調(diào)節(jié)簡單、方便、省力；容易實現(xiàn)自動化控制和過載保護。本文以搬運機械手為例論述了有關機械手設計方面的一些問題，得出以下結論：首先，理論分析方面，注重理論與實際相結合，考慮到各種驅(qū)動的優(yōu)缺點，最后選擇了液壓系統(tǒng)驅(qū)動，因為液壓系統(tǒng)驅(qū)動具有以下幾個優(yōu)點：（1） 能方便的進行無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。第6章 總體三維圖 總體三維圖經(jīng)過以上的結構設計，總體外觀圖的規(guī)劃，液壓系統(tǒng)的設計及其調(diào)試，現(xiàn)繪制出五自由度液壓搬運機械手的總體外觀三維圖如下：圖61 總體主視圖圖62 一定角度總體視圖圖63 手爪放大圖 本章小結經(jīng)過以上幾章的方案確定、設計分析、校核計算，本章最終對總體效果圖進行了三維圖的繪制，其效果如上。 ：桿長l為200mm ， 桿徑d為30mm 因為 200 15 30 = 450 即 ： l 15d所以： 不必校核 ，穩(wěn)定性合格 。2. 穩(wěn)定性校核 ：桿長l為300mm ，桿徑d為40mm 因為 300 15 40 = 600 即 ： l 15d所以： 不必校核 ，穩(wěn)定性合格。所以： 腕部活塞桿受力圖如下：圖51 腕部活塞桿受力圖 F=G=133N ,相應產(chǎn)生的彎矩為 ： M=GL=則應力強度校核：先求支反力 由 , 得 ： F= 123 N所以 ： =116N 同理可求得： = 249 N =所以按第三強度理論校核： = =而 : ==294MPa 所以軸強度條件符合。第5章 各油缸活塞桿校核 手部驅(qū)動油缸活塞桿校核 ： （51） = 碳鋼 取 100 ~120 MPa 所以： 強度條件滿足。 —材料的屈服極限 n—安全系數(shù) 大臂是整個機械手的支撐部件，能實現(xiàn)機械手的大范圍的回轉(zhuǎn)，設計時應該注意以下幾點：1. 要有足夠的承載力2. 要有足夠的剛度和強度3. 要結構緊湊，重量輕，盡量減少偏心力矩大臂回轉(zhuǎn)示意圖如下： 如圖49 大臂回轉(zhuǎn)示意圖大臂回轉(zhuǎn)時的力矩：M驅(qū)= M慣 + M封 +M回：、 式中： 臂部擺動時受力圖如下： 圖410 大臂擺動時受力圖其中：　 ＝ b= 50mm =5mm R= 45mm r = 20 mm p 取10MPa 則： = kgfm = kgfm = kgfm：手臂結構受力圖如下： 圖411 手臂結構受力圖設重心于`o’處，則有： 手臂可以近似看成一根桿： L=800mm =1/12++ = 所以： ：其中： =1MPa b=80mm R=50mm r=20mm則： = kgfm 其中d=4mm ： = 式子中： —工作載荷 — 預緊力 = / Z = kgf螺釘?shù)膹姸葪l件為 ： = kgf /所以： , 即是取 M8 合格 大臂是整個機械手的支撐部件，能實現(xiàn)機械手大范圍的升降，設計時應注意以下幾點：（1） 要有足夠的承載力（2） 要有足夠的剛度和強度（3） 要結構緊湊，重量輕：圖412 大臂受力圖G—升降油缸個部件的重力 f—摩擦力 —上升驅(qū)動力= kgf = kgf = kgf G = + + = kgf根據(jù)力矩平衡方程： G + f = = / () = kgf k為安全系數(shù) k= = = ：由式子： （421） = 所以取D為110mm ，d為60mm： = 式子中： —工作載荷 —預緊力= / Z = kgf 螺釘?shù)膹姸葪l件為：= kgf /所以： , 即是取 M8 合格 —材料的屈服極限 n—安全系數(shù) 直到現(xiàn)在，本設計的機械手的機構尺寸基本確定，其移動將根據(jù)實際應用要求適當調(diào)整。 俯仰缸能使其手臂上仰下俯，使手臂的抓取范圍大大得到提高，設置一個俯仰缸，還可以使機械手得到重量上的平衡，使本機械手更加的穩(wěn)定。則重量 m=pv=pπD2L/4 （49）=6kg取物重 10kg 平均直徑 D=50mm， 則由 G=mg=pvg所以：L=4m / pπD2 = 653mm （410） 將手部等效為150mm，直徑為 60mm 的圓柱體，則 m=pv= （411）其中： 所以： =，擺動體重心偏移所需力矩 （412）： （413）腕部擺動時受力圖如下: 圖43 腕部擺動受力圖其中 則 = == = kgfm （414）： （415）其中：取 =1MP b=60mm R=35mm r= 20mm 則 ： ==： = + + + =14. 19kgf則 所以： 所設計的相關尺寸滿足，強度要求合理。 （45） （46）彈簧剛度： k= n/m ,行程 ：15mm 彈簧總長： 30mm，活塞桿總長為 60mm油的工作壓力： Q 預緊力： 總拉長： = (47)相對剛度: =, 總拉力需增加 30%所以： （48）腕部是臂部和手部的連接部位，其作用實在臂部運動的基礎上進一步改變手部或調(diào)整手部在空間的方向，從而增加手部工作的靈活性，擴大手部的工作范圍。手部夾持器應具有以下幾點：（a） 足夠的夾緊力（b） 保證工件在手指的準確定位( c ) 能適應工作環(huán)境所提出的要求（d）保證在強度和剛度的前提下，盡可能使結構緊湊，重輕。本章對機械手的基本參數(shù)進行了確定，并且繪制出了總體外觀圖及液壓原理圖，同時對液壓原理圖的工作原理進行了電磁鐵的動作表繪制，對工作周期做了具體介紹。在確定握力時，除考慮抓取物體重量外，還應考慮傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證夾持安全可靠；（2）手爪具有一定的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點所轉(zhuǎn)過的角度）。在參考了眾多機械手手部的結構后，結合自己的設計要求，現(xiàn)在設計出如上圖的液壓機械手及其驅(qū)動液壓原理裝置。（12）電磁鐵11通電，大臂升降油缸下降，實現(xiàn)大臂軸向定位。(10) 電磁鐵6通電，小臂伸縮油缸回縮，實現(xiàn)小臂的軸向定位。（6） 電磁鐵3通電，手爪旋轉(zhuǎn)缸順時針旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)手爪的周向定位（7） 電磁鐵1通電，手爪伸縮缸伸出，實現(xiàn)手爪的軸向定位（8） 手爪抓取工件，工件與手爪夾緊到一定壓力，壓力繼電器通電使得電磁鐵1斷電，電磁鐵2通電手爪收縮，實現(xiàn)手爪的軸向定位。15176。/s小臂伸縮0—300mm小臂俯仰0—100mm大臂回轉(zhuǎn)90176?！?0176。（4） 在產(chǎn)生相同驅(qū)動力的條件下，液壓驅(qū)動比其他驅(qū)動方式體積小，（5） 定位精度高（6） 驅(qū)動力或力矩大 存在的不利因素有：（1）液壓系統(tǒng)存在泄漏對機構的穩(wěn)定性有一定的影響（2）油液中如果混有空氣將降低傳動機構的剛性，影響定位精度，產(chǎn)生爬行（3）油液的溫度和黏度的變化影響傳動的性能本章對總體方案的設計進行了確定，規(guī)劃了搬運機械手的三大組成部分，進而對三大組成部分進行了設計分析，確定了搬運機械手的運動方式及其驅(qū)動源，設計了運動范圍及回轉(zhuǎn)角度，對液壓驅(qū)動方式的優(yōu)缺點進行了比較。（2） 調(diào)速范圍大，還可以無極調(diào)速，適用于不同的工作要求。 5．機械手的驅(qū)動方式采用液壓驅(qū)動的優(yōu)點是： （1） 速度反映性好 。 3．運動范圍關節(jié)3結構的運動范圍和形狀取決于大臂和小臂的長度比，本機械手大臂長600mm，小臂長800mm，具體范圍見后圖。（4） 腰部:機身是支撐機器手所有部件