四自由度抓取平移機(jī)器人_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫(kù)吧資料
2024-09-06 17:50本頁(yè)面
【正文】 ， 其中 , η傳動(dòng)效率 取 M 慣 啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩 M 摩 摩擦力矩 J 臂部零部件對(duì)其回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ω 回轉(zhuǎn)部件的角速度 取ω =π /6(弧度 /s) △ t 啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間 取 秒 13 又該模型對(duì)潤(rùn)滑無(wú)太多要求，所以摩擦力矩可以忽略不計(jì)，則 ?/ 慣驅(qū) MM ? 計(jì)算慣性力矩 各部件的重量和距回轉(zhuǎn)軸線的距離 簡(jiǎn)圖如下： 圖 35 各部件簡(jiǎn)化支點(diǎn)圖 將各組件的簡(jiǎn)化質(zhì)量及離回轉(zhuǎn)軸的距離如上圖所示，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式：22210 2/1 ?? MmRMJJ ???? ，計(jì)算各組件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。電機(jī)的最小驅(qū)動(dòng)力矩： mNTTT * ??? .則選用型號(hào)為 86BH2A80408 步進(jìn)電機(jī)。 手臂伸縮部分設(shè)計(jì)計(jì)算 手臂伸縮的計(jì)算及電機(jī)的選擇 手臂 做伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的 驅(qū)動(dòng)力為 : 321 PPPP ??? ,在此將手指部分看成是一個(gè)53mm*56mm*50mm 的長(zhǎng)方體，則估算所有參與手臂部分伸縮運(yùn)動(dòng)零件的總質(zhì)量為 3Kg.現(xiàn)計(jì)算各驅(qū)動(dòng)力如下： (1) 1P 為手臂在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的慣性力因模型對(duì)速度沒(méi)有嚴(yán)格的要求，可設(shè)正常的運(yùn)動(dòng)速度 V=，設(shè) 秒加速到正常運(yùn)動(dòng)速度，設(shè)啟動(dòng)加速度 a=,所以NMP *3a*1 ??? 總 (2) 2P 為摩擦阻力矩由公式： NgMfP 7 0 5 *3**2*22 ??? 總 , f摩擦系數(shù)，取 （ 3） 3P 為密封件的驅(qū)動(dòng)力，因本模型對(duì)其無(wú)嚴(yán)格要求，忽略不計(jì)所以： 321 PPPP ??? =. (4) 在根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，螺桿的公稱(chēng)直徑為 24mm,即 d=24mm,螺距 p=3mm,牙型角 ? 為 30 度 ，所 以中 徑 mmpdd ??? ，螺紋 頭數(shù) n=2,則 當(dāng)量 摩擦角?))2/c o s (/( ?? ?? fa rctgv ， f摩擦系數(shù)，取 . 摩擦角 ?)*/3*2()*8/*( 2 ??? ??? a r c t gdpna r c t g 。 所 以mNdFTT vq *)t a n (*)2/(* 21 ???? ?? 由以上計(jì)算可得查步進(jìn)電機(jī)手冊(cè)選用 42BH2A33054 型電機(jī)可滿足要求?？紤]工件在加工過(guò)程產(chǎn)生的慣性力、震動(dòng)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率影響，實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為 ?/** 32 KKFPe ? 其中： K2 安全系數(shù)，取 ， 3K 工作情況系數(shù)，取 ， ? 機(jī)械效率，取 則 NKKFP e ** 32 ?? ?. 10 扭矩計(jì)算 計(jì)算螺紋升角，螺桿的公稱(chēng)直徑 d=14mm,螺距 p=2mm,螺紋頭數(shù) n=mmpdd ??? .螺紋升角 ? ? ?*/* 2 ?? dpna rc tg ?? ，螺紋的當(dāng)量摩擦角 ?)c o s/( ?? ?? fa rctgv ，其中 f 為摩擦系數(shù)取 ， ? 是螺紋牙型角取 15? ，則 螺紋升角小于當(dāng)量摩擦角，該螺桿螺母機(jī)構(gòu)可安全自鎖。其中 ? V型手指半角，由結(jié)構(gòu)可得 ?652/ ???? 。此處，手指豎直放置，夾持水平放置圓棒工件。本模型的手臂結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖 31 手指示意圖 手部驅(qū) 力的計(jì)算和電機(jī)的選擇 驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 手指工作時(shí)的受力如下圖所示： 9 圖 32 手指受力圖 則由初始 條件知道， G=5N,則手指握力 N= GK*1 。缺點(diǎn)是工件直徑誤差會(huì)引起夾持后工件的中心發(fā)生移動(dòng)。該結(jié)構(gòu)可通過(guò)各杠桿之間的角度或桿長(zhǎng)，改變握力的大小及指間的開(kāi)閉角。其是應(yīng)用最廣泛的手部結(jié)構(gòu)。 8 第 3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 手部抓取部分設(shè)計(jì)計(jì)算 手部結(jié)構(gòu)及手指形狀的確定 由于在本模型中，抓取重物 5N，手指開(kāi)合 5 到 10 度。 5～ 10176。 外形尺寸和 運(yùn)動(dòng)范圍的確定 ，可將外形尺寸及各部分的運(yùn)動(dòng)范圍確定如下： 1） 外形尺寸： 600 500 700范圍內(nèi) 2） 臂部回轉(zhuǎn) ： 0～ 360176。 各部位的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)確定 經(jīng)過(guò)以上設(shè)計(jì)要求，該模型的三維圖如下： 圖 21 模型立體圖 每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件采用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制其運(yùn)動(dòng)，分別控制腰部升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂伸縮和手指的開(kāi)合。 6 考慮 模型演示 的基本要求，覺(jué)得采用模塊式結(jié)構(gòu)，各部位自成體系，組裝方便， 采用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制一個(gè)運(yùn)動(dòng) 。 下面結(jié)合本演示系統(tǒng)的基本要求和設(shè)計(jì)的基本原則確定本系統(tǒng)的方案 確定總體方案 選取機(jī)器人的坐標(biāo)形式 由 要求可知這是一個(gè) 模型 演示的系統(tǒng)，即機(jī)器人的幾個(gè)基本的動(dòng)作的演示，了解機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)、控制方式等，加深對(duì)工業(yè)機(jī)器人及其適用的工作環(huán)境的了解，綜合考慮選用圓柱型坐標(biāo)，此坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是各動(dòng)作直觀性強(qiáng)，占用空間小，相對(duì)工作范圍大，也常用，而關(guān)節(jié)型、極坐標(biāo)型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)直觀性差，而直角坐標(biāo)型占地面積大、工作范圍小，靈活性差。 5） 、選擇個(gè)部件的具體 結(jié)構(gòu) ，進(jìn)行機(jī)器人總裝圖的設(shè) 計(jì)。 3） 、確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型。如機(jī)器人的自由度、動(dòng)作精度的要求、所能抓取的重量、容許的運(yùn)動(dòng)范圍、以及對(duì)溫度、震動(dòng)等環(huán)境的適應(yīng)性。 2） 、分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境。 5. 各部分結(jié)構(gòu)最好方便拆卸，以便維修保養(yǎng)。 3. 整體尺寸不宜過(guò)大，以擺放實(shí)驗(yàn)臺(tái)為準(zhǔn)。但教學(xué) 課程上，只是紙上談兵，沒(méi)有一點(diǎn)直觀的印象，關(guān)鍵是設(shè)備問(wèn)題，研制一個(gè)價(jià)格低廉、性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能給學(xué)生以深刻印象的實(shí)驗(yàn)用的演示系統(tǒng)，在這前提和背景下，提出本課題，它能達(dá)到以下目標(biāo)： 1. 成本低，必要時(shí)可以降低精度要求，因?yàn)槭?模型 實(shí)驗(yàn)演示裝置?，F(xiàn)在國(guó)外機(jī)器人制造廠家不僅自己開(kāi)設(shè)機(jī)器人課程也向?qū)W校提供資助 ，為學(xué)校提供機(jī)器人教學(xué)系統(tǒng)，據(jù)資料顯示，美國(guó)有很多大學(xué)開(kāi)設(shè)了機(jī)器人課程。 對(duì)機(jī)器人，人們的頭一個(gè)問(wèn)題就是：機(jī)器人是否會(huì)造成失業(yè)？應(yīng)該說(shuō)大量采用機(jī)器人會(huì)使一部分人喪失工作，然而這一新的產(chǎn)業(yè)所創(chuàng)造的新的就業(yè)機(jī)會(huì)比其消滅的職 4 業(yè)更多，新的職業(yè)需要新的技能，就再需要教育和培訓(xùn)，再次證明，機(jī)器人對(duì)社會(huì)的沖擊就是再培訓(xùn)的課題。 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對(duì)教育、培訓(xùn)的要求及本方案的提出 采用機(jī)器人會(huì)給我們帶來(lái)很大的方便，機(jī)器人和其他自動(dòng)化裝置最主要的區(qū)別在于機(jī)器人的功能和任務(wù)很容易修改或改變，僅需要改變軟件就可以了，同時(shí)機(jī)器人比一般自動(dòng)化裝備更復(fù)雜，需要更多的軟件和硬件知識(shí)，故一旦大量采用機(jī)器人就需要
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