【正文】 機(jī)，通過傳動環(huán)節(jié)直接驅(qū)動各關(guān)節(jié)自由度。同時(shí)液壓缸阻尼很小，即 1 1 1ceCK A A?? 由此可將（ 1）式簡化為 : ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?112 3 31 1 1 1 10 1 1 122 11121hhq c e e c ehK A x K A V K S fyS S S? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ??????????? （ 22） 式中 ? ? ? ?1 2 3 31 1 0 1 11h e A V m? ? ? ???? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 3 31 1 1 1 1 0 1 1 11 2 1h h c e eK m A C V A? ? ? ? ?? ? ? ? ? 令 1 1 1qK A K? ? ?32 10 11 1 1311 11ce e c eVK A S P SK ?????? ? ? ?????? 則（ 2）式可寫為： ? ?112 111 22 1hhhSy K x P S f S S?????????? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?????????? (23) 同理 x0 時(shí) : ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?222 3 32 2 2 2 20 2 2 222 21121hhq c e e c ehK A x K A V K S fyS S S? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ???????????(24) 式中： ? ? ? ?332 2 1 11c e c tK K C ? ? ?? ? ? ? ? 五自由度機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 14 2 2 1AA? ? ? ? ? ?2 2 3 32 2 0 2 21h e A V m? ? ? ???? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 3 32 2 2 2 2 0 2 2 21 2 1h h c e eK m A C V A? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?32 20 22 2 2322 11ce e c eVK A S P SK ?????? ? ? ?????? 簡化為： ? ?222 222 22 1hhhSy K x P S f S S?????????? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?????????? （ 25） 驅(qū)動器的選用 驅(qū)動器相當(dāng)于機(jī)器人的 肌肉 。 五自由度機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 12 圖 . 閥控單出桿油缸原理圖 The valve under the fuel tank of a single schematic 當(dāng) x0 時(shí) ? ?33310 10111 1 11 1 133210 3 1011131 1 1 1 11111q c eeecec e c eeeVV my K x X S f A SAV K V C Km K C S A S K KA A A??? ? ? ???? ? ? ???? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????? ???? ? ????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ???? ? ? ? ? （ 21） 式中， ? ? ? ?331 1 1 1 1 1 21,c e c tK K C A A? ? ? ???? ? ? ? ? ??? ? ?12AA有（無）桿腔橫截面積 2m m 油缸負(fù)載質(zhì)盤 ? ?kg f? 外干擾力增量 ??N t? 液體的體積彈性模數(shù) ? ?2Nm C 阻尼系數(shù) ? ?N s m? sK 彈贊負(fù)載的剛度 ? ?N s m? tC 泄漏系數(shù) ? ?5m N s? 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 10V 無桿腔初始容積 ? ?3m 1qK 滑閥的流量增益系數(shù) 1cK 流量 壓力系數(shù)。用對稱閥來控制不對稱的液壓缸，就導(dǎo)致液壓缸活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動的性能不一致性。 需要反饋控制的 4 個(gè)關(guān)節(jié)的動力機(jī)構(gòu)均為閥控單出桿液壓缸，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖26 所示。如圖 25 所示： 小臂 1 大臂對稱閥控單出桿液壓缸對稱閥控單出桿液壓缸2 圖 . 大臂、小臂 The great arm, forearm 液壓缸分單出桿液壓缸 (即不對稱缸 )和雙出桿液壓缸 (即對稱缸 )兩種 ,由于目前商品化的伺服閥大都是四個(gè)節(jié)流窗口面積梯度相等的零開口對稱閥 ,這樣就出現(xiàn)兩種不同形式的液壓伺服系統(tǒng) ,即對稱閥控單出桿液 壓缸和對稱閥控雙出桿液壓缸。液壓執(zhí)行元 件選用液壓缸比選用液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)出的機(jī)械手結(jié)構(gòu)緊湊、受力條件好 ,因此目前大多數(shù)水沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 下作業(yè)機(jī)械手采用伺服閥控液壓缸所構(gòu)成的液壓伺服系統(tǒng)。但是由于工具很重，銷與孔之間有一定的壓力，會在鎖緊銷與工具、鎖緊缸端蓋之間產(chǎn)生磨擦力，液壓動力的鎖緊銷縮回力很大，能夠滿足。對接實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn) , 手腕和工具對接到還差 3mm至 4mm時(shí)就不能繼續(xù)對接了 ,此時(shí) , 由于工具 上與鎖緊銷對應(yīng)的孔有一定的錐度，當(dāng)伸出三個(gè)縮緊銷，鎖緊銷很大的力會使鎖緊銷沿著工具上孔的錐面進(jìn)入孔內(nèi)，從而使手腕和工具完全對接上。 鎖緊銷相當(dāng)于一個(gè)雙作用油缸的活塞桿，因此其鎖緊和脫開均由液壓力來驅(qū)動。鎖緊油缸的驅(qū)動油路可以設(shè)計(jì)成兩種： 1） 活塞分開的兩腔都通油路，使鎖緊銷兩個(gè)方向的動作都由油路控制。 圖 . 液壓自動對接腕截面分布示意圖 Automated docking wrist hydraulic schematic crosssection distribution 自密封對接頭 1 鎖緊油缸 自密封對接頭 2 液壓自動對接腕 五自由度機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 10 圖 . 鎖緊、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)示意圖 The locking, bodyoriented diagram 機(jī)械對接機(jī)構(gòu)集中在液壓自動對接腕上，包括鎖緊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 2） 油路對接功能，即使機(jī)械手上的油源通過對接腕與工具上的油缸接通，為工具提供動力，這一功能靠安在對接腕上的油路自封接頭（凸對接頭）。水下作業(yè)工具需完成不同的動作，如，夾持器、切割器等需要直線沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 運(yùn)動，而沖擊鉆、沖擊扳手則需要回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 自動對接腕的動作分析 水下作業(yè)機(jī)械手和水下作業(yè)工具的對接 系統(tǒng)由液壓自動對接腕和為工具提供動力的油路系統(tǒng)組成。 如圖 ： 133244 圖 . 手爪 The gripper 如圖部件 1 向右側(cè)移動，牽動零件 2 小連桿移動，零件 2 小連桿帶動零件 3 內(nèi)連桿分別向上下兩側(cè)移動，使外連桿帶動零件 4 向上下移動，實(shí)現(xiàn)手爪的開過程。由于水下環(huán)境的限制 ,水下機(jī)械手的手爪結(jié)構(gòu)都較為簡單 ,通常只有一個(gè)自由度。有 5個(gè)自由度，除腕部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的液壓馬達(dá)外，其余動力部件為伺服液壓缸。機(jī)械臂有三個(gè)典型關(guān)節(jié)，肩關(guān)節(jié) ,肘關(guān)節(jié)及腕關(guān)節(jié)，在肩關(guān)節(jié)與肘關(guān)節(jié)之間為大臂，肘關(guān)節(jié)與腕 關(guān)節(jié)之間為小臂，與肩關(guān)節(jié)下端相連的是一使整個(gè)機(jī)械臂回轉(zhuǎn)的大臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，在肘關(guān)節(jié)與腕關(guān)節(jié)之間有一使小臂回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。 5）腕 (手 )的旋轉(zhuǎn)動作 驅(qū)動 傳動機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)是相輔相成的，在驅(qū)動系統(tǒng)中可以分 :機(jī)械式、電氣式、液壓式和復(fù)合式，其中液壓操作力最大。 3）肘的上下動作。 BB30H7 h628H7 h640H7 h6B20H7 m616H7 f626H7 n620K7 h6手爪 腕 小臂 大臂 基座 圖 . 機(jī)械手臂 The mechanical arm 機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)構(gòu)想是以人的手為基礎(chǔ)，以機(jī)械形式來實(shí)現(xiàn)人的動作，它的動作由以下五部分來實(shí)現(xiàn)： 1）肩的前后動作。而且重量輕。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 2 機(jī)械臂的設(shè)計(jì) 機(jī)械臂從肩部到手部的部件規(guī)格及質(zhì)量依次遞減，這有利于機(jī)器人的穩(wěn)定性。作者系統(tǒng)學(xué)習(xí)了機(jī)器人技術(shù)的知識，查閱了大量的文獻(xiàn)資料，對國內(nèi)外機(jī)器人，主要是工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀有了比較詳細(xì)的了解。 4) 對 機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)分析。 2) 設(shè)計(jì)一個(gè) 5 自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂。 90186。 本課題的研究方向與內(nèi)容 本課題主要是圍繞著當(dāng)前世界上比較關(guān)注的話題 —— 機(jī)器人來展開的，并針對機(jī)器人的執(zhí)行裝置，更深一步的研究，設(shè)計(jì)一種適用于水下作業(yè)的五自由度的機(jī)械手 臂。 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展到智能化階段，機(jī)械手也越來越靈巧了，它們已能完成握筆寫字、彈奏樂器、抓起雞蛋、甚至穿針引線等精細(xì)復(fù)雜的工作。它們被用于搬運(yùn)物品、裝卸材 料、組裝零件等，或握住不同的工具，完成不同的工作，如：讓機(jī)械手握住焊槍，可進(jìn)行焊接；握住噴槍，可進(jìn)行噴漆。鉗爪式的手爪與人手最為相似，它具有兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)機(jī)械手指，能抓取不同 形狀的物體；電磁式吸附手爪是靠通電線圈產(chǎn)生的電磁力吸住物體的，像磁鐵能吸住鐵釘?shù)冉饘僖粯?；氣吸式手抓則靠大氣壓力把吸附頭與物體壓在一起，實(shí)現(xiàn)物體的抓取。 機(jī)械手由手臂和手爪組成。機(jī)器人接收來自傳感器的信號，對之進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并按照預(yù)存信息、機(jī)器人的狀態(tài)及其環(huán)境情 況等，產(chǎn)生出控制信號去驅(qū)動機(jī)器沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 人的各個(gè)關(guān)節(jié)。隨著所用系統(tǒng)的不同，語言描述方式可為圖形的、口語的（語音的）或書面文字的。必須用適當(dāng)?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)語言來描述這些任務(wù)，并把他們存入機(jī)器人系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)中去。機(jī)器人的固有特性，由這些自然特性及其環(huán)境間的互相作用所決定。 環(huán)境既指機(jī)器人所處的周圍環(huán)境。一般具有六個(gè)自由度。 在一些文獻(xiàn)中，稱機(jī)械手為操作機(jī)、機(jī)械臂或操作手。機(jī)械手用于執(zhí)行指定的作業(yè)任務(wù)。目前，國際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國的分類是一致的。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人 類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。 我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。 7)學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人 機(jī)器人能 “體會 ”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所 “學(xué) ”的經(jīng)驗(yàn)用于工中。 5)感覺控制型機(jī)器人 利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動作。 3)示教再現(xiàn)型機(jī)器人 通過引導(dǎo)或其它方式，先教會機(jī)器人動作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動重復(fù)進(jìn)行 作業(yè) 。 機(jī)器人的分類 關(guān)于機(jī)器人如何分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般的分類方式 如下： 1)操作型機(jī)器人 能自動控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動，用于相關(guān)自動化系統(tǒng)中。機(jī)器人學(xué)時(shí)綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動控制、人工智能等多學(xué)科知識，對機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、控制、智能、傳感、編程語言以及機(jī)器人應(yīng)用等進(jìn)行研究的一門綜合新興交叉學(xué)科。所以現(xiàn)在普遍認(rèn)為機(jī)器人是一種能自動控制、可重復(fù)編程、多功能、可以代替人完成特定任務(wù)的一種自動化機(jī)電裝置。日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會（ JIRA）認(rèn)為，工業(yè)機(jī)器人是一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器（ End Effector），能夠轉(zhuǎn)動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機(jī)器。 五自由度機(jī)械手臂設(shè)計(jì) 2 1 機(jī)器人的綜合概述 機(jī)器人的定義處在不斷發(fā)展變化之中。 機(jī)器人技術(shù)涉及生物學(xué)、力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自控技術(shù)、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)等學(xué)科領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科的 綜合技術(shù)。1996 年北京首鋼集團(tuán)公司與日本安川電機(jī)（株）、巖谷產(chǎn)業(yè)（株）合資成立首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司，引進(jìn)日本安川公司的產(chǎn)品和技術(shù)，生產(chǎn)和銷售各類工業(yè)機(jī)器人，預(yù)計(jì)生產(chǎn)能力可達(dá) 800 臺 /年，年銷售額可達(dá) 億元。東風(fēng)汽車集團(tuán)公司是我國第一條國產(chǎn)機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線應(yīng)用單位， 1996 年在引進(jìn)德國 KUKA 公司 90 年代機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)上，用 KUKA 散件組裝成功點(diǎn)焊機(jī)器人，即將投產(chǎn)， 1997 年又引進(jìn) KUKA 公司的焊裝線，用于駕駛室焊裝并做工程應(yīng)用研究。進(jìn)入“九五”計(jì)劃第一年后，一些大型工廠、公司正在調(diào)整機(jī)器人的應(yīng)用和發(fā)展策略，由應(yīng)用機(jī)器人大戶轉(zhuǎn)向成 為開發(fā)機(jī)器人大戶，力求推進(jìn)中國機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化。與全球機(jī)器人市場一樣，中國機(jī)器人市場也逐漸活躍， 1997 年上半年，我國從事機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)的單位已達(dá) 200 家，研制生產(chǎn)的各類工業(yè)機(jī)器人約有 410 臺，其中已用于生產(chǎn)的約占 3/4。我們有必要以極大的興趣關(guān)注它的發(fā)展，研究它的未來，迎接它給我們帶來的機(jī)遇。s etc. mostly is fixed in the production line or process an equipments a flank homework, in making