【正文】 重力方向的最大上升加速度； ——運(yùn)載時(shí)工件最大上升速度 ——系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間， ——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。由=0 得 =0 得 由=0 得 （）式中 a——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心的距離（mm）. ——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角。 　　　　　　　　　　　　　XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 手抓的力學(xué)分析下面對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析：滑槽杠桿 （a）為常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)。通過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿這種結(jié)構(gòu)方式。若采用典型的平移型手指, 驅(qū)動(dòng)力需加在手指移動(dòng)方向上,這樣會(huì)使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且體積龐大。本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用夾持式手指,夾持式機(jī)械手按運(yùn)動(dòng)形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型。常用的工業(yè)機(jī)械手手部,按握持工件的原理,分為夾持和吸附兩大類。（3）平面平移型。 典型的手部結(jié)構(gòu)（1） 回轉(zhuǎn)型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。（3） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，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，以利于減輕手臂的負(fù)載。應(yīng)當(dāng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。另外由于設(shè)計(jì)液壓機(jī)械手的工作載荷只有5N，非常的小，所以液壓系統(tǒng)的工作壓力也不大，在系統(tǒng)工作中所產(chǎn)生的發(fā)熱量也不會(huì)太大，所以在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中按照慣常思維就省略液壓系統(tǒng)性能的一系列驗(yàn)算。轉(zhuǎn)速為1450r/min；電機(jī)型號(hào)J02514，電壓380V。選擇CBZ 型液壓泵：大泵的額定流量為125L/min。在上述兩個(gè)動(dòng)作完成的情況之外，都是保持動(dòng)作階段，外載荷基本沒有。3 手臂伸縮液壓缸的載荷力 在手臂延伸動(dòng)作時(shí)，其所受的外載荷主要是啟動(dòng)慣性力。液壓缸做放松工件時(shí)，此時(shí)液壓缸及手部組件處于水平位置，其外載荷主要是其連動(dòng)部件的啟動(dòng)慣性力和手部滑槽桿的摩擦力。液壓缸在上升或者下降動(dòng)作完成時(shí)，液壓缸停止動(dòng)作，但依然要克服各組件重力的影響。電磁鐵動(dòng)作順序表如下： 機(jī)械手液壓系統(tǒng)電磁鐵通電順序表動(dòng)作順序1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT10DT11DT大臂下降 ++ + +夾緊 +++ + +手腕上翻 ++ + ++大臂上升 + ++ + +大臂回轉(zhuǎn) + + ++ +手臂延伸 + + + + +放松工件 + + + +手臂收縮 + + + +手腕下翻 + + + +大臂回轉(zhuǎn) + + + +停止 + + 各液壓缸的載荷力的分析1 大臂升降液壓缸的載荷力 升降缸在機(jī)械手下降過程中受活塞桿自身的重力和在他的上面的一系列機(jī)械手組件的重力，以及啟動(dòng)慣性力。泵3供油經(jīng)單向閥5，接著液壓油流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手大臂做左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。泵3供油經(jīng)單向閥5，接著液壓油流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手腕翻轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手腕做下翻動(dòng)運(yùn)動(dòng)。泵3供油經(jīng)單向閥5，然后直接流向手臂伸縮液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手臂做收縮運(yùn)動(dòng)。此時(shí)PLC指令不變，直到接到夾緊工件指令時(shí)3DT才通電，當(dāng)工件放到A傳送帶上時(shí)，因液壓缸保持不動(dòng)，回路壓力升高，到達(dá)先導(dǎo)型溢流閥的設(shè)定壓力時(shí)，溢流閥開啟，然回路壓力保持不變，仍然保持夾手指張開。泵3供油經(jīng)單向閥5，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手臂伸縮液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手臂做伸縮運(yùn)動(dòng)。泵3供油經(jīng)單向閥5，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手大臂做左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。泵3供油經(jīng)單向閥5，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，接著流向減壓閥和單向閥構(gòu)成的復(fù)合閥，然后直接流向大臂升降液壓缸的下腔，從而推動(dòng)機(jī)械手做上升運(yùn)動(dòng)。泵3供油經(jīng)單向閥5，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手腕翻轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手腕做上下擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)電磁換向閥通電不變，直到接到放松工件指令才斷電，此時(shí)因液壓缸保持不動(dòng)，回路壓力升高，到達(dá)先導(dǎo)型溢流閥的設(shè)定壓力時(shí)，溢流閥開啟，然回路壓力保持不變，仍然能夠保持夾緊需要。泵3供油經(jīng)單向閥5，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂升降液壓缸的上腔，從而推動(dòng)機(jī)械手做下降運(yùn)動(dòng)。 各缸運(yùn)動(dòng)過程分析機(jī)械手大臂下降 按下啟動(dòng)按鈕。其中兩個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸和3各活塞式液壓缸?！蟊巯陆?00mm。—手臂延伸500mm—放松工件—手臂收縮500mm—手腕下翻90176。液壓機(jī)械手要求液壓系統(tǒng)完成的主要?jiǎng)幼魇牵üぜ椒牛捍蟊巯陆?00mm—夾緊工件—手腕上翻90176。第4章 機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓自動(dòng)上下料機(jī)械手是自動(dòng)化流水生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用的工件搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備，它是流水線作業(yè)中不可或缺的運(yùn)輸單元。本機(jī)械手食用油手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行狀態(tài)的控制系統(tǒng)，所以應(yīng)能根據(jù)所設(shè)置的運(yùn)行方式自動(dòng)進(jìn)入，這就要求系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)設(shè)定與各個(gè)運(yùn)行方式相應(yīng)的初始狀態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移開始輔助繼電器M8041，原點(diǎn)位置條件輔助繼電器M8044的狀態(tài)都是在初始化程序中設(shè)定的，在自動(dòng)系統(tǒng)程序運(yùn)行中不再改變。 手動(dòng)控制系統(tǒng)圖 機(jī)械手手動(dòng)控制系統(tǒng)圖 上圖為本機(jī)械手在進(jìn)行試運(yùn)行和系統(tǒng)檢查以及手動(dòng)控制完成所需動(dòng)作而設(shè)計(jì)的手動(dòng)控制系統(tǒng)，工作流程在上圖已經(jīng)清晰標(biāo)明。/s；定位方式為定位塊；定位精度為；控制方式為點(diǎn)位式、PLC控制；驅(qū)動(dòng)方式為液壓系統(tǒng)。另外機(jī)械手還可進(jìn)行但不運(yùn)行及回零等，其有手動(dòng)控制方式和全自動(dòng)控制自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械手的主要參數(shù): 臂力5N；自由度數(shù)為4；運(yùn)動(dòng)形式為圓柱坐標(biāo)；長(zhǎng)度（未伸縮）943mm；高度（未升起）為532mm，手臂伸縮行程范圍0—500mm，手臂伸縮速度為250mm/s，手臂升降行程范圍0—300mm；手臂升降速度為150mm/s；手腕回轉(zhuǎn)行程范圍，手腕回轉(zhuǎn)速度為135176。比如將某些鑄鋼件改用鋁合金制造，或者將一些實(shí)心的零件做成空心的，以此來減輕總質(zhì)量。第3章 機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)的概述機(jī)械手的定位系統(tǒng)采取定位塊定位，在設(shè)定位置裝置定位塊。 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、本章小結(jié)本章對(duì)機(jī)械手的整體部分進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，選擇了機(jī)械手的基本形式以及自由度，確定了本設(shè)計(jì)采用液壓驅(qū)動(dòng)，給出了設(shè)計(jì)中機(jī)械手的一些技術(shù)參數(shù)?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。；在t=6s時(shí)，手臂開始做向外延伸500mm的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度為250mm/s，用時(shí)2s；在t=8s時(shí)，機(jī)械手手指開始做放松工件運(yùn)動(dòng)，；在t=，手腕開始做下翻90176。；與此同時(shí)大臂開始以150 mm/s做上升運(yùn)動(dòng)，用時(shí)2s。因此，我們?cè)谡麄€(gè)運(yùn)動(dòng)過程中都將采用協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，這樣可緩減每個(gè)動(dòng)作的緊迫性。本機(jī)械手的工作頻率是5次/min，即12s/ 次，也就是說，要在10s時(shí)間內(nèi)完成上述工作循環(huán)圖中的一次循環(huán)。—大臂回轉(zhuǎn)90176。—大臂上升300mm—大臂回轉(zhuǎn)90176。因此方案確定機(jī)械手采用液壓傳動(dòng)方式，PLC控制，鉗爪式手部結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)形式。 (4)多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。(2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手。根據(jù)本組合機(jī)床加工工件的特征（導(dǎo)衛(wèi)輪、精密鑄鋼件），選擇鉗爪式手部結(jié)構(gòu)。③執(zhí)行系統(tǒng)分析本機(jī)械手的執(zhí)行系統(tǒng)是手部機(jī)構(gòu)。綜上所述，我們選擇液壓傳動(dòng)方式。電氣傳動(dòng)必須有減速裝置和將電機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的裝置，結(jié)構(gòu)龐大，速度不易控制。而對(duì)于組合機(jī)床自動(dòng)上下料的機(jī)械手，其工件的運(yùn)動(dòng)需要多個(gè)自由度才能完成，故不宜采用機(jī)械傳動(dòng)方案。其周期運(yùn)動(dòng)可以表現(xiàn)為（按動(dòng)作順序）：大臂下降—夾緊工件—手腕上翻—大臂上升—大臂回轉(zhuǎn)—手臂延伸—放松工件—手臂收回—手腕下翻—大臂回轉(zhuǎn)—大臂下降。圖中機(jī)械手的任務(wù)是將傳送帶B上的物品搬運(yùn)到傳送帶A。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,定位精度較高,占地面積小，因此本設(shè)計(jì)采用圓柱坐標(biāo)。 ( 3)球坐標(biāo)(極坐標(biāo))型機(jī)械手。第2章 機(jī)械手的總體方案設(shè)計(jì) 機(jī)械手基本形式的選擇常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài),按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種: (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手。在機(jī)械手的組成上，系統(tǒng)的從執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制部分三個(gè)方面說明。在此基礎(chǔ)上，確定了組合機(jī)床自動(dòng)上料液壓機(jī)械手的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)組合機(jī)床自動(dòng)上料液壓機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的力學(xué)模型分析，完成了自動(dòng)上下料機(jī)械手的控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和機(jī)械手機(jī)械方面的設(shè)計(jì)工作（包括傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動(dòng)部分）的設(shè)計(jì)工作。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)己安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。從94年美國(guó)開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。(5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。 控制系統(tǒng)分類在機(jī)械手的控制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式。根據(jù)動(dòng)力源的不同, 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。（4）行走機(jī)構(gòu) 有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國(guó)的正處于仿真階段。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。手腕有獨(dú)立的自由度。傳力機(jī)構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、楔塊杠桿式、齒輪齒條平行連桿式、內(nèi)撐連桿式、右絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)（1）手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）。上海柴油機(jī)廠、北京內(nèi)燃機(jī)廠、洛陽拖拉機(jī)廠等已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。如沈陽低壓開關(guān)廠200t環(huán)類沖床磁力起重器殼體下料機(jī)械手和天京拖拉機(jī)廠400t沖床的下料機(jī)械手等；其一是用于多工位沖床，用作沖壓件工位間步進(jìn)輕局技術(shù)研究所制作的120t和40t多工位沖床機(jī)械手等。如上海第二汽車配件廠的燈殼沖壓生產(chǎn)線機(jī)械手（生產(chǎn)線中有兩臺(tái)多工位機(jī)床）和天津二注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動(dòng)工作循環(huán)，裝上機(jī)械手的自動(dòng)裝卸工件，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。目前，機(jī)械手在這方面應(yīng)用很多，如上海柴油機(jī)廠的曲拐自動(dòng)車床和座圈自動(dòng)車床機(jī)械手，大連第二車床廠的自動(dòng)循環(huán)液壓仿行車床機(jī)械手，沈陽第三機(jī)床廠的Y38滾齒機(jī)械手，青海第二機(jī)床廠的滾銑花鍵機(jī)床機(jī)械手等。加工箱體類零件的組合機(jī)床自動(dòng)線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機(jī)械手的，如上海動(dòng)力機(jī)廠的氣蓋加工自動(dòng)線轉(zhuǎn)位機(jī)械手。 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動(dòng)線一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳遞零件。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運(yùn)機(jī)械手為研究對(duì)象。從這里可以看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的?？稍跈C(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國(guó)際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開展很多。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機(jī)械手。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。預(yù)計(jì)到1990年將有55萬機(jī)器人在工作。在數(shù)量上已占世