【正文】 過(guò)程中要保證整個(gè)動(dòng)作過(guò)程的有序運(yùn)行就需要對(duì)機(jī)械手的各個(gè)動(dòng)作元件的速度進(jìn)行有效的控制，這些都需要通過(guò)流量控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)控制換向閥內(nèi)閥芯有幾個(gè)切換工作的位置定義為幾位閥，根據(jù)控制閥內(nèi)換氣端口的數(shù)量定義為幾通閥。方向控制閥種類繁多，具體分類如下：根據(jù)控制閥內(nèi)空氣流通方向的不同我們可以將其分為：①單向型控制閥；②雙向型的控制閥。按照不同的適用需求可分為以下幾類[11]。氣動(dòng)控制閥是整個(gè)氣動(dòng)回路有序運(yùn)行的關(guān)鍵，在氣動(dòng)系統(tǒng)中通過(guò)氣壓泵壓縮空氣來(lái)推動(dòng)各氣壓缸等執(zhí)行元件工作，而各執(zhí)行元件的動(dòng)作順序和速度則需要?dú)鈩?dòng)回路中的各類控制閥通過(guò)控制壓縮空氣的方向和流量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 。 220V50HZ。 氣動(dòng)元件的選擇 氣壓泵的選擇氣壓泵是氣壓回路中提供動(dòng)力源（壓縮空氣流）的氣壓元件，氣壓泵的選擇，首先是對(duì)氣壓泵的類型的確定，這要看氣壓回路對(duì)氣壓的特性要求而定，緊接著就是氣對(duì)壓泵具體型號(hào)的確定，這就要通過(guò)計(jì)算出氣壓回路中氣壓缸的耗氣量總和以及所需的氣體壓力來(lái)確定氣壓泵的吸入流量和輸出氣壓，如此，便可最終確定出氣壓泵的具體型號(hào)。 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本課題所設(shè)計(jì)的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本上用于機(jī)械手動(dòng)作的各個(gè)環(huán)節(jié)，從機(jī)械手大臂的擺動(dòng)到小臂的伸縮進(jìn)退再到小臂的上升下降，以及機(jī)械手手部的夾緊和松放都用到了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，故本課題關(guān)于四自由度搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)核心在于一整套氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)原理圖的設(shè)計(jì)如附件氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)原理圖:本課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用到氣壓泵、過(guò)濾調(diào)壓器（消除脈動(dòng)、吸收水氣、冷卻）、電磁換向閥、氣壓回路、筆形氣缸、雙聯(lián)氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸還有氣爪等各類元器件。4機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本課題研究的機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共分為電力驅(qū)動(dòng)和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)2種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但一般情況下對(duì)這2種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作同步性的要求，所以一般作為電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)綜合設(shè)計(jì)。此外，固定式機(jī)械手對(duì)底座的結(jié)構(gòu)要求較低，只需其滿足機(jī)械手的定位要求即可。當(dāng)活塞桿克服載荷收縮做工時(shí)，根據(jù)機(jī)械臂初選的工作壓力以及工作載荷，確定氣缸的內(nèi)徑D為： D=4F1πPη （32）其中： D為氣壓缸的內(nèi)徑m； F為氣壓活塞的載荷N； P為氣壓缸受到的壓力Pa； Η為氣缸總的機(jī)械效率（一般取η=~）；考慮到氣缸中活塞桿的直徑以及具體工況： D=~ （33）根據(jù)豎直臂收縮氣缸的具體工作要求以及工作過(guò)程中的具體數(shù)據(jù)參數(shù)：伸縮時(shí)間t=,行程S=60mm，氣缸中活塞的工作載荷F≥15N，可得氣缸的內(nèi)徑D為取P=,η=：D==≈ ⑵水平伸縮模塊的設(shè)計(jì)由于水平臂只在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)而且只有一端定位，所以為了保證水平臂的剛性，我們采用水平鋼桿和氣壓缸組合使用的方法，所以氣缸只需要選用筆形氣缸即可，根據(jù)水平臂收縮氣缸的具體工作要求以及工作過(guò)程中的具體數(shù)據(jù)參數(shù)：伸縮時(shí)間t=,行程S=70mm，氣缸中活塞的工作載荷F≤10N，可得氣缸的內(nèi)徑D為取P=,η=：D==≈根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，選取SMC,CXSM1070Z73氣缸，水平安裝重復(fù)定位的精度為177。②要求機(jī)械臂必須具有一定的剛度，因?yàn)檫@樣可以大大提高機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的精度和定位的精度[8]。此外，對(duì)于機(jī)械臂的設(shè)計(jì)還應(yīng)該遵循2個(gè)基本原則：⑴機(jī)械臂在工作過(guò)程中需具備一定的運(yùn)動(dòng)精度和定位精度，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要保證各機(jī)械臂必須有一定的剛度；⑵涉及到對(duì)于機(jī)械手產(chǎn)品成本問(wèn)題以及具體實(shí)際工作的要求，應(yīng)保證手臂的結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單、重量盡量輕，以達(dá)到節(jié)約材料、減少機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)慣性使其動(dòng)作靈活的目的。夾持氣爪對(duì)器件加持力的計(jì)算如下：N≥K1?K2?K3?G (34)其中： K1表示安全系數(shù)，（~2）； K2表示工況系數(shù)（一般情況下受器件慣性力的影響較大K2=1+ag， a表示器件的加速度，g表示器件的重力加速度)； K3表示位置系數(shù)； G表示器件的重量；計(jì)算過(guò)程中分別取K1=2，K2=2，K3=4；則由式31可得：N≥420N=所以?shī)A持力矩（根據(jù)最小的夾持力計(jì)算）為：M=F?S=?m=?m根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，選取SMC,MHC216DA193S氣爪，其主要性能參數(shù)為：①；②氣爪的夾持力矩為45N?m；③機(jī)械手部的重復(fù)定位精度為177。機(jī)械手手部的具體結(jié)構(gòu)如33圖所示。圖32 機(jī)械手的設(shè)計(jì)流程圖 機(jī)械手手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本課題研究的機(jī)械手主要用于流水線上器件的搬用，而機(jī)械手手部的結(jié)構(gòu)是與實(shí)際工作物體直接接觸的最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)的確定應(yīng)與實(shí)際工作中所搬用物體的類型相適應(yīng)。 機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)械手在作業(yè)時(shí)，與完成具體工作直接相關(guān)的機(jī)構(gòu)稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否直接影響機(jī)械手工作性能的好壞以及機(jī)械手的整體成本，所以執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)于整個(gè)機(jī)械手的性能有著至關(guān)重要的影響。所以關(guān)于機(jī)械手的設(shè)計(jì)必須遵循一定的設(shè)計(jì)流程,這樣便于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化并大大簡(jiǎn)化流程,有利于成本的降低。機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖31所示。 機(jī)械手基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成及其設(shè)計(jì)流程 機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)本課題設(shè)計(jì)的四自由度搬運(yùn)機(jī)械手要求具有占地面積較小而活動(dòng)范圍相對(duì)較大的特點(diǎn)，同時(shí)還要求有較高的平穩(wěn)性和精度。當(dāng)產(chǎn)品需要維修或更新?lián)Q代時(shí)，可以通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的部分功能模塊進(jìn)行改進(jìn)或重新設(shè)計(jì)，這樣可以使得設(shè)計(jì)成本和后期維修成本大大降低，同時(shí)也大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。而并行關(guān)系則是指雖然一個(gè)功能仍是因某一功能的出現(xiàn)而出現(xiàn)，但不同的一點(diǎn)是此時(shí)出現(xiàn)2個(gè)功能，這時(shí)的關(guān)系則為并行關(guān)系。所謂上下級(jí)關(guān)系我們又稱之為前后級(jí)關(guān)系，它是指在系統(tǒng)中的某個(gè)功能會(huì)因另一個(gè)功能的出現(xiàn)而出現(xiàn)，其中，最先出現(xiàn)的功能我們稱之為上位功能，而被引出的功能我們稱之為下位功能。 機(jī)械手模塊化設(shè)計(jì)的一般方法對(duì)于一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，機(jī)構(gòu)和功能的關(guān)系是相互依存的，而相對(duì)于機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系，功能之間的關(guān)系更加重要。⑷模塊的劃分必須保證各模塊功能和機(jī)構(gòu)的獨(dú)立以及二者有機(jī)結(jié)合。⑵模塊數(shù)的劃分越多那么其組合方案也就越復(fù)雜，所以我們力求用最少的模塊數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)最多的模塊組合。一個(gè)優(yōu)秀的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)必須實(shí)現(xiàn)在機(jī)構(gòu)中各單元體的功能獨(dú)立和物理機(jī)構(gòu)獨(dú)立的有機(jī)結(jié)合，這樣不僅在設(shè)計(jì)時(shí)使復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化大大降低了設(shè)計(jì)難度，而且有利于后期對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的維修和更新?lián)Q代。在設(shè)計(jì)時(shí)各個(gè)單元體之間要分開(kāi)自行設(shè)計(jì)，但是過(guò)程中必須要保證的一點(diǎn)是對(duì)于各個(gè)模塊、各個(gè)單元體的設(shè)計(jì)一定要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，這樣既可以使設(shè)計(jì)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化降低設(shè)計(jì)難度和成本，也可以便于產(chǎn)品最后的模塊組合，同時(shí)還有利于提高各模塊在設(shè)計(jì)過(guò)程中的可調(diào)整性以及各同類單元體之間的互換性。~240176。 機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程中的時(shí)間配置本課題所研究的機(jī)械手主要是用于一般的流水作業(yè)線和一些器件的搬運(yùn)，其基本動(dòng)作軌跡大多都是類似的，只不過(guò)是在具體動(dòng)作形式和時(shí)間配置上有參數(shù)上的區(qū)別，所以本課題研究的機(jī)械手的新穎之處就在于充分解決了這一問(wèn)題，本論文中的控制系統(tǒng)采用的是PLC可編程控制器，它可以實(shí)現(xiàn)隨工作環(huán)境