單臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2025-07-20 15:17本頁面
【正文】 電磁鐵吸附裝置、支座和底座。 一般而言，手臂的回轉(zhuǎn)與升降通常是通過立柱的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，在本次的設(shè)計(jì)中，我們把機(jī)械手的回轉(zhuǎn)和上升都集中在立柱上，由于這次設(shè)計(jì)所采用的材料為鋁合金，而且所要抓取的工件為1kg，所以提升的重量不是太大，于是我們把立柱設(shè)計(jì)為能夠使得大臂進(jìn)行回轉(zhuǎn)和提升整個機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過程中，我們把立柱的回轉(zhuǎn)與提升分開，分別由一個旋轉(zhuǎn)氣壓缸和一個伸縮的液壓缸來實(shí)現(xiàn)。這樣，也使得設(shè)計(jì)的任務(wù)簡化為幾個有效而且簡潔的目標(biāo)。 在選定了使用圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手后，我們可以把機(jī)械手的運(yùn)動劃分為三個部分，機(jī)械手的運(yùn)動有：回轉(zhuǎn)運(yùn)動；提升工件的運(yùn)動；抓取工件的運(yùn)動。因此，本次所設(shè)計(jì)的機(jī)械手采用圓柱坐標(biāo)式。而在眾多的結(jié)構(gòu)之中，圓柱坐標(biāo)型成為了比較不錯的選擇，即如圖122中b所示。由于我們這次設(shè)計(jì)的機(jī)械手，主要是用于教學(xué)方面的，對精度的要求并不大，而且其只要求機(jī)械手能夠抓取物件進(jìn)行回轉(zhuǎn)的運(yùn)動。從上面的這些條件可以看出，對于機(jī)械手結(jié)構(gòu)的選取就比較的多樣化。而且，隨著人類生活水平的提高及文化生活的日益豐富多彩，未來各種專業(yè)服務(wù)機(jī)器人和家庭用消費(fèi)機(jī)器人將不斷貼近人類生活，其市場必將繁榮興旺。隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。（4）機(jī)電一體化由“可編程序控制器—傳感器—液壓元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件，使液壓技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制” ；省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。文獻(xiàn) [19]中醫(yī)用微型機(jī)器人與機(jī)械臂的配合使用就是模塊化的典型使用。它集成電接口和帶電纜及油管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手運(yùn)動自如。（2）模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動裝置的機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。重復(fù)精度限定的是一個隨機(jī)誤差，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來測定。重復(fù)精度 [14]是指如果動作重復(fù)多次，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)，一般都包括主控系統(tǒng)與定位系統(tǒng)。目前比較常見的是通過可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC [13]）來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的自動化控制。一般專用機(jī)械手 2～3 個自由度 [8][9]就已經(jīng)足夠了。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，自由度越多，機(jī)械手的靈活性越好，通用性越廣，但其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。運(yùn)動機(jī)構(gòu)能夠使手部完成各種動作（擺動或轉(zhuǎn)動）、移動或者復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的要求，從而達(dá)到改變被抓持物件的位置和姿勢的目的。如圖 123 為吸附式電磁鐵機(jī)械手在工業(yè)中工作的情況。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀，尺寸，重量，材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型 [5]和吸附型 [6]等。此種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機(jī)器人。關(guān)節(jié)型機(jī)器人動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。(4)關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。球坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動，是由兩個回轉(zhuǎn)運(yùn)動和一個直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，如圖122c。其工作空間是一個圓柱狀的空間。圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動，是用一個回轉(zhuǎn)運(yùn)動及兩個直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，如圖l22b。由于直線運(yùn)動易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)器人有可能達(dá)到很高的位置精度(μm級)。(1)直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)。近些年， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來越多的應(yīng)用， 工業(yè)機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率的重要因素。目前國內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門， 已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了拆修裝的效率。第三為拆修裝方面的應(yīng)用。進(jìn)而在程序控制、數(shù)字控制等機(jī)床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個組成部分。第二為冷加工方面的應(yīng)用。熱加工是高溫、危險(xiǎn)、笨重的體力勞動，在很早之前，就要求實(shí)現(xiàn)自動化。 機(jī)械手的簡介 機(jī)械手的應(yīng)用 目前而言，國內(nèi)外機(jī)械工業(yè)中機(jī)械手主要應(yīng)用于以下幾個方面。 [2]圖 11 工業(yè)機(jī)械手工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中新出現(xiàn)的一項(xiàng)技術(shù)，已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中一個重要組成部分，并逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。機(jī)械手是指能模仿人手和臂的某些動作功能，用來按照固定的程序抓取，搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作的裝置。此次設(shè)計(jì)中機(jī)械手動作固定，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性較高，易于拆裝，可用于機(jī)械設(shè)計(jì)和液壓相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的演示和拆裝練習(xí)。根據(jù)對機(jī)械手的運(yùn)動部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及選型，以及選定的夾持的方式，我們定出了機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu),其中包括兩個相互平行的液壓缸和一個旋轉(zhuǎn)的氣壓缸、電磁鐵吸附裝置、支座和底座。從上面的這些條件可以看出，對于機(jī)械手結(jié)構(gòu)的選取就比較的多樣化。畢業(yè)論文學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 所 在 學(xué) 院： 專 業(yè)： 設(shè)計(jì)(論文) 題目： 指 導(dǎo) 教 師： 單臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要在工業(yè)生產(chǎn)中間，機(jī)械手可以代替人的繁重勞動，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作，這樣子能夠保護(hù)人身安全，很大程度提高勞動效率和改善工人工作環(huán)境，在很多方面都體現(xiàn)出其不可替代的優(yōu)勢，因而在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本次所設(shè)計(jì)的機(jī)械手，為單臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手，對機(jī)械手的要求是搬運(yùn)一個一千克的鐵塊，從一個平臺到另一個平臺，旋轉(zhuǎn)過的角度為 90 度。我們可以選擇圓柱坐標(biāo)型的，也可以選擇較為復(fù)雜的球坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)型。兩個液壓缸用于升降運(yùn)動，氣壓缸用于回轉(zhuǎn)運(yùn)動，夾持器主要部分為一個吸附式電磁鐵。關(guān)鍵詞：機(jī)械手 圓柱坐標(biāo)型 液壓缸 氣壓缸 吸附式 I / 31The design of the mechanical system of the Single Arm Rotary ManipulatorAbstract During the industrial production, the manipulator can substitute the heavy working of the workers, which can undergo the hazardous conditions, to realize the mechanization and automation of the production. According to these, the manipulator can ensure the personal
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